在一项新研究中，乌普萨拉大学的研究人员现在证明，一夜失眠对人类基因表达和代谢的调节具有组织特异性影响。这可以解释轮班工作和慢性睡眠损失如何损害我们的新陈代谢并对我们的身体成分产生不利影响。该研究发表在科学期刊Science Advances上。

流行病学研究表明，患有慢性睡眠障碍或进行轮班工作的人患肥胖症和2型糖尿病的风险会升高。其他研究表明，睡眠中断与体重增加不利之间存在关联，其中脂肪堆积在肌肉质量减少的同时增加，这种组合本身就与许多不良健康后果有关。来自乌普萨拉和其他研究小组的研究人员在早期的研究中表明，其代谢功能受到例如睡眠和昼夜节律中断会对骨骼肌和脂肪组织产生不利影响。然而，到目前为止，仍然不知道睡眠损失本身是否会导致组织水平的分子变化，这可能会增加不利体重增加的风险。

在这项新研究中，研究人员研究了15名健康正常体重的人，他们参加了两次实验室会议，其中活动和膳食模式高度标准化。按随机顺序，参与者在一个疗程中睡眠正常一夜(超过八小时)，而在另一个疗程中整个晚上保持清醒状态。每次夜间干预后的早晨，从参与者的皮下脂肪和骨骼肌中取出小组织样本(活组织检查)。这两种组织通常在诸如肥胖和糖尿病的病症中表现出破坏的代谢。在早晨的同一时间，还采集血样以使得能够在多种代谢物的组织隔室之间进行比较。这些代谢物包括糖分子，以及不同的脂肪和氨基酸。

组织样品用于多种分子分析，首先揭示睡眠丧失条件导致DNA甲基化的组织特异性变化，这是调节基因表达的一种形式的机制。 DNA甲基化是一种所谓的表观遗传修饰，参与调节身体中每个细胞的基因如何打开或关闭，并受到遗传和环境因素(如体育锻炼)的影响。

“我们的研究小组首次证明，急性睡眠缺失本身会导致每个组织中所谓的时钟基因的表观遗传变化，这些基因在每个组织内调节其昼夜节律。我们的新发现表明睡眠丧失导致组织特异性改变。我们对肌肉和脂肪组织的平行分析进一步使我们能够揭示DNA甲基化在这些组织中对急性睡眠缺失没有相似的调节作用。”领导这项研究的Jonathan Cedernaes说。

“有趣的是，我们只看到脂肪组织中DNA甲基化的变化，特别是在代谢条件如肥胖和2型糖尿病中也被证明在DNA甲基化水平上发生改变的基因。表观遗传修饰被认为是能够提供一种代谢“记忆”，可以调节代谢程序在较长时间内的运作方式。因此，我们认为我们在新研究中观察到的变化可能构成睡眠和昼夜节律慢性破坏的另一个难题。节奏可能会影响发展的风险，例如肥胖。”Jonathan Cedernaes指出。

进一步分析例如基因和蛋白质表达表明，由于觉醒的反应在骨骼肌和脂肪组织之间不同。研究人员说，清醒时期模拟了夜班工作的许多轮班工人的隔夜失眠期。两种组织以观察到的方式响应的可能解释可能是，一夜之间的觉醒时间对组织的昼夜节律发挥组织特异性作用，导致这些节律之间的错位。这是研究人员在本研究中以及早期类似但较小的研究中发现的初步支持。

“在本研究中，我们观察到响应睡眠丧失的组织炎症增加的分子特征。然而，我们也看到了特定的分子特征，表明脂肪组织试图增加其在睡眠丧失后储存脂肪的能力，而我们改为观察到的迹象表明骨骼肌中的骨骼肌蛋白同时崩溃，也被称为分解代谢。我们还注意到蛋白质的骨骼肌水平的变化涉及处理血糖，这可以帮助解释为什么参与者的葡萄糖敏感性受损后睡眠损失。总之，这些观察结果可能提供至少部分机制的见解，为什么慢性睡眠丧失和轮班工作会增加不利体重增加的风险以及2型糖尿病的风险。”Jonathan Cedernaes说。