2018.09.08 22:39

熬夜一晚就足以改變基因?研究指出夜貓子付出的代價比想像高

文|DeepTech深科技

僅僅熬夜一晚就會引發組織特異性的表觀遺傳、基因表達和代謝的改變,這些變化與肌肉品質的減少和脂肪的增加有關。

都說熬夜對身體的損害很大,但是仍然有很多「夜貓子」不顧自己的身體健康繼續熬夜。大部分人以為偶爾熬夜一次,第二天多休息一會兒對健康的影響不大,可事實真的是這樣嗎?

科學證明,「夜貓子」付出的代價遠比我們所認知的還要多。Uppsala大學的Cedernaes教授率領他的中國、德國和悉尼同事們對所謂「偶爾一次」的熬夜進行了深入研究,試圖闡明熬夜對身體傷害的根本機制。這個研究團隊的研究表明,僅僅熬夜一晚就會引發組織特異性的表觀遺傳、基因表達和代謝的改變,這些變化與肌肉品質的減少和脂肪的增加有關。

研究小組首次證明,急性睡眠缺失會導致時鐘基因(clock genes)的表觀遺傳變化,這些基因在機體的每個組織內調節其晝夜節律,也就是說,這次的發現也增加了關於睡眠可影響生物鐘的科學證據。正如瑞典烏普薩拉大學的晝夜節律研究員、該論文的第一作者Jonathan Cedernaes所言,「睡眠具有不可替代的功能」。該研究成果發表於最近的Science Advances上。

之前,就有不少研究直接將輪班工作、睡眠不足與肥胖、糖尿病的風險聯繫起來,但這種關聯背後的原因很複雜,人們一直難以闡明其中的關係:睡眠不足似乎會破壞控制食欲和飽腹感的荷爾蒙,而那些少眠的人由於更多的能量消耗需要更多的進食,同時身體疲憊也難以讓其抵擋不健康食品的誘惑。

Cedernaes及其同事之前的一項研究表明,即使短時間的睡眠不足也會導致人們攝入更多食物並更傾向於選擇攝入高卡路里食物。更複雜的是,肥胖增加了睡眠時呼吸暫停的風險,這種呼吸問題本身就會擾亂睡眠品質,這就形成了惡性循環。

為了明確這些現象背後的遺傳和分子生物學基礎,Cedernaes教授領導的研究小組研究了健康志願者在經歷睡眠良好和熬夜後,其皮下脂肪組織和骨骼肌的表觀遺傳和代謝變化。其中,表觀遺傳變化主要是指在基因核酸堿基序列不改變的情況下基因表達水準出現的變化,可由DNA或組蛋白化學修飾改變導致。

研究中,15名平均年齡22歲且平均身高體重指數(BMI值)在22.6左右的志願者飽睡一宿後,隨機分為正常睡眠組合睡眠干預組。睡眠干預組的人員則需在有燈光照射的房間內苦苦熬過一整夜。此後的幾週後正常睡眠組和睡眠干預組還需要對調實驗。

實驗選擇有光照的地方,是因為光照對於生物鐘基因的調控至關重要,只有在光照下進行實驗,才能更好的證實熬夜與生物鐘基因表觀遺傳學改變千絲萬縷的關係。

研究人員在不同的時間節點,採取了受試物件的肌肉和皮下組織進行表觀遺傳學、脂肪組織代謝檢測及轉錄組相關檢測。通過這兩組的對比,研究證實了急性睡眠喪失與體重增加、代謝綜合征和2型糖尿病的相關性。

結果顯示,睡眠缺失會導致整個人體基因組中DNA甲基化程度的組織特異性變化。睡眠缺失的志願者身體中,與脂質代謝改變和DNA損傷反應途徑相關的 DNA 甲基化水準明顯出現異常,同時與肥胖和2型糖尿病形成相關的基因位點表達水準也出現異常。

這一發現可能表明其他表觀遺傳修飾,例如染色質水準的遺傳修飾也可能受環境變化的影響,進而調節睡眠喪失性骨骼肌相關基因的轉錄水準。表觀遺傳修飾被認為能夠賦予一種代謝「記憶」,可以調節代謝程式在較長時期內的運作方式。

團隊還發現,睡眠不足者體內的脂肪組織中DNA甲基化發生變化,而這一 DNA 甲基化變化同樣出現肥胖和2型糖尿病中,因此不難將這兩者之間的關係聯繫起來。

該團隊認為,他們在新研究中觀察到的DNA甲基化變化,可以揭示睡眠品質和晝夜節律改變是如何對身體產生慢性破壞,並最終導致肥胖和2型糖尿病的發生。

脂肪和骨骼肌組織的轉錄組RNA測序結果進一步顯示,急性睡眠缺失改變了骨骼肌中117個mRNA轉錄物和皮下脂肪組織中96個mRNA轉錄物的表達。

兩種組織類型的比較表明,很多基因的轉錄水準在正常睡眠和睡眠缺失時表現出組織特異性。此外,兩種組織之間幾乎沒有發現mRNA轉錄物重疊的表達差異,這也證明了人類代謝組織中急性睡眠缺失的組織特異性反應。

來自實驗者的骨骼肌和脂肪組織樣本的基因富集分析(GSEA)也證實了代謝基因的組織特異性變化,這些變化與前驅糖尿病患者和糖尿病患者中發生的改變相似,其主要影響了胰島素信號傳導進而誘導糖尿病的產生。

通俗點說,就是各位「夜貓子」只要熬夜一次,就會導致生物鐘基因發生表觀遺傳學變化,進而導致發生糖尿病和其他代謝疾病的風險增高。

不過,儘管這次研究提供了新的證據,證明睡眠不足對基礎代謝、身體脂肪和肌肉之間的平衡有直接影響,闡明了短暫熬夜的致病機制,但是,急性睡眠不足是否與慢性睡眠缺失對人體的影響機制相似還不得而知。文中主要針對男性白人進行試驗,因此結論是否可推廣至不同年齡、性別和族群還有待進一步試驗驗證。

此外,究竟熬夜多久就會產生表觀遺傳學變化?這種表觀遺傳學改變究竟與疾病有多大聯繫?如何防止這種有害改變的出現?這些問題在未來的研究中將進一步得到細緻研究。

事實上,由於夜班工作的增加和全世界人民睡眠方式的變化,睡眠不足與疾病之間的聯繫越來越受到關注。2017年,一項對現有28項研究的回顧發現,只上夜班的工人比輪流值夜班的工人肥胖或超重的可能性高29%。

Cedernaes團隊最新的研究則觀察了不同組織間炎症反應增加的分子特徵。這些分子變化為「長期睡眠不足、輪班工作增加肥胖和2型糖尿病風險」提供了部分解釋。

此外,與睡眠相關的其他研究認為,除了肥胖,睡眠不足還與心血管疾病、神經退行性疾病、癌症等疾病相關,可增加如冠心病、帕金森症、乳腺癌等疾病的患病風險。

所以,各位「夜貓子」看完本文,還敢整晚熬夜嗎?放下手機,早點入睡,才是對自己的身體負責。

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本文係由DeepTech深科技授權刊登。原文連結:熬夜一次就能改变你的基因表达,通宵不睡和变胖“天生一对”

更新時間|2019.03.21 05:35

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