碎片化睡眠导致白细胞增多,破坏血管内壁,诱发动脉粥样硬化

虽然我们知道糟糕的睡眠与动脉粥样硬化有紧密的联系,却仍不清楚睡眠不足(包括睡眠时间和睡眠质量)导致动脉粥样硬化的具体原因。这也让我们缺少早期预防和干预心血管疾病的手段。

今天,哈佛医学院的Filip Swirski博士领导的团队终于发现,当小鼠被长期干扰而只能进行碎片化睡眠时,大脑分泌的一种激素会减少,使得血液中的白细胞增多,从而造成动脉粥样硬化。

该研究首次清晰地揭示了睡眠干扰引起动脉粥样硬化的机制,这对于心血管疾病的预防有重要意义。相关成果发表在顶级学术期刊《自然》上[1]。


《自然》:间断性睡眠毁血管!哈佛科学家发现,碎片化睡眠导致白细胞增多,破坏血管内壁,诱发动脉粥样硬化丨科学大发现Filip 博士还是需要更好的睡眠……睡眠对人的意义丝毫不下于食物和水。无论有多么疲惫和忧虑,只要美美地睡上一顿,又能让人满血复活了。

睡眠对生命真正的意义体现在对身体机能的修复。在睡眠期间,身体的大部分系统处于合成代谢状态,这有助于恢复免疫、神经、骨骼和肌肉系统,进而维持人体的各种功能[2]。

而这些功能的恢复需要稳定的时间和状态,对成年人来说,推荐的睡眠时间是每天7- 8小时[3]。

若睡眠质量差或时间不足,则增加肥胖、糖尿病、癌症和心血管疾病的风险[4]。例如,我们就曾报道过一宿不睡,代谢崩溃等。

而在所有这些疾病中,最常见、最致命就是心血管疾病了,尤其是上文提到过的动脉粥样硬化。但是人们对于睡眠不足引发动脉粥样硬化的原因却知之甚少。


《自然》:间断性睡眠毁血管!哈佛科学家发现,碎片化睡眠导致白细胞增多,破坏血管内壁,诱发动脉粥样硬化丨科学大发现动脉粥样硬化会引发各种心血管疾病

之前的研究已经发现,动脉粥样硬化的特征是在动脉中形成“斑块”,即白细胞进入动脉壁,从血液中吸收胆固醇和其他物质,并引发炎症反应。也就是说,白细胞增多是心血管疾病的先兆[5]。

Filip 团队的研究也是从这个角度出发的。他们对模型小鼠进行睡眠干扰,使其只能进行片段化睡眠,诱发了小鼠的动脉粥样硬化。同时,他们发现随着睡眠被干扰,小鼠动脉中的白细胞也在增多(包括单核细胞,中性粒细胞和巨噬细胞)。

这似乎暗示睡眠干扰是先引发了白细胞增多,进而导致了动脉粥样硬化。

基于这个假设,研究人员将研究重点转移到了造血作用上。

果然,当他们对模型小鼠进行睡眠干扰后,发现骨髓中的造血作用明显增强了,生成了更多的白细胞。

不过,睡眠干扰到底是如何影响造血作用的呢?中间还差一座桥梁。

这次白细胞可是帮了倒忙而在实验过程中,研究人员发现了一个有意思的现象,那就是这些睡眠被干扰的小鼠表现地更加焦虑。这说明它们的神经系统受到了影响。这座桥梁的一端应该就在中枢神经系统中。

研究人员发现下丘脑会专门表达一些特定的蛋白,调节睡眠。于是,他们开始从小鼠的下丘脑中寻找突破口。

分析小鼠的下丘脑转录组发现,睡眠干扰组小鼠的下丘脑中一种叫下视丘分泌素的激素明显减少。并且,小鼠血液和骨髓中的下视丘分素泌也显著下降。

科学家对这个下视丘分泌素可不陌生,这个激素在代谢、睡眠、食欲中都起着重要作用[6]。而在人类中,血浆下视丘分泌素含量的减少与心肌梗死、心力衰竭和肥胖的风险升高有关。

此外,下视丘分泌素表达的缺失正是一种罕见疾病——嗜睡症的病因[7]。嗜睡症听名字大家都明白,症状包括白天过度嗜睡,通常持续几秒到几分钟,而且可能随时发生。而嗜睡症患者患心脏病的风险也要更高。(提醒一下,嗜睡症的发病率并不高,想拿它做借口的朋友可得注意了)

这下看来,下视丘分泌素的减少引发动脉粥样硬化的嫌疑很大啊。

随后,研究人员通过实验予以了证明。当他们将小鼠的下视丘分泌素敲除后,发现小鼠骨髓的造血作用明显增强,血液中的白细胞也明显增多。

这表明睡眠干扰引起的下视丘分泌素的减少,确实能增强骨髓的造血作用,提高血液中白血球的数量。


《自然》:间断性睡眠毁血管!哈佛科学家发现,碎片化睡眠导致白细胞增多,破坏血管内壁,诱发动脉粥样硬化丨科学大发现睡眠干扰使白细胞增多,动脉粥样硬化体积变大不仅如此,研究者还发现下视丘分泌素减少,会使集落刺激因子1(CSF1)表达增加。而CSF1会促进骨髓干细胞的造血作用,并且,CSF1还可以直接影响动脉壁,如刺激单核细胞成熟为巨噬细胞,进而更易造成动脉血栓。

现在让我们来总结一下这个研究:睡眠干扰会减少大脑下视丘分泌素的分泌,使骨髓干细胞中的CSF1表达增加,促进造血作用生产更多的白细胞,进而引发动脉粥样硬化。


《自然》:间断性睡眠毁血管!哈佛科学家发现,碎片化睡眠导致白细胞增多,破坏血管内壁,诱发动脉粥样硬化丨科学大发现睡眠干扰导致动脉粥样硬化的机制

至于睡眠干扰为什么会引起下视丘分泌素的减少,目前科学家还不是很清楚。但是结合嗜睡症患者得病的原因,正是由于大脑中生产下视丘分泌素神经元丢失引起的[5]。由此,我们不得不怀疑睡眠干扰可能也会使脑细胞丢失。当然,这种观点还需要更多实验来证明。

最后,再强调一遍睡眠被干扰的危害。

上面我们已经说过,在睡眠中人的细胞主要是进行合成代谢的,恢复人的生理功能,包括生成各种细胞等。若这个过程总是被打断,或者时间不足,那各种功能肯定会越来越差(如下视丘分泌素减少),各种疾病也就趁虚而入了。

所以,缺觉的各位一定要好好保证自己的睡眠,安稳睡够7-8小时,不被惊醒,不弄成片段化睡眠,这可是生死攸关的大事。并且必要时,要坚决维护自己睡眠不被干扰的权利!

参考文献:
[1] Cameron S. McAlpine et al. Sleep modulates haematopoiesis and protects against atherosclerosis, Nature (2019). DOI: 10.1038/s41586-019-0948-2
[2] “Sleep-wake cycle: its physiology and impact on health”. National Sleep Foundation. 2006
[3] Ford, E. S., Cunningham, T. J. & Croft, J. B. Trends in self-reported sleep duration
among US adults from 1985 to 2012. Sleep 38, 829–832 (2015).
[4] Cappuccio, F. P., Cooper, D., D’Elia, L., Strazzullo, P. & Miller, M. A. Sleep duration predicts cardiovascular outcomes: a systematic review and meta-analysis of prospective studies. Eur. Heart J. 32, 1484–1492 (2011).
[5]https://www.nature.com/articles/d41586-019-00393-6
[6] Scammell, T. E., Arrigoni, E. & Lipton, J. O. Neural circuitry of wakefulness and sleep. Neuron 93, 747–765 (2017)
[7] Latorre, D. et al. T cells in patients with narcolepsy target self-antigens of hypocretin neurons. Nature 562, 63–68 (2018).

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