睡不着？你的微生物群可能与睡眠有关

睡眠是一种稀缺资源——我们想要它，我们需要它，但我们大多数人都没有得到足够的睡眠 。

压力、时差、工作、饮食和屏幕时间等因素都会干扰我们获得 7-9 小时的充足睡眠，而这些睡眠对于从一天的生理冲击中恢复过来至关重要。

但这件事的背后还有更多故事，不仅仅是旅行和手机。我们的睡眠时长和睡眠质量可能与某种微生物“臭虫”有关。

“睡眠是非常个人化的，”科克大学学院解剖学与神经科学系主任兼教授约翰·克莱恩博士说。“有些人睡眠时间短一些就能睡得很好；有些人则需要更多一些。这是否与他们肠道菌群的组成有关呢？”

 肠道微生物群在睡眠调节中发挥作用；其组成在一天中不断波动。

微生物影响睡眠——反之亦然

睡眠对于巩固记忆、修复组织以及积蓄能量以维持白天的情绪调节和警觉至关重要。睡眠不足会扰乱这些过程，增加压力，并使人更容易患上心脏 、 精神和神经系统疾病 。

我们或许可以对睡眠质量进行一些控制，但很多因素——尤其是细胞层面的因素——却不在我们的掌控之中。事实上，其中一些因素就存在于我们的肠道中。

动物模型和人体研究表明，肠道菌群组成与睡眠质量和时长之间存在双向关系。在小鼠中， 改变肠道菌群 （例如通过抗生素治疗）会导致睡眠质量下降、睡眠片段化。

事实上， 更多样化的肠道菌群通常与更高的睡眠效率和更长的睡眠时间相关。良好的睡眠也与具有促进健康代谢功能的细菌（例如产生短链脂肪酸（SCFAs）的细菌）的丰度增加有关 ，而失眠等疾病则与这些微生物丰度降低有关。究竟是失眠导致了这些变化，还是反过来，目前尚不清楚——很可能它们之间存在相互影响的关系。

就像许多维持我们身体运转的化学物质和过程一样，微生物群的组成也会在一天中自然波动 。这些变化与宿主的昼夜节律过程有关，睡眠改变（例如时差反应 ）会扰乱微生物群的节律，从而对健康产生重要影响。

“我们发现，压力相关的疾病，以及许多精神健康障碍，通常都与睡眠紊乱和睡眠及昼夜节律失调有关。因此，我一直很想弄明白这是怎么回事，”克莱恩说道。

他的动物模型研究表明，与睡眠密切相关的压力通路（例如皮质醇水平）的日常波动会受到肠道菌群的调节。“我们发现大脑中存在一些对微生物信号敏感的神经回路，”他说道。现在，研究人员正试图找出这些敏感性背后的机制。

 与睡眠-觉醒周期密切相关的激素，如皮质醇，会在一天中波动，并且也与微生物群有关。

微生物如何调节睡眠

对于华盛顿州立大学兽医学院著名睡眠研究专家詹姆斯·克鲁格博士实验室的博士生埃里卡·英格利希来说，微生物如何调节睡眠的答案部分取决于一项始于 100 多年前的研究。她说，当时科学家们“正在积极探索如何从睡眠剥夺的动物身上采集脑脊液，并将其注射到正常的健康对照动物体内，结果发现对照动物会入睡或变得非常困倦”。这激发了人们对脑脊液中哪些物质是造成这种效应的原因的研究。其中一种名为 S 因子的化合物在 20 世纪 70 年代被发现 。

但 S 因子究竟是什么呢？克鲁格和他的合作者决心找出答案。他们从睡眠不足的动物脑组织和数升人类尿液（一种可以“包罗万象”地收集体内小分子的样本）中纯化并鉴定了这种化合物。结果表明：S 因子是一种胞壁酰肽——肽聚糖的组成部分，由细菌在生长和分裂过程中脱落。值得注意的是，哺乳动物无法合成胞壁酰肽 ，这意味着胞壁酰肽的存在及其观察到的催眠特性都源于细菌。

多年来的研究表明，这些微生物肽从肠道细菌进入血液循环，并能穿过血脑屏障，与大脑中的受体结合，从而触发与睡眠相关的反应。英格利希最近发现 ，这些肽“在一天中会波动。它们在大脑不同区域的含量不同。如果你改变或中断正常的睡眠周期，这些肽的含量就会发生变化，而且不同的大脑区域所发生的变化也各不相同，”她解释道。这些发现表明，大脑中存在一个调节系统，引导着对细菌产物的反应。

这种反应与免疫系统密切相关。胞壁酰肽会刺激调节性细胞因子（由免疫细胞释放的分子）的释放，而这些细胞因子已知与睡眠有关。这种睡眠与免疫系统的联系在感染的情况下尤为明显（例如，生病会让人感到疲倦），但细胞因子似乎也通过肠脑轴参与日常睡眠的调节。

细胞层面的睡眠

虽然睡眠依赖于大脑活动，但英格利希指出了一个有趣的观察结果：如果你破坏动物模型中与睡眠-觉醒周期密切相关的大脑区域，然后用胞壁酰肽治疗它们， 它们仍然会感到困倦 。

这些发现挑战了睡眠并非仅仅是由复杂的大脑回路控制的全局过程的观点。 它也是一种始于细胞层面的局部现象 。

长时间高强度使用后，大脑中一些局部细胞群会“ 进入睡眠状态 ”，这意味着大脑的某些区域会进入睡眠状态（其特征是电活动减慢和细胞因子分泌呈现类似睡眠的模式），而其他区域则保持清醒。当这些不同的局部睡眠/觉醒周期同步时，就会发生全身睡眠。

“我们目前采用的是睡眠的双过程模型，现在我们知道存在两个独立的神经调节系统：一个是将睡眠与动物的生态位联系起来的经典睡眠调节回路，另一个是对微生物产物敏感并分泌促眠细胞因子的回路，”英格利希指出。“微生物实际上为我们提供了一种方法，将此前一直分离的睡眠调节的两个要素联系起来。”

睡眠复杂多变，微生物影响睡眠的方式也同样如此。除了胞壁酰肽之外，肠道微生物每天还会产生并释放大量分子。其中一些，例如丁酸盐和与褪黑激素合成相关的代谢物，可以直接或间接地影响睡眠。目前，该领域的首要任务是完善已知参与睡眠的微生物代谢物（及其产生者）的种类，以及宿主细胞检测和响应这些代谢物的机制。细菌一直是并将继续是研究的重点，但克莱恩强调，我们也应该将研究范围扩大到噬菌体、 古菌以及其他栖息于我们肠道的微生物。

 肠道微生物产生多种代谢物，这些代谢物在睡眠调节中发挥作用。

利用微生物改善睡眠

对许多科学家而言，此类研究的目标是利用研究发现来指导基于微生物的睡眠改善策略。“我希望，我们越能定义和描述参与微生物-肠-脑通路并与睡眠和昼夜节律相关的机制，就越能拓展我们开发治疗睡眠障碍的新方法和疗法的能力，”英格利希说道。

有数据表明，某些益生菌菌种（例如乳杆菌和双歧杆菌 ）与肠道菌群代谢谱的改变有关，并能改善睡眠质量。 一项研究发现，服用动物双歧杆菌乳亚种 8 周的成年人，其睡眠质量（通过广泛使用的自我报告问卷测量）优于服用安慰剂的成年人。Cryan 团队在一项针对 20 名大学生的研究中证实，在考试前 8 周压力较大的时期服用益生菌双歧杆菌菌株的学生，其睡眠质量优于服用安慰剂的学生，这进一步凸显了肠道菌群、压力和睡眠之间的关联。

益生元和直接或间接影响睡眠的饮食改变是另一种可能的途径。是否存在某些特定食物（例如富含色氨酸的食物 ），人们可以在一天中的特定时间食用，从而塑造肠道菌群，达到最佳睡眠状态？或许如此，但正如克莱恩所说，目前的研究尚未跟上“肠道菌群的时间处方”这一概念。

虽然不太容易获得（也不太吸引人），但一些小型研究也表明，粪便微生物移植可以改善慢性失眠患者的睡眠，这凸显了在某些情况下改善睡眠的一种潜在方法。

然而，目前大多数评估肠道菌群干预对睡眠影响的试验规模较小，需要进一步验证才能产生广泛的转化应用。睡眠本身也十分复杂——微生物并非改善睡眠质量的唯一因素，而是影响睡眠质量的众多内外因素之一。

克莱恩说：“除了饮食和运动，睡眠也是维持我们整体健康和适应世界的重要因素。我希望通过了解肠道菌群与睡眠之间的相互作用，能够提升我们的健康水平，并有可能改善心理健康。”

越来越多的证据表明，人类肠道微生物群与肠道外器官功能之间存在关联。了解更多关于肠道微生物群通过肠-器官轴进行通讯的信息。