睡眠不足會帶來許多危害，例如思考能力下降、警覺力與判斷力削弱、免疫功能失調(diào)等等。導(dǎo)致失眠的因素很多，例如心理壓力過大、學(xué)習(xí)和生活壓力、不規(guī)律的作息等。2018年，美國哥倫比亞大學(xué)的一項研究，從分子層面揭示了失眠產(chǎn)生的原因。他們的研究指出，睡眠是對抗氧化應(yīng)激的關(guān)鍵，睡眠不足會使人對氧化應(yīng)激更敏感;同時，氧化應(yīng)激也可能導(dǎo)致睡眠障礙及其相關(guān)病理改變。

氧化應(yīng)激對睡眠的影響

睡眠受兩種不同類型的機(jī)制調(diào)節(jié)，一個是控制睡眠時間的機(jī)制，比如晝夜節(jié)律系統(tǒng)(例如夏天隨著白晝時間變長，我們早上會醒的更早);另一個是控制睡眠持續(xù)時間的機(jī)制，也稱為睡眠穩(wěn)態(tài)機(jī)制(它保證生物獲得足夠的睡眠時間，以及睡眠質(zhì)量，也就是睡的沉、睡的香)。

關(guān)于晝夜節(jié)律調(diào)節(jié)的分子機(jī)制已得到很好研究，但調(diào)節(jié)睡眠穩(wěn)態(tài)的機(jī)制目前尚不清楚，普遍認(rèn)為與神經(jīng)元的調(diào)控作用有關(guān)。

研究發(fā)現(xiàn)，活性氧 (ROS) 在清醒狀態(tài)下會在神經(jīng)元中積累，而睡眠可以清除大腦中的ROS。ROS是新陳代謝中化學(xué)反應(yīng)的副產(chǎn)品，如果過量，會引起破壞性的共價修飾，從而抑制蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和DNA的功能，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。因此，睡眠的核心功能，就是幫助清除腦中的ROS，所以睡眠也是大腦的抗氧化劑和保護(hù)機(jī)制。

研究人員以果蠅為研究對象，揭示了睡眠和氧化應(yīng)激之間的關(guān)系

研究人員發(fā)現(xiàn)，睡眠時間過短，動物大腦中積累的ROS更高，這可以通過觀察到短睡眠后，果蠅頭部抗氧化和線粒體應(yīng)激反應(yīng)基因表達(dá)增加來證明，說明大腦中ROS水平確實增長了。而其他研究，也觀察到睡眠剝奪的動物，ROS誘導(dǎo)的基因表達(dá)顯著增加，也佐證了上述結(jié)果。睡眠不足長期累積會引起線粒體損傷，存在急性氧化應(yīng)激的情況下，造成細(xì)胞死亡。

如上圖所示，ROS水平過高，會造成抗氧化基因SOD1和SOD2在神經(jīng)元中過度表達(dá)，使睡眠時間減少;過氧化氫酶在神經(jīng)元過度表達(dá)也減少了睡眠時間;睡眠減少，又會造成ROS水平增加，形成惡性循環(huán)。

結(jié)合研究數(shù)據(jù)，研究人員最終認(rèn)為睡眠是人體天然的抗氧化機(jī)制，保護(hù)身體、降低大腦ROS水平，同時增加機(jī)體對急性氧化應(yīng)激的抵抗力。而神經(jīng)元中的ROS水平，在機(jī)體調(diào)節(jié)睡眠和清醒狀態(tài)的過程中發(fā)揮重要作用。所以，睡眠不足會引起大腦ROS水平增加，并降低對急性氧化應(yīng)激的抵抗能力，造成大腦受損。

在對阿爾茨海默病、帕金森病、亨廷頓氏病的研究中，也發(fā)現(xiàn)氧化應(yīng)激導(dǎo)致的大腦損傷。由于氧化應(yīng)激可通過蛋白質(zhì)損傷，誘導(dǎo)蛋白質(zhì)錯誤折疊和聚集，ROS在神經(jīng)元中的積累，可能也是神經(jīng)退行性疾病發(fā)病機(jī)制中一個促成因素。所以，睡眠對于神經(jīng)退行性疾病的預(yù)防，也具有關(guān)鍵作用。

氫氣提高睡眠質(zhì)量的臨床試驗

大量的研究證實，氫氣可以有效減少ROS。目前，攝入氫氣的方式，主要包括飲用富含氫氣的富氫水，或吸入氫氣。

2014年和2017年，日本大阪市立大學(xué)進(jìn)行了2次臨床試驗，檢驗富氫水對睡眠質(zhì)量的影響。在2014年的雙盲試驗中，共有26位身體健康的普通民眾參與。試驗時間為4個禮拜，受試者分為2組，試驗組早、晚各飲用水素濃0.8~1.2ppm的含氫水300cc，另一組則飲用包裝一樣的普通飲用水。

試驗結(jié)束后，通過匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)分析。結(jié)果試驗組PSQI總分明顯下降，意味著睡眠質(zhì)量提升。

如上圖所示，試驗組(綠色)在4周后，睡眠質(zhì)量改善;但同時期飲用一般水的對照組(灰色)則并沒有明顯的轉(zhuǎn)變。

在2017年的試驗中，研究對象擴(kuò)大到20~69歲的更廣泛人群中，試驗組飲用堿性富氫水，對照組飲用純凈水，均為每天500毫升，連續(xù)飲用4周，然后進(jìn)行血液檢查、體能評估和問卷評估，調(diào)查對身體健康、睡眠的改善。

如上圖所示，受試者試驗前后睡眠變化情況，可以看出睡眠狀態(tài)Bad的比例顯著下降，而Good的比例顯著增加，證明飲用堿性富氫水提高了睡眠質(zhì)量。

我國一項針對晚期癌癥患者的臨床試驗中，也證明吸入氫氣可以提高患者的生活質(zhì)量，特別在改善睡眠方面效果顯著。

如上圖所示，經(jīng)過4周的治療，患者疲勞、失眠癥狀得到顯著改善。

研究結(jié)論

綜上所述，睡眠是大腦的天然抗氧化劑和保護(hù)劑，而ROS在大腦的過度積累會引起失眠，造成大腦損傷。飲用富氫水、吸入氫氣，在治療睡眠障礙，提高患者睡眠質(zhì)量，改善健康人睡眠質(zhì)量、抗疲勞等方面，有著廣闊的應(yīng)用前景。

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參考資料

Hill V M, O’Connor R M, Sissoko G B, et al. A bidirectional relationship between sleep and oxidative stress in Drosophila[J]. PLoS biology, 2018, 16(7): e2005206.

Mizuno K, Sasaki A T, Ebisu K, et al. Hydrogen-rich water for improvements of mood, anxiety, and autonomic nerve function in daily life[J]. Medical gas research, 2017, 7(4): 247.

Chen J B, Kong X F, Lv Y Y, et al. “Real world survey” of hydrogen-controlled cancer: a follow-up report of 82 advanced cancer patients[J]. Medical Gas Research, 2019, 9(3): 115.