今年第一個諾貝爾獎:生物和醫學獎在黃金周頒布了,獲獎者是下面這三個美國人:

獲獎理由:Jeffrey C. Hall、Michael Rosbash 和Michael W. Young 三人的工作窺探了生物鐘的秘密,並解釋了其工作原理。他們的研究成果解釋了植物、動物以及人類是如何適應這種生物節律,並同時與地球的自轉保持同步。

好了,我知道你基本沒看懂。

那麼,這三個美國佬到底研究了啥?其實,他們發現了控制晝夜節律的分子機制:

如圖,一盆含羞草。圖片上半部分,含羞草葉子白天打開,晚上關閉。圖片下半部分,把含羞草放在持續黑暗的地方,含羞草體內的生物鐘依舊發生作用,在白天時間打開,晚上照常關閉。

他們研究的就是我們平常所說的「生物鐘」。生物鐘調節身體重要功能,例如:行為、激素水平、睡眠、體溫和新陳代謝等。

生物鐘和你的健康息息相關。你什麼時候困、什麼時候醒、一天內的體溫變化、什麼時候荷爾蒙高漲想幹壞事,統統是由生物鐘在管理的。比如,你去美國玩兒回來,為什麼要倒時差?生物鐘決定的唄。生物鐘紊亂可能帶來的後果包括:糖尿病、抑鬱症、肥胖、變笨變醜……

這三位拿到900萬瑞典克朗(相當於 740 萬元人民幣)獎金的科學家,對於生物鐘的研究給出了一組價值 740 萬元的建議:

該睡覺的時候就去睡覺,別磨磨唧唧;充分利用早上的時間學習和工作,因為此時效率最高;下午和傍晚時健身效果更好。

在正確的時間做正確的事,按時吃飯,到點睡覺,別熬夜了!請按照下圖作息:

02

熬夜問題有多普遍?國內《2016中國睡眠指數》顯示,23% 以上國人長期深陷熬夜之中,無法自拔。

有人會覺得,這諾獎也拿的太容易了,熬夜多大點事,自己身體好着呢,只要熬夜之後多休息,再補回來就行了唄,怎麼可能還變醜變笨呢?如果你這樣想,那你可太天真了…

因為隨着研究的深入,三位科學家發現,晝夜節律的紊亂,與內分泌代謝疾病,例如肥胖、糖尿病、高血壓、高血脂、嚴重的腦部疾病,例如阿爾茨海默病,乃至腫瘤的發生髮展都有關聯。

長期熬夜帶來的後果,是絕對有害而且嚴重的,借用維基百科的一幅圖概括一下:

人體入睡後,不同器官也會進入“睡眠模式”,調整自身節奏;當人熬夜時,器官就被剝奪了休息的權利,飽受煎熬。長此以往,疾病不請自來。採訪專家,幫你分析身體器官的休息時刻表,提醒你手下留情。

受訪專家:中國醫科大學航空總醫院麻醉與重症醫學中心主任 安建雄

解放軍第二五二醫院骨科主任醫師 王振虎

南方醫科大學基礎醫學院神經生物學博士 林嵩

心 臟

睡眠時 不睡危害
心率下降 少於6小時,多於8小時,增加心臟負擔,提升心臟病風險

心臟無時無刻不在辛勤勞動,只有人體進入睡眠後,它才能稍稍休息。此時血壓和心率會下降,比清醒時的心率低10~30次。但睡眠時間也有講究,睡眠時間過長或過短都易患上心臟疾病,因為嗜睡可能帶來超重和肥胖,給心臟增加額外負擔。安建雄建議:

  • 保證晚上10點~早晨5點的優質睡眠時間。
  • 睡前不看情節刺激的電影、小說,避免動怒等,讓心臟平靜休息。

腎 臟

睡眠時 不睡危害
過濾功能減慢 腎臟功能快速衰退,導致浮腫、乏力

夜間腎臟的過濾功能比白天慢,尿液會相應減少,所以早上第一泡尿顏色通常比較深。研究發現,長時間缺乏睡眠,可能使腎臟機能快速衰退。如果晚上睡不好,水分就會蓄積,導致早起眼皮、雙腳、雙腿浮腫,還可能出現乏力、爬不起來等表現。

  • 建議減少吃鹽的量,尤其晚餐要吃得清淡些,減少高蛋白食物的攝入。
  • 每天至少喝水1200~1500毫升,睡前喝一兩口水有助腎臟排泄,但不要喝太多,避免頻繁起夜。

大 腦

睡眠時 不睡危害
整理信息,清理代謝廢物 增加老年痴呆風險

林嵩表示,睡眠期間,大腦會整理白天的信息,並將信息產生的代謝廢物清理掉。美國加州大學伯克利分校的研究人員發現,睡眠差(尤其是非快速動眼期睡眠的中斷)及大腦的長時期記憶力減退,都會增加罹患老年痴呆症的風險。

  • 適度鍛煉,如健步走、跳舞等,可以改善睡眠質量。
  • 側睡可有效清除大腦廢物,有助預防老年痴呆。

消化系統

睡眠時 不睡危害
胃腸道蠕動減緩 長時間工作,惹上各類腸胃病

睡着後,索然胃腸道蠕動速度會慢下來,但也在值“夜班”。建議晚飯要少吃,不要吃夜宵,睡前不飲酒,以免讓胃腸道更勞累。

呼吸系統

睡眠時 不睡危害
頻率稍低,規律進行 帶來心腦血管病、糖尿病等

睡眠時,呼吸頻率會稍有降低,但有規律。這些好習慣讓呼吸系統更通暢:

  • 控制飲食,保持健康體重,平時盡量不飲酒。
  • 早點睡覺,少喝咖啡,不在卧室看電視。

肌 肉

睡眠時 不睡危害
全身肌肉鬆弛 影響血液循環和呼吸

晨起鬧鐘最好輕柔,因為肌肉、神經的蘇醒是個漸進的過程,粗暴叫醒會導致神經系統紊亂,令人起床後昏昏沉沉。

避免不良睡姿。比如有些人喜歡枕着手睡,這會影響血液循環,引起上肢麻木酸痛,還會使肋間外肌、膈肌、腹壁肌等肌肉不能自然回拉與舒張,影響自然呼吸。

體 溫

睡眠時 不睡危害
代謝減緩,體溫降低 維持白天水平

美國哈佛大學醫學院的睡眠專家發現,睡眠期間體溫會下降0.5℃~1℃,睡眠質量更高。

  • 睡前不妨洗個澡,體溫會稍有下降。
  • 最佳睡眠室溫是20℃左右,24℃以上睡眠變淺,室溫降到18℃以下不容易進入深睡眠。
  • 裸睡有助身體降溫,而且沒有衣服束縛全身放鬆,血流通暢有助改善手腳冰涼的狀況,讓人更容易進入深度睡眠。

1. 直接對身體健康的危害

★肥胖:睡眠越少,BMI越高。例如一項跟蹤500人13年的調查顯示,每天睡眠時間少於6小時,BMI較高的可能性是其他人的7.5倍。

★糖尿病風險增加:中老年人中,睡6小時的人患糖尿病的可能性是每天睡7-8小時的1.7倍,睡5小時以下則升高到2.5倍。

★心血管疾病風險增加:對沒有冠心病的中年人進行10年監測,發現每天睡眠5個小時以下,10年內發生冠心病的風險高了45%。

★各種疾病的死亡率增加:對已患有各種可能致死疾病的人來說,減少睡眠時間,增加死亡率。

★神經方面:睡眠減少會降低注意與警覺性,並在此基礎上降低整體的認知功能,比如影響情緒系統,造成抑鬱和焦慮情緒;同樣也會造成學習和記憶能力的下降。

2. 間接危害

長期熬夜的人不只是身體健康狀況受影響,有時候也會影響生活和工作中的表現,帶來的後果可能更嚴重。長期熬夜這種事情,既有對身體的慢性傷害,也有因為容易犯錯導致的瞬間悲劇。

只想告訴你一個真相:你熬夜是在慢性自殺!

03

他們建議的到點就該睡覺,到點就要吃飯,這個“到點”,說的其實是一種節律。許多醫生在得知2017年諾貝爾獎的歸屬是人體節律時,他們表示,正是因為生物體這種奇妙節律現象吸引着科研人員前赴後繼地投入這項研究。

傑弗里·霍爾等三人,隨着研究的深入逐漸認識到,這是一把認識生命、認識疾病的重要鑰匙。節律生活,乃至天人合一,道理是古老的,但其具體作用機制乃至影響,正被科學家逐漸認清。

倒時差、熬夜、借咖啡提神……在醫生看來,現代人的很多行為與進化而成的某些節律背道而馳,對健康造成的不利影響正被逐步發現。傑弗里·霍爾教授說,很多職業需要值班或跨時區旅行,這是對人體本身的晝夜節律,或者說生物鐘的一種挑戰。

“如果人體生物鐘不能很好地與晝夜節律匹配,可能進一步影響機體其他功能,比如免疫和內分泌功能,影響生活質量。對於生物節律及其基因機制的研究有助於人類更好地了解自身,有望克服晝夜節律對職業能力的限制。”

那麼,生物鐘已經亂了,是不是就沒救了?並不是,人體有奇妙的自我調節功能。“長途旅行會出現時差,對時差的調整就是人體的一種自我調節,比如在飛機上,會通過調整飲食供應時間來幫助你調節時差——本該是平時睡覺的時間,卻給你來一份正點的正餐。”

傑弗里·霍爾告訴人們,這些例子提示,良好的睡眠習慣或有規律地吃飯,會對人體的生物鐘起一個重新設定的作用。生命體適應地球環境的一個重要表現就是,感知並適應地球各種周期的變化,比如晝夜節律(夜伏晝出)、季節變化(冬眠)等。這種行為幾乎普遍存在於從低等到高等的各種生命體內,細菌、藻類,直到哺乳動物,乃至人類。

“在這一發現之前,人們從未想到過,一個行為可以由基因來控制。”這三位獲獎者在領獎時說,自從孟德爾發現遺傳規律,大家知道基因可以控制生命體的一些基本特徵,比如種子的大小、眼睛的顏色等,但一種相當複雜的行為也可以由基因來控制,這還是第一次。

這也是諾貝爾獎第一次頒給晝夜節律的研究領域,儘管生命科學界的同行已經期待了好多年,感到這個領域應該獲獎,因為它涉及到了如此基礎的生命活動,已經成為一項經典研究。

“其實,最應該得這個獎的是美國分子生物學家西摩·本澤,他已在2007年去世。”這三位獲獎者在領獎時說,“我們基本都是本澤的晚輩。”上世紀七十年代,本澤曾在果蠅身上發現通過基因變異,可以將果蠅的生物鐘調快、調慢,甚至關閉。雖然這未解釋生物鐘如何運作,但卻踏出了關鍵一步。

到底這個神奇的生物節律是怎麼研究出來的呢?

從2003年開始說起這三位獲獎者對生物鐘基因的研究。當時傑弗理·霍爾教授在美國加州大學舊金山分校神經科學部門進行博士後研究工作,他研究的就是一個奇怪的經常早睡早起的家族。

這個家族成員總在凌晨3、4點起床,晚上6、7點就睡覺。這和大部分人的生活習慣大不相同。可是奇怪的是,他們這種獨特的生活習慣源於家族成員身上的一種名為“PER2”的基因發生了突變,這是一種管睡覺的基因,正是這突變導致他們的早起早睡。

研究人員為了更具體的研究這種睡覺基因,就把這種基因轉到了小白鼠的身上。奇怪的事情發生了,擁有這種基因的小白鼠不僅開始早睡早起,而且吃嘛嘛香。研究人員發現,小白鼠擁有這種睡覺基因之後,連帶着管吃飯的PER1基因也突變了,而因為吃得更多,還導致了這群小鼠發胖,肥胖問題緊隨而來。

此類基因又稱時鐘基因。在正常情況下,它們會在相同的時間打開和關閉,以保持睡眠和飲食周期的均衡。但如果其中有基因發生突變,就將打破這一環節,從而使得機體的各種生物鐘不能步調一致。

諾貝爾獎委員會表示:“(獲獎的)傑弗里·霍爾等三人的研究是先驅性的,他們克隆出時鐘基因,讓大家進一步認識到這種神奇的規律現象。”。

有關睡眠的奇妙故事還沒完。獲獎者之一的邁克爾·羅斯巴殊教授,說起了一組罕見病例。近二十年來,各國醫生髮現了一些“睡不着覺的家族”,這些家族的人得了怪病,就是至少三四十年都沒好好睡過。他逐漸發現,這些罕見病人的大腦下丘腦、杏仁核等區域存在着控制節律的基因突變或紊亂。

“我們已發現一些經典的節律基因,它們很精細地工作着,相互鉗制,此消彼長。它們還通過大腦神經調控着全身的器官,讓大家有節律地工作着,由此也形成精妙的外周節律環,這樣全身其實存在着大量的節律相關基因。一旦打破,會出現問題,疾病可能匍匐而來。”

邁克爾·羅斯巴殊教授說,2013年,他在一項肥胖研究就發現,通過調節小鼠體內LGR4基因開關,可以影響肥胖的發生。簡單說,如果在小鼠體內去除這個LGR4基因,小鼠的體重會減輕,各項代謝指標,包括血糖、血脂、血壓等,均明顯好轉。

他們研究進一步發現,LGR4基因其實具有某種節律基因的特徵和功能,它會控制小鼠體內某些代謝功能的延遲或提前。敲掉一個基因就會出現這個現象,而長期的晝夜顛倒、節律紊亂,就更可能引發一些不可思議的變化。

另一位獲獎者,邁克爾·楊在2015年的一項研究中發現,由於熬夜缺乏睡眠,神經突觸部分被星形膠質細胞大量吞噬。這些星形膠質細胞像是微型的吸塵器,當大腦連接變得衰弱和分裂的時候,就會開始清除神經突觸細胞,從而減少了神經遞質,導致大腦神經傳導變慢、反射時間變長。所以熬夜將造成大腦開始吞噬自己。

同時,慢性睡眠限制(連續五天保持熬夜)將導致小膠質細胞激活的跡象增加。由於小膠質細胞的低水平持續激活可導致嚴重的腦部疾病,例如阿爾茨海默病(老年痴呆症),和其他形式的神經變性都觀察到持續的小膠質細胞激活。他還發現,調節節律的關鍵基因失效後,會促使腫瘤發生。

此外,不按時吃飯、不按時睡覺,不僅引發肥胖,還會引發糖尿病、高血壓、高血脂等代謝疾病。因為這三位得主極有創意的發現,晝夜節律學已經發展成為一個涉及面廣且動態發展的學科領域,並且一定會對人類做出巨大貢獻。

04

美國有關媒體近日就盤點了關於晝夜節律10個方面的知識:

一、相差一個小時就會讓你感覺不爽

美國西北紀念醫院睡眠障礙中心的主任菲利斯·澤蘭博士認為:大多數人的身體在一天內只能調整 1個小時的晝夜節律變動。然而,有時候,這1個小時對於某些人來說也是過多而難以處理。研究發現:在從周末到工作日跳躍的周一這一天里,人們心臟病發作和出現交通事故的可能性都會增高。

二、時差擾亂生理功能不足為奇

如果僅僅是60分鐘的晝夜節律差異就讓你感覺不爽,你就可以想象跨越時區的幾個小時旅行對身體的生理層面和精神層面影響有多大了。當身體快活地按照自己的生物鐘運行時,突然間不得不快速按照一個新的生物鐘來運轉,就會發生時差反應。

三、每個人的晝夜節律都不一樣

大部分人會在相似的時間框架內過日子:早上醒來,晚上睡覺。這就解釋了倒班工作為什麼令人煩惱,因為它違背了身體的自然節奏。然而人群中也會有一些變異,有些人是早起的雲雀,有些人是喜歡熬夜和睡過頭的貓頭鷹。青少年習慣於晚睡晚起,但隨着年齡增長,老年人會逐漸轉向早起早睡的生活模式。

四、女人更有可能是雲雀型的晝夜節律

美國布萊根婦女醫院的研究者在 2013年發現:女人的生物鐘要比男人快 6分鐘,這就意味着她們醒來的比男人早,優質睡眠時間也不夠充足。

五、光線能造成很大的差異

明亮的光線,無論是自然的陽光還是智能手機發射的藍光,會引發一連串的反應。美國托馬斯傑斐遜大學的神經學教授和光研究項目的主任喬治·布雷納德認為:大腦在中樞層面上控制着晝夜節律。一旦光線進入眼睛,就會刺激視網膜,向下丘腦發出信號。

下丘腦中的兩個小核是人體內部生物鐘的重要組成部分。它們在整個神經系統和人體中發送有關光線、昏暗和生物時間的信息。這一過程能讓人們在白天保持警覺清醒和夜間入睡。眼睛中的受體對短波長的光線(既包括陽光,也包括電子設備發射出來的藍光)最為敏感,因此入睡前看電子設備會擾亂睡眠、情緒和代謝。

六、平衡晝夜節律,嘗試回歸古人接觸光線的方式

它是確保你在就寢和睡眠過程中保持最大程度的黑暗,而在白天接觸到大量的自然、明亮的光照。為達到這個目標,你需要把卧室的光線調暗,每天中午外出散步20—30分鐘,這樣就有助於晝夜節律步入正軌。

七、鍛煉可以在一定程度上影響晝夜節律

鍛煉也有最優時間段。研究者發現下午鍛煉的小鼠其生物鐘更為穩健。運動生理學家建議人們不要在就寢前鍛煉,因為體力活動會增加心率和皮質醇的反應,使人難以入睡。如果你不習慣於在白天鍛煉,也應當在入睡前3個小時鍛煉。

八、你可能有輕微的季節性情感障礙

當白天開始變短時,就會出現季節性情感障礙,科學家認為光照時間的減少是其原因。光照能增加大腦中的血清素含量,這種化學物質能改善情緒。有 20%—25%的人會體驗到亞臨床的季節性情感障礙,這就意味着他們更容易感到勞累、不那麼高興、體重適度增加,希望多睡 1—2個小時。光療法和上午到戶外散步是治療季節性情感障礙的有效方法。

九、下午時段的精神萎靡與晝夜節律有關

每天下午2—4時之間,大多數人會進入精力低潮期。這是因為晝夜節律在起床後8個小時會進入低谷狀態,這就造成了嗜睡和工作效率下降,因為身體要準備休息了。一些專家倡導人們打盹半個小時來振奮精神。

十、遵循晝夜節律能提高免疫力

2016年對 276名參與者開展的研究發現:上午注射流感疫苗更為有效,9—11點接種的人其體內生成了更多的抗體,這是因為晝夜節律讓免疫反應在上午最強,它是進化選擇的結果。