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肥胖与睡眠不足之间的联系,节能可能是睡眠的主要功能



根据蠕虫的最新研究宾夕法尼亚大学医学院摘要:熬夜会使你发胖吗?研究人员在研究蠕虫的睡眠时发现事实恰恰相反:不是睡眠不足会导致肥胖,而是体重过重会导致睡眠不良。熬夜会使你发胖吗?越来越多的研究表明,睡眠质量下降与食欲不振与肥胖风险增加有关,这反过来又导致更多的卡路里消耗。

但是,本周发表在《PLOS Biology》上的一项新研究发现,这种反应的方向实际上可能被颠倒了:导致肥胖的原因不是睡眠不足,而是体重过重会导致睡眠不良。佩雷尔曼医学院和内华达大学里诺分校在细线虫秀丽隐杆线虫(C. elegans)中发现了它们的发现。

“我们认为睡眠是身体在能量水平下降的情况下试图节省能量的功能。我们的发现表明,如果您禁食一天,我们可以预测您可能会困倦,因为您的精力充沛研究的合著者,神经病学副教授,宾夕法尼亚州计时生物学和睡眠研究所成员David Raizen博士说。

Raizen强调,尽管这些蠕虫的发现可能无法直接转化为人类,但秀丽隐杆线虫为研究哺乳动物的睡眠提供了令人惊讶的良好模型。像所有其他具有神经系统的动物一样,它们也需要睡眠。但是不同于人类,神经回路复杂且难以研究,秀丽隐杆线虫只有302个神经元-科学家肯定知道其中之一是睡眠调节剂。

在人类中,急性睡眠中断会导致食欲和胰岛素抵抗增加,而每晚长期睡眠少于六个小时的人更可能患有肥胖和糖尿病。此外,已证明人类,大鼠,果蝇和蠕虫的饥饿会影响睡眠,这表明其至少部分受养分利用率的调节。但是,睡眠和进餐工作的方式尚不清楚。

“我们想知道,睡眠的实际作用是什么?短暂的睡眠和其他慢性病(例如糖尿病)有联系,但这只是一种关联。目前尚不清楚,短暂的睡眠是否会导致肥胖,或者肥胖可能导致短时睡眠的倾向。”研究合著者,内华达大学里诺分校生物学副教授亚历山大·范德·林登博士说。

为了研究新陈代谢与睡眠之间的关系,研究人员对秀丽隐杆线虫进行了基因改造,以“关闭”控制睡眠的神经元。这些蠕虫仍可以吃,呼吸和繁殖,但它们丧失了睡眠能力。在关闭该神经元后,研究人员发现三磷酸腺苷(ATP)含量严重下降,这是人体的能量货币。

Raizen解释说:“这表明睡眠是节省能量的一种尝试;实际上并没有造成能量的损失。”在先前的研究中,范德林登实验室研究了秀丽隐杆线虫中一种名为KIN-29 的基因。该基因与人类的盐诱导激酶(SIK-3)基因同源,已知该基因可发出睡眠压力信号。

出人意料的是,当研究人员敲除KIN-29基因以产生失眠的蠕虫时,即使其ATP含量降低,突变的秀丽隐杆线虫仍会积聚过多的脂肪,类似于人的肥胖状况。

研究人员假设脂肪储存的释放是促进睡眠的一种机制,而KIN-29突变体未入睡的原因是因为它们无法释放脂肪。为了验证这一假设,研究人员再次操纵了KIN-29突变蠕虫,这次蠕虫表达了一种“释放”其脂肪的酶。通过这种操作,蠕虫再次能够入睡。

Raizen说,这可以解释肥胖症患者可能会出现睡眠问题的原因之一。他说:“脂肪储存和控制睡眠的脑细胞之间可能存在信号传递问题。”Raizen表示,尽管还有很多关于睡眠的问题需要解决,但该论文使研究界更进一步地了解了其核心功能之一,以及如何治疗常见的睡眠障碍。

他说:“在睡眠领域,普遍存在一种总体观念,即睡眠完全是关于大脑或神经细胞的,我们的工作表明这不一定是正确的。” “大脑和身体其余部分之间存在复杂的相互作用,与睡眠调节有关。”

这篇论文的其他作者包括Jeremy Grubbs和Lindsey Lopes,他们分别在内华达大学,里诺大学和佩雷尔曼医学院的学生时完成了这项研究。

这项研究由美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)资助R01NS107969和R01NS088432,COBRE P20GM103650和美国国家科学基金会资助IOS1353014。
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