今年第一个诺贝尔奖:生物和医学奖在黄金周颁布了,获奖者是下面这三个美国人:

获奖理由:Jeffrey C. Hall、Michael Rosbash 和Michael W. Young 三人的工作窥探了生物钟的秘密,并解释了其工作原理。他们的研究成果解释了植物、动物以及人类是如何适应这种生物节律,并同时与地球的自转保持同步。

好了,我知道你基本没看懂。

那么,这三个美国佬到底研究了啥?其实,他们发现了控制昼夜节律的分子机制:

如图,一盆含羞草。图片上半部分,含羞草叶子白天打开,晚上关闭。图片下半部分,把含羞草放在持续黑暗的地方,含羞草体内的生物钟依旧发生作用,在白天时间打开,晚上照常关闭。

他们研究的就是我们平常所说的「生物钟」。生物钟调节身体重要功能,例如:行为、激素水平、睡眠、体温和新陈代谢等。

生物钟和你的健康息息相关。你什么时候困、什么时候醒、一天内的体温变化、什么时候荷尔蒙高涨想干坏事,统统是由生物钟在管理的。比如,你去美国玩儿回来,为什么要倒时差?生物钟决定的呗。生物钟紊乱可能带来的后果包括:糖尿病、抑郁症、肥胖、变笨变丑……

这三位拿到900万瑞典克朗(相当于 740 万元人民币)奖金的科学家,对于生物钟的研究给出了一组价值 740 万元的建议:

该睡觉的时候就去睡觉,别磨磨唧唧;充分利用早上的时间学习和工作,因为此时效率最高;下午和傍晚时健身效果更好。

在正确的时间做正确的事,按时吃饭,到点睡觉,别熬夜了!请按照下图作息:

02

熬夜问题有多普遍?国内《2016中国睡眠指数》显示,23% 以上国人长期深陷熬夜之中,无法自拔。

有人会觉得,这诺奖也拿的太容易了,熬夜多大点事,自己身体好着呢,只要熬夜之后多休息,再补回来就行了呗,怎么可能还变丑变笨呢?如果你这样想,那你可太天真了…

因为随着研究的深入,三位科学家发现,昼夜节律的紊乱,与内分泌代谢疾病,例如肥胖、糖尿病、高血压、高血脂、严重的脑部疾病,例如阿尔茨海默病,乃至肿瘤的发生发展都有关联。

长期熬夜带来的后果,是绝对有害而且严重的,借用维基百科的一幅图概括一下:

人体入睡后,不同器官也会进入“睡眠模式”,调整自身节奏;当人熬夜时,器官就被剥夺了休息的权利,饱受煎熬。长此以往,疾病不请自来。采访专家,帮你分析身体器官的休息时刻表,提醒你手下留情。

受访专家:中国医科大学航空总医院麻醉与重症医学中心主任 安建雄

解放军第二五二医院骨科主任医师 王振虎

南方医科大学基础医学院神经生物学博士 林嵩

心 脏

睡眠时 不睡危害
心率下降 少于6小时,多于8小时,增加心脏负担,提升心脏病风险

心脏无时无刻不在辛勤劳动,只有人体进入睡眠后,它才能稍稍休息。此时血压和心率会下降,比清醒时的心率低10~30次。但睡眠时间也有讲究,睡眠时间过长或过短都易患上心脏疾病,因为嗜睡可能带来超重和肥胖,给心脏增加额外负担。安建雄建议:

  • 保证晚上10点~早晨5点的优质睡眠时间。
  • 睡前不看情节刺激的电影、小说,避免动怒等,让心脏平静休息。

肾 脏

睡眠时 不睡危害
过滤功能减慢 肾脏功能快速衰退,导致浮肿、乏力

夜间肾脏的过滤功能比白天慢,尿液会相应减少,所以早上第一泡尿颜色通常比较深。研究发现,长时间缺乏睡眠,可能使肾脏机能快速衰退。如果晚上睡不好,水分就会蓄积,导致早起眼皮、双脚、双腿浮肿,还可能出现乏力、爬不起来等表现。

  • 建议减少吃盐的量,尤其晚餐要吃得清淡些,减少高蛋白食物的摄入。
  • 每天至少喝水1200~1500毫升,睡前喝一两口水有助肾脏排泄,但不要喝太多,避免频繁起夜。

大 脑

睡眠时 不睡危害
整理信息,清理代谢废物 增加老年痴呆风险

林嵩表示,睡眠期间,大脑会整理白天的信息,并将信息产生的代谢废物清理掉。美国加州大学伯克利分校的研究人员发现,睡眠差(尤其是非快速动眼期睡眠的中断)及大脑的长时期记忆力减退,都会增加罹患老年痴呆症的风险。

  • 适度锻炼,如健步走、跳舞等,可以改善睡眠质量。
  • 侧睡可有效清除大脑废物,有助预防老年痴呆。

消化系统

睡眠时 不睡危害
胃肠道蠕动减缓 长时间工作,惹上各类肠胃病

睡着后,索然胃肠道蠕动速度会慢下来,但也在值“夜班”。建议晚饭要少吃,不要吃夜宵,睡前不饮酒,以免让胃肠道更劳累。

呼吸系统

睡眠时 不睡危害
频率稍低,规律进行 带来心脑血管病、糖尿病等

睡眠时,呼吸频率会稍有降低,但有规律。这些好习惯让呼吸系统更通畅:

  • 控制饮食,保持健康体重,平时尽量不饮酒。
  • 早点睡觉,少喝咖啡,不在卧室看电视。

肌 肉

睡眠时 不睡危害
全身肌肉松弛 影响血液循环和呼吸

晨起闹钟最好轻柔,因为肌肉、神经的苏醒是个渐进的过程,粗暴叫醒会导致神经系统紊乱,令人起床后昏昏沉沉。

避免不良睡姿。比如有些人喜欢枕着手睡,这会影响血液循环,引起上肢麻木酸痛,还会使肋间外肌、膈肌、腹壁肌等肌肉不能自然回拉与舒张,影响自然呼吸。

体 温

睡眠时 不睡危害
代谢减缓,体温降低 维持白天水平

美国哈佛大学医学院的睡眠专家发现,睡眠期间体温会下降0.5℃~1℃,睡眠质量更高。

  • 睡前不妨洗个澡,体温会稍有下降。
  • 最佳睡眠室温是20℃左右,24℃以上睡眠变浅,室温降到18℃以下不容易进入深睡眠。
  • 裸睡有助身体降温,而且没有衣服束缚全身放松,血流通畅有助改善手脚冰凉的状况,让人更容易进入深度睡眠。

1. 直接对身体健康的危害

★肥胖:睡眠越少,BMI越高。例如一项跟踪500人13年的调查显示,每天睡眠时间少于6小时,BMI较高的可能性是其他人的7.5倍。

★糖尿病风险增加:中老年人中,睡6小时的人患糖尿病的可能性是每天睡7-8小时的1.7倍,睡5小时以下则升高到2.5倍。

★心血管疾病风险增加:对没有冠心病的中年人进行10年监测,发现每天睡眠5个小时以下,10年内发生冠心病的风险高了45%。

★各种疾病的死亡率增加:对已患有各种可能致死疾病的人来说,减少睡眠时间,增加死亡率。

★神经方面:睡眠减少会降低注意与警觉性,并在此基础上降低整体的认知功能,比如影响情绪系统,造成抑郁和焦虑情绪;同样也会造成学习和记忆能力的下降。

2. 间接危害

长期熬夜的人不只是身体健康状况受影响,有时候也会影响生活和工作中的表现,带来的后果可能更严重。长期熬夜这种事情,既有对身体的慢性伤害,也有因为容易犯错导致的瞬间悲剧。

只想告诉你一个真相:你熬夜是在慢性自杀!

03

他们建议的到点就该睡觉,到点就要吃饭,这个“到点”,说的其实是一种节律。许多医生在得知2017年诺贝尔奖的归属是人体节律时,他们表示,正是因为生物体这种奇妙节律现象吸引着科研人员前赴后继地投入这项研究。

杰弗里·霍尔等三人,随着研究的深入逐渐认识到,这是一把认识生命、认识疾病的重要钥匙。节律生活,乃至天人合一,道理是古老的,但其具体作用机制乃至影响,正被科学家逐渐认清。

倒时差、熬夜、借咖啡提神……在医生看来,现代人的很多行为与进化而成的某些节律背道而驰,对健康造成的不利影响正被逐步发现。杰弗里·霍尔教授说,很多职业需要值班或跨时区旅行,这是对人体本身的昼夜节律,或者说生物钟的一种挑战。

“如果人体生物钟不能很好地与昼夜节律匹配,可能进一步影响机体其他功能,比如免疫和内分泌功能,影响生活质量。对于生物节律及其基因机制的研究有助于人类更好地了解自身,有望克服昼夜节律对职业能力的限制。”

那么,生物钟已经乱了,是不是就没救了?并不是,人体有奇妙的自我调节功能。“长途旅行会出现时差,对时差的调整就是人体的一种自我调节,比如在飞机上,会通过调整饮食供应时间来帮助你调节时差——本该是平时睡觉的时间,却给你来一份正点的正餐。”

杰弗里·霍尔告诉人们,这些例子提示,良好的睡眠习惯或有规律地吃饭,会对人体的生物钟起一个重新设定的作用。生命体适应地球环境的一个重要表现就是,感知并适应地球各种周期的变化,比如昼夜节律(夜伏昼出)、季节变化(冬眠)等。这种行为几乎普遍存在于从低等到高等的各种生命体内,细菌、藻类,直到哺乳动物,乃至人类。

“在这一发现之前,人们从未想到过,一个行为可以由基因来控制。”这三位获奖者在领奖时说,自从孟德尔发现遗传规律,大家知道基因可以控制生命体的一些基本特征,比如种子的大小、眼睛的颜色等,但一种相当复杂的行为也可以由基因来控制,这还是第一次。

这也是诺贝尔奖第一次颁给昼夜节律的研究领域,尽管生命科学界的同行已经期待了好多年,感到这个领域应该获奖,因为它涉及到了如此基础的生命活动,已经成为一项经典研究。

“其实,最应该得这个奖的是美国分子生物学家西摩·本泽,他已在2007年去世。”这三位获奖者在领奖时说,“我们基本都是本泽的晚辈。”上世纪七十年代,本泽曾在果蝇身上发现通过基因变异,可以将果蝇的生物钟调快、调慢,甚至关闭。虽然这未解释生物钟如何运作,但却踏出了关键一步。

到底这个神奇的生物节律是怎么研究出来的呢?

从2003年开始说起这三位获奖者对生物钟基因的研究。当时杰弗理·霍尔教授在美国加州大学旧金山分校神经科学部门进行博士后研究工作,他研究的就是一个奇怪的经常早睡早起的家族。

这个家族成员总在凌晨3、4点起床,晚上6、7点就睡觉。这和大部分人的生活习惯大不相同。可是奇怪的是,他们这种独特的生活习惯源于家族成员身上的一种名为“PER2”的基因发生了突变,这是一种管睡觉的基因,正是这突变导致他们的早起早睡。

研究人员为了更具体的研究这种睡觉基因,就把这种基因转到了小白鼠的身上。奇怪的事情发生了,拥有这种基因的小白鼠不仅开始早睡早起,而且吃嘛嘛香。研究人员发现,小白鼠拥有这种睡觉基因之后,连带着管吃饭的PER1基因也突变了,而因为吃得更多,还导致了这群小鼠发胖,肥胖问题紧随而来。

此类基因又称时钟基因。在正常情况下,它们会在相同的时间打开和关闭,以保持睡眠和饮食周期的均衡。但如果其中有基因发生突变,就将打破这一环节,从而使得机体的各种生物钟不能步调一致。

诺贝尔奖委员会表示:“(获奖的)杰弗里·霍尔等三人的研究是先驱性的,他们克隆出时钟基因,让大家进一步认识到这种神奇的规律现象。”。

有关睡眠的奇妙故事还没完。获奖者之一的迈克尔·罗斯巴殊教授,说起了一组罕见病例。近二十年来,各国医生发现了一些“睡不着觉的家族”,这些家族的人得了怪病,就是至少三四十年都没好好睡过。他逐渐发现,这些罕见病人的大脑下丘脑、杏仁核等区域存在着控制节律的基因突变或紊乱。

“我们已发现一些经典的节律基因,它们很精细地工作着,相互钳制,此消彼长。它们还通过大脑神经调控着全身的器官,让大家有节律地工作着,由此也形成精妙的外周节律环,这样全身其实存在着大量的节律相关基因。一旦打破,会出现问题,疾病可能匍匐而来。”

迈克尔·罗斯巴殊教授说,2013年,他在一项肥胖研究就发现,通过调节小鼠体内LGR4基因开关,可以影响肥胖的发生。简单说,如果在小鼠体内去除这个LGR4基因,小鼠的体重会减轻,各项代谢指标,包括血糖、血脂、血压等,均明显好转。

他们研究进一步发现,LGR4基因其实具有某种节律基因的特征和功能,它会控制小鼠体内某些代谢功能的延迟或提前。敲掉一个基因就会出现这个现象,而长期的昼夜颠倒、节律紊乱,就更可能引发一些不可思议的变化。

另一位获奖者,迈克尔·杨在2015年的一项研究中发现,由于熬夜缺乏睡眠,神经突触部分被星形胶质细胞大量吞噬。这些星形胶质细胞像是微型的吸尘器,当大脑连接变得衰弱和分裂的时候,就会开始清除神经突触细胞,从而减少了神经递质,导致大脑神经传导变慢、反射时间变长。所以熬夜将造成大脑开始吞噬自己。

同时,慢性睡眠限制(连续五天保持熬夜)将导致小胶质细胞激活的迹象增加。由于小胶质细胞的低水平持续激活可导致严重的脑部疾病,例如阿尔茨海默病(老年痴呆症),和其他形式的神经变性都观察到持续的小胶质细胞激活。他还发现,调节节律的关键基因失效后,会促使肿瘤发生。

此外,不按时吃饭、不按时睡觉,不仅引发肥胖,还会引发糖尿病、高血压、高血脂等代谢疾病。因为这三位得主极有创意的发现,昼夜节律学已经发展成为一个涉及面广且动态发展的学科领域,并且一定会对人类做出巨大贡献。

04

美国有关媒体近日就盘点了关于昼夜节律10个方面的知识:

一、相差一个小时就会让你感觉不爽

美国西北纪念医院睡眠障碍中心的主任菲利斯·泽兰博士认为:大多数人的身体在一天内只能调整 1个小时的昼夜节律变动。然而,有时候,这1个小时对于某些人来说也是过多而难以处理。研究发现:在从周末到工作日跳跃的周一这一天里,人们心脏病发作和出现交通事故的可能性都会增高。

二、时差扰乱生理功能不足为奇

如果仅仅是60分钟的昼夜节律差异就让你感觉不爽,你就可以想象跨越时区的几个小时旅行对身体的生理层面和精神层面影响有多大了。当身体快活地按照自己的生物钟运行时,突然间不得不快速按照一个新的生物钟来运转,就会发生时差反应。

三、每个人的昼夜节律都不一样

大部分人会在相似的时间框架内过日子:早上醒来,晚上睡觉。这就解释了倒班工作为什么令人烦恼,因为它违背了身体的自然节奏。然而人群中也会有一些变异,有些人是早起的云雀,有些人是喜欢熬夜和睡过头的猫头鹰。青少年习惯于晚睡晚起,但随着年龄增长,老年人会逐渐转向早起早睡的生活模式。

四、女人更有可能是云雀型的昼夜节律

美国布莱根妇女医院的研究者在 2013年发现:女人的生物钟要比男人快 6分钟,这就意味着她们醒来的比男人早,优质睡眠时间也不够充足。

五、光线能造成很大的差异

明亮的光线,无论是自然的阳光还是智能手机发射的蓝光,会引发一连串的反应。美国托马斯杰斐逊大学的神经学教授和光研究项目的主任乔治·布雷纳德认为:大脑在中枢层面上控制着昼夜节律。一旦光线进入眼睛,就会刺激视网膜,向下丘脑发出信号。

下丘脑中的两个小核是人体内部生物钟的重要组成部分。它们在整个神经系统和人体中发送有关光线、昏暗和生物时间的信息。这一过程能让人们在白天保持警觉清醒和夜间入睡。眼睛中的受体对短波长的光线(既包括阳光,也包括电子设备发射出来的蓝光)最为敏感,因此入睡前看电子设备会扰乱睡眠、情绪和代谢。

六、平衡昼夜节律,尝试回归古人接触光线的方式

它是确保你在就寝和睡眠过程中保持最大程度的黑暗,而在白天接触到大量的自然、明亮的光照。为达到这个目标,你需要把卧室的光线调暗,每天中午外出散步20—30分钟,这样就有助于昼夜节律步入正轨。

七、锻炼可以在一定程度上影响昼夜节律

锻炼也有最优时间段。研究者发现下午锻炼的小鼠其生物钟更为稳健。运动生理学家建议人们不要在就寝前锻炼,因为体力活动会增加心率和皮质醇的反应,使人难以入睡。如果你不习惯于在白天锻炼,也应当在入睡前3个小时锻炼。

八、你可能有轻微的季节性情感障碍

当白天开始变短时,就会出现季节性情感障碍,科学家认为光照时间的减少是其原因。光照能增加大脑中的血清素含量,这种化学物质能改善情绪。有 20%—25%的人会体验到亚临床的季节性情感障碍,这就意味着他们更容易感到劳累、不那么高兴、体重适度增加,希望多睡 1—2个小时。光疗法和上午到户外散步是治疗季节性情感障碍的有效方法。

九、下午时段的精神萎靡与昼夜节律有关

每天下午2—4时之间,大多数人会进入精力低潮期。这是因为昼夜节律在起床后8个小时会进入低谷状态,这就造成了嗜睡和工作效率下降,因为身体要准备休息了。一些专家倡导人们打盹半个小时来振奋精神。

十、遵循昼夜节律能提高免疫力

2016年对 276名参与者开展的研究发现:上午注射流感疫苗更为有效,9—11点接种的人其体内生成了更多的抗体,这是因为昼夜节律让免疫反应在上午最强,它是进化选择的结果。