蘇 浩 董 慧

華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院1中醫(yī)科,2中西醫(yī)結(jié)合研究所,武漢 430030

睡眠是動物的共有特征,且為生存所必需,嚴(yán)重的睡眠缺失是可以致命的[1]。隨著社會的發(fā)展,睡眠缺乏已經(jīng)成為普遍現(xiàn)象。流行病學(xué)研究表明,近1/3的成年人每日睡眠時長<6 h[2],6%～10%的成年人長期受失眠的困擾[3]。長期失眠與代謝性疾病、心血管疾病、神經(jīng)退行疾病等多個系統(tǒng)的病變高度相關(guān)[4-5]。國外學(xué)者[6]通過分析英國生物樣本庫中約50萬群體樣本發(fā)現(xiàn),晚睡型的人比早睡型的人全因死亡風(fēng)險高出10%。目前失眠仍缺乏有效的治療方法,主要采用鎮(zhèn)靜催眠類藥物,但沒有考慮到睡眠缺乏對于機(jī)體的損傷。了解睡眠缺乏對機(jī)體的損傷機(jī)制有助于進(jìn)一步緩解睡眠缺乏對機(jī)體的整體影響。中醫(yī)古方交泰丸對于心腎不交證失眠有較好的療效,近年來引起了研究者的關(guān)注。本文針對失眠發(fā)生的可能因素、睡眠缺乏對神經(jīng)系統(tǒng)及神經(jīng)系統(tǒng)外損傷機(jī)制和交泰丸治療失眠的研究進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié),現(xiàn)報告如下。

1 失眠發(fā)生的可能因素

盡管失眠的發(fā)病率很高,且在全球引起巨大的負(fù)擔(dān),但其潛在機(jī)制尚未被確定。神經(jīng)生物學(xué)和心理學(xué)的觀點表明,大腦結(jié)構(gòu)和功能改變、遺傳、行為認(rèn)知和情感因素都與失眠的發(fā)生有關(guān)[7]。

大腦結(jié)構(gòu)和功能的異常在失眠相關(guān)研究中被重點關(guān)注。據(jù)報道,原發(fā)性失眠患者的海馬體積減小[8]。相對于健康對照組,慢性原發(fā)性失眠患者顯示出較高的低頻振蕩振幅(amplitude of low frequency fluctuation,ALFF),在左后扣帶回延伸到胼胝體和舌胼骨,在右后扣帶回延伸到前楔和楔形;而右小腦后葉和直腸回的ALFF較低[9]。慢性原發(fā)性失眠患者在左梭形回中表現(xiàn)出較高的局部一致性(regional homogeneity,ReHo),在雙側(cè)扣帶回和右小腦前葉中ReHo較低[10]。

遺傳因素在失眠的發(fā)生中有重要作用。Hammerschlag等[11]通過全基因組關(guān)聯(lián)研究(genome-wide association studies,GWAS)確定了與失眠相關(guān)的dcbld1、meis1、med27、hhex、rhcg、ipo7和tsnare1等7個基因。Jansen等[12]使用1個大的基因關(guān)聯(lián)樣本(n=1,331,010)來檢測新的位點,通過定位、表達(dá)數(shù)量性狀位點和染色質(zhì)定位,確定了涉及956個基因的202個位點。這些基因與精神特質(zhì)和睡眠時間有相當(dāng)大的相關(guān)性,并且發(fā)現(xiàn)失眠與抑郁、糖尿病和心血管疾病有因果影響。Jones等[13]利用來自英國生物銀行85670名參與者數(shù)據(jù)對睡眠質(zhì)量、數(shù)量和時間等8個睡眠特征進(jìn)行了全基因組關(guān)聯(lián)研究,發(fā)現(xiàn)了其中26個新的與睡眠質(zhì)量相關(guān)基因,10個與夜間睡眠時間有關(guān)基因;其中pde11a的某個錯義突變可能與睡眠時長有因果關(guān)系。

社會心理學(xué)因素同樣是導(dǎo)致失眠的重要原因。目前認(rèn)為與失眠相關(guān)的各種社會人口學(xué)因素包括高齡、女性、社會經(jīng)濟(jì)地位低、失業(yè)、教育程度低、心理困擾和自認(rèn)為健康狀況不佳等[14-15]。其中真正符合危險因素標(biāo)準(zhǔn)的并不多,只有女性性別[16]、陽性的家庭失眠癥病史[17]以及嚴(yán)重和慢性生活壓力[18]等。

2 失眠對機(jī)體的影響及相關(guān)機(jī)制

2.1 失眠對中樞系統(tǒng)的損傷機(jī)制

睡眠對于維持健康的大腦功能至關(guān)重要。神經(jīng)活動過程中會不斷產(chǎn)生代謝廢物,而這些代謝廢物的清除都要依靠腦脊液的流動。Fultz等[19]使用加速神經(jīng)成像來測量人腦中的生理和神經(jīng)動力學(xué),發(fā)現(xiàn)了在非快速眼動睡眠(non-rapid eye movements sleep,NREMS)期間出現(xiàn)的振蕩電生理、血流動力學(xué)和腦脊液動力學(xué)呈連貫?zāi)Ｊ?且腦脊液在NREMS期間沖洗帶走神經(jīng)活動中的代謝廢物。因此長期的睡眠減少可能會增加代謝廢物在腦內(nèi)的累積。另有研究發(fā)現(xiàn),50～60歲開始出現(xiàn)睡眠質(zhì)量下降的人,在他們大腦中會累積更多的tau蛋白和淀粉樣蛋白,因此他們在未來會有更高的風(fēng)險患上阿爾茨海默病[20]。

對特發(fā)性快速眼動睡眠行為障礙(idiopathic rapid-eye-movement sleep behaviour disorder,IRBD)患者的縱向隨訪研究結(jié)果表明,大多數(shù)患者最終會發(fā)展為帕金森病、路易體癡呆或多系統(tǒng)萎縮。通過黑質(zhì)中的PET檢測發(fā)現(xiàn),患者的小膠質(zhì)細(xì)胞活化增加、殼核中多巴胺能功能降低[21]。

學(xué)習(xí)和記憶受益于睡眠,而睡眠缺失會導(dǎo)致認(rèn)知障礙,并且只能通過睡眠逆轉(zhuǎn)。睡眠的恢復(fù)作用與其影響神經(jīng)元活動和突觸可塑性的能力有關(guān),睡眠增加了神經(jīng)元改變其結(jié)構(gòu)和功能的能力[22-23]。

研究發(fā)現(xiàn)睡眠剝奪增強(qiáng)了大腦皮質(zhì)主要感知區(qū)域?qū)μ弁捶磻?yīng)性,同時減弱了調(diào)節(jié)疼痛處理的紋狀體和腦島的活動,降低了疼痛的閾值[24]。因此睡眠異常者常伴有各種類型的疼痛。

2.2 失眠對中樞系統(tǒng)以外的損傷機(jī)制

2.2.1 睡眠缺乏對免疫系統(tǒng)的影響

通過對志愿者熬夜后外周血單個核細(xì)胞(peripheral blood mononuclear cell,PBMC)進(jìn)行單細(xì)胞RNA測序分析發(fā)現(xiàn),熬夜增加了T細(xì)胞和B細(xì)胞比例和自身免疫標(biāo)志物,同時減少了細(xì)胞毒性T細(xì)胞的激活而增加感染和腫瘤的發(fā)生[25]。在果蠅中發(fā)現(xiàn)1個誘導(dǎo)睡眠的單一基因nemuri。NEMURI蛋白是1種抗菌肽,可以異位分泌,以延長睡眠時間并促進(jìn)感染后的生存[26]。因此,睡眠在抗感染的免疫調(diào)節(jié)中有重要作用,感染后會出現(xiàn)明顯的睡眠增加。研究發(fā)現(xiàn)睡眠剝奪可以增加糖尿病小鼠傷口的腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)水平,并且延長傷口的愈合時間[27]。急性睡眠碎片化可引起組織特異性炎癥因子表達(dá)增加,并增加血清皮質(zhì)酮濃度[28]。睡眠剝奪9天使得大鼠聽覺誘發(fā)腦干反應(yīng)(auditory-evoked brainstem responses,ABR)顯著升高。此時大鼠出現(xiàn)白介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)升高,外毛細(xì)胞功能缺陷,Reissner膜破裂和立體纖毛形態(tài)損傷[29]。

2.2.2 睡眠缺乏對DNA的損傷

Zada等[30]使用活斑馬魚單細(xì)胞中染色體標(biāo)記物的延時成像技術(shù)發(fā)現(xiàn),睡眠會增加單個神經(jīng)元的染色體動力學(xué)。在清醒期間染色體動力學(xué)較低,并且DNA雙鏈斷裂的數(shù)量會累積。反過來,睡眠增加染色體動力學(xué),這對于減少DNA雙鏈斷裂的數(shù)量是必要的。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)DNA損傷反應(yīng)(DNA damage response,DDR)蛋白Rad52和Ku80的活性在睡眠期間增加,染色體動力學(xué)增強(qiáng)了Rad52活性。DDR誘導(dǎo)聚ADP核糖聚合酶1(poly ADP-ribose polymerase,Parp1)的活性在睡眠剝奪后增加,Parp1通路可以感知細(xì)胞損傷壓力并促進(jìn)睡眠和修復(fù)活動[31]。

2.2.3 睡眠缺乏對心血管系統(tǒng)的影響

睡眠不足會對心血管系統(tǒng)造成傷害。研究發(fā)現(xiàn)睡眠碎片化小鼠的下丘腦外側(cè)產(chǎn)生更多的Ly6C高表達(dá)的單核細(xì)胞,呈現(xiàn)出更大的動脈粥樣硬化病變,并產(chǎn)生較少的下丘腦分泌素。下丘腦分泌素通過與骨髓中表達(dá)的下丘腦分泌素受體結(jié)合,減少集落刺激因子-1(colony stimulating factor 1,CSF-1)控制單核細(xì)胞生成[32]。下丘腦分泌素減少導(dǎo)致單核細(xì)胞增加,從而加速了動脈粥樣硬化病變的形成[33]。長期的睡眠碎片化可以引起內(nèi)皮功能紊亂,泡沫細(xì)胞增加激活血液循環(huán)中的巨噬細(xì)胞,IL-6的水平升高,加速動脈粥樣硬化的形成[34]。Suzuki等[35]發(fā)現(xiàn),覺醒增加導(dǎo)致動脈粥樣硬化,其原因可能是生長激素和胰島素樣生長因子-1(insulin like growth factor-1,IGF-1)水平的波動。

2.2.4 睡眠缺乏對腸道的影響

近年來,隨著腸-腦軸概念的提出和腸道菌群研究的推進(jìn),腸道在失眠所引起損傷中的作用越來越受到重視。早在十九世紀(jì)末,William James和Carl Lange就做出過有關(guān)腸-腦相互作用的假設(shè),隨著科學(xué)研究的深入和技術(shù)手段的進(jìn)步,腸道和中樞神經(jīng)系統(tǒng)之間的聯(lián)系越來越被接受。腸-腦軸被定義為胃腸道和中樞神經(jīng)系統(tǒng)之間的雙向信號傳遞系統(tǒng),這種信號可能會對情感、認(rèn)知、睡眠和營養(yǎng)狀態(tài)等很多方面造成影響[36]。這種雙向交流可能涉及細(xì)胞因子、免疫、激素和神經(jīng)信號等多種途徑[37]。

睡眠剝奪可以引起活性氧(reactive oxygen species,ROS)在果蠅和小鼠的腸道內(nèi)累積。這種ROS累積僅發(fā)生在腸道中,在其他器官中并未被發(fā)現(xiàn)。ROS累積后進(jìn)而會引起組織的DNA損傷、應(yīng)激顆粒和凋亡增加。這種損傷會減少果蠅在睡眠剝奪后的壽命,但是可以被抗氧化物緩解[38]。睡眠剝奪可以增加腸道相關(guān)的炎癥水平,造成腸上皮緊密連接破壞、通透性增加,進(jìn)而引起代謝和認(rèn)知異常[39-40]。

隨著高通量測序、代謝組學(xué)和無菌動物模型等技術(shù)的發(fā)展,有關(guān)腸道菌群的研究不斷深入,微生物-腸-腦軸的概念被提出[41]。腸道微生物與神經(jīng)系統(tǒng)的作用方式主要有:影響去甲腎上腺素、5-羥色胺、γ-氨基丁酸等神經(jīng)遞質(zhì)分泌,改變短鏈脂肪酸合成,影響腸道黏膜屏障與腸道免疫系統(tǒng)等[42]。急性和慢性睡眠碎片化都可以誘導(dǎo)腸道共生微生物失調(diào)。慢性睡眠碎片化導(dǎo)致回腸遠(yuǎn)端隱窩深度增加,盲腸和結(jié)腸近端絨毛數(shù)量增加。慢性睡眠碎片化還可以引起回腸和盲腸遠(yuǎn)端微生物黏附和滲透減少,血清細(xì)胞因子水平升高,促腎上腺皮質(zhì)激素水平降低。隨著長時間睡眠碎片化的增加,微生物生態(tài)和腸道形態(tài)的擾動會加劇[43]。人群研究表明,失眠患者腸道中擬桿菌比例增加,而厚壁菌比例下降[44],菌群結(jié)構(gòu)的改變可以引起腸道屏障功能的異常。睡眠剝奪引起的腸道菌群紊亂和系統(tǒng)性炎癥可以影響認(rèn)知功能,并對注意力和記憶力構(gòu)成明顯損害[45-46]。腸道菌群可以影響腸道生物鐘基因的轉(zhuǎn)錄,維持生物鐘的表觀遺傳修飾和代謝水平的振蕩;腸道菌群結(jié)構(gòu)改變可以引起晝夜節(jié)律的紊亂[47],生物鐘改變會進(jìn)一步加重腸道功能紊亂[48]。研究表明,急性睡眠剝奪會導(dǎo)致體溫以及大腦皮層和下丘腦的溫度升高[49];而生物鐘可以調(diào)控Drp1的表達(dá),從而影響線粒體動力學(xué)、調(diào)控細(xì)胞的氧化磷酸化而產(chǎn)熱[50]。

3 交泰丸治療失眠的研究進(jìn)展

中醫(yī)古方交泰丸為治療“心腎不交證”的常用方劑,最早見于明代韓懋所著《韓氏醫(yī)通·藥性裁成》:“火分之病,黃連為主……生用為君,佐官桂少許,煎百沸,入蜜,空心服,能使心腎交于頃刻?！狈矫捅壤齽t最早見于清代王世雄的《四科簡要方·安神》。書中記載:“生川連五錢,肉桂心五分,研細(xì),白蜜丸,空心淡鹽湯下,治心腎不交,怔忡無寐,名交泰丸。”目前已有臨床研究報道交泰丸對于心腎不交證失眠具有良好的療效[51-52]。

目前有關(guān)交泰丸的藥理學(xué)研究主要集中在其對于神經(jīng)遞質(zhì)、激素、炎癥、生物鐘蛋白和表觀遺傳學(xué)等方面的作用。黃運芳等[53]以腹腔注射氯苯丙氨酸的大鼠為研究對象,發(fā)現(xiàn)交泰丸可以回調(diào)大鼠的血清和血小板五羥色胺水平,同時可以回調(diào)腦、肝和腎上腺等組織的腎上腺素、去甲腎上腺素、γ-氨基丁酸和多巴胺等多種遞質(zhì)。龔夢鵑等[54]發(fā)現(xiàn)交泰丸能明顯降低大鼠下丘腦、海馬、前額葉皮質(zhì)和血清中谷氨酸水平,升高膽囊收縮素8水平。趙俊云等[55]報道了交泰丸能夠抑制下丘腦-垂體-腎上腺軸的活性,降低失眠大鼠的促腎上腺皮質(zhì)激素釋放因子、促腎上腺皮質(zhì)激素和皮質(zhì)酮水平。他們還發(fā)現(xiàn):交泰丸可以影響DNA甲基轉(zhuǎn)移酶-1的活性,從而降低機(jī)體甲基化水平;調(diào)節(jié)組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶和組蛋白去乙酰化酶的平衡,降低乙酰化組蛋白H3的水平。慢性炎癥是失眠引起認(rèn)知障礙和代謝性疾病的重要原因,研究報道交泰丸可以改善部分睡眠剝奪大鼠的腸道局部和血漿的IL-6和TNF-α水平,促進(jìn)腸道緊密連接蛋白的修復(fù)[40]。另有學(xué)者在部分睡眠剝奪的動物實驗中還發(fā)現(xiàn),交泰丸可以增加下丘腦和外周的生物鐘相關(guān)蛋白隱花色素-1和隱花色素-2的水平,從而恢復(fù)正常的晝夜節(jié)律[56]。

4 總結(jié)與展望

目前關(guān)于失眠的治療往往只針對睡眠減少進(jìn)行對癥治療,但睡眠缺乏同時會引起神經(jīng)系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)以外的多個系統(tǒng)損傷;在增加睡眠的同時,也應(yīng)該重視睡眠缺乏引起的免疫功能降低、機(jī)體炎癥狀態(tài)、ROS累積、生物鐘改變、腸道菌群結(jié)構(gòu)紊亂和腸道屏障功能損傷等改變,從而在更大程度上減少睡眠缺乏所引起的機(jī)體損傷。因此,針對失眠的治療應(yīng)該進(jìn)行整體調(diào)節(jié)。中醫(yī)古方交泰丸在失眠的治療上有著較好療效,其藥理作用的闡明也會給失眠的治療提供更多可能的思路。