腸道危機！只因生物鐘紊亂

06-14

　　文：黃嵐圖：gettyimages

　　倒時差帶給你的可能不止是哈欠連天和黑眼圈，不按時吃飯和睡覺並不會「如願以償」地令人日漸消瘦——近日以色列的一項最新研究表明，人類和小鼠腸道內的菌群會受到宿主生物鐘的影響，宿主生物鐘的紊亂會左右腸道細菌種類和數量的晝夜節律性變化，從而導致出現肥胖和代謝問題的風險增加。你知道嗎？在人體內部有許多緊密聯繫的生物群體，身體內的「時鐘」從未停止搖擺，受晝夜變化影響的除了昏昏欲睡的腦袋，還有另一部分你所不知道的「自己」。

　　腸道菌群也會

　　發生晝夜周期性變化

　　生物鐘是將個體生理節律與外部時間聯繫起來的重要機制，可以幫助我們適應所處環境中的天體周期性運轉而造成光照、溫度等環境條件的周期性變化。這些環境條件的周期包括大約12小時發生一次的潮汐運動、約24小時的晝夜更替、約28天的月周期以及季節變化等，其中人們最為關注的就是周期為24小時的晝夜節律。在哺乳動物中，負責產生晝夜節律的生物鐘位於下丘腦的視交叉上核，稱為主生物鐘。可以感知來自環境的光線變化，對身體各組織中的外周生物鐘進行調控，後者進一步調控各種生理和行為的節律，人體很多的生理、心理指標及行為如心率、血壓、體溫、激素分泌、警覺度、反應速度、睡眠等，都受到生物鐘的調節。

　　由於現代生活方式的出現，人類的生物鐘受到普遍干擾，自從愛迪生髮明電燈以來，電燈讓人類的夜晚變得絢爛多彩，但也影響了人的節律，現代人的睡眠比電燈發明之前要短數小時。對那些經常要倒班或是跨時區飛行的人群來說，他們的節律受到的干擾更加明顯。由於生物鐘與代謝關係密切，因此生物節律的紊亂會使得包括肥胖、糖尿病、心血管疾病在內的一系列疾病的發病風險顯著增加。通過對人類時差反應對腸道菌群影響的相關實驗和研究，科學家認為，腸道菌群種類和數量的變化可能是造成人體代謝問題的又一因素。這些結果為開發有針對性的益生菌和抗菌藥物療法提供了借鑒意義。因此，該工作的研究者認為，未來的研究需要進一步關注晝夜節律對腸道菌的影響。

　　人類與腸道中的微生物

　　通過「生物鐘」和睦相處

　　生物鐘除了會調節我們自身的各種節律，同時也對生活在我們身體內的其他生物會產生影響，比如我們腸道內的細菌群。

　　人體腸道微生物總數約為1014個。在正常的生理狀況下，腸道菌群對人體的代謝和健康有益，與我們有著互利互惠的共棲關係。中山大學生命科學學院博士生導師郭金虎教授告訴記者，腸道里存在多種細菌，其中多數甚至所有的這些細菌其實自身並沒有周期為24小時的節律，因為它們不具備產生晝夜節律的生物鐘。但生活在人或動物的腸道里，這些細菌可以感知到宿主的生物鐘，並據此來調節它們的生長和代謝。「由於人具有自己的晝夜節律生物鐘，飲食等行為具有24小時的周期，每日定時進食，所以腸道內的細菌必須適應這種周期才能獲取養料並生存。反過來說，如果腸道內的細菌不能適應我們人類的生物鐘周期，在沒有食物的時候非常活躍，在有食物的時候進入休息狀態，則會因為缺乏養料而難以存活。」他說道。「以人體為例，我們人體各器官當中只有眼睛的視網膜細胞可以感光，而生物鐘也需要光線來進行設定，如同給鐘錶設定時間。從視網膜感受的光信號傳遞到下丘腦一個叫視交叉上核的組織，在這個組織中會產生生物節律，這個視交叉上核就是人體的主生物鐘。」郭教授解釋道，「在人體其他各組織當中也存在各自的生物鐘，視交叉上核可以通過神經系統和內分泌系統對這些組織中的生物鐘進行同步化，讓不同組合保持各自的時間，協調、有序。如果各組織的生物鐘的步調被打亂，那就會導致各種活動的時間安排亂成一鍋粥。」

　　節律紊亂導致各種後果

　　現代生活方式的出現，很容易令人類的生物鐘受到一定干擾，除了倒班或跨時區飛行，過分熬夜等不規律生活也會造成生物節律(生物節律是由生物鐘系統產生的生理和行為水平的、適應環境變化的周期性表現)的紊亂，一些特殊的環境也會對生物鐘造成影響。「比如在接近北極的地區，會存在極晝或極夜的現象，對人的正常節律造成影響，在這些地區，抑鬱症的發病率會顯著升高。又或者在空間探索的微重力環境或者磁場變化的環境里，生物節律也會受到影響。此外，年齡因素也是影響節律的一個重要因素。」郭教授表示，節律的紊亂會給人類的健康造成很大損害，儘管節律紊亂不會導致人很快死亡，但會造成系統性的慢性損害，比如，生物節律的紊亂會導致腫瘤發生率顯著增高。

　　生物節律的紊亂還會影響人的心理和操作能力，人的反應速度和操作準確性在凌晨4點左右是最低的，因此凌晨4點是交通事故發生率和重大災難性事故發生率最高的時間段。前蘇聯切爾諾貝利核電站的爆炸、泰坦尼克號游輪的沉沒等許多重大的災難性事故都是發生在深夜，這與生物鐘是多少具有關聯的。

　　生物鐘被打亂

　　無法僅用

　　「補覺」來調整

　　經歷過倒時差的人都感受過，想睡覺時睡不著，不想睡覺時卻哈欠連天？「補覺補的是睡眠，而非生物鐘。」郭教授這樣解釋道。「打個簡單的比方，我們可以堅持兩三天不睡覺，但是否這樣生物鐘就停止了呢？實際上不會的，即使我們不睡覺，體內的生物鐘仍然在運轉，如果我們去檢測體溫的變化、體內激素的表達水平變化以及生物鐘基因的變化，會發現這些指標仍然維持著24小時的節律。這些說明了生物鐘和睡眠不是一回事。」總體說來，生物鐘控制著人體幾乎所有的生理、代謝和行為，其中也包括睡眠。從另一方面來說，當人的節律紊亂時，也不是你想補覺就能補的。生物鐘調控著睡眠，睡眠也可以反過來調節生物鐘，長期睡眠不足也會對生物鐘造成影響，甚至影響生物鐘基因的表達。

　　郭教授告訴記者，在經歷「時差」的過程中，我們腸胃功能會出現不適，工作效率也會降低。「從生理水平上看，人體的體溫受到生物鐘的調控，如果對體溫進行連續檢測，就可以準確反映出身體內部神物中的變化情況。如果從分子水平上看，我們體內與睡眠相關的激素——褪黑素的節律也會紊亂，這些都可以作為判斷節律是否紊亂的標準。」他說道。

　　「相位差異」有利健康

　　研究者們通過實驗發現，約10%腸道菌的數量會呈現晝夜性的變化，這些細菌所參與的功能也同樣存在晝夜差異。例如，能量代謝和蛋白質合成多見於白天，與此相反，解毒過程則主要發生在夜晚，這種現象並不是「時差」，而是說明能量代謝和蛋白質合成與解毒過程的相位存在差異。郭教授解釋道。「這就如同樂隊演出，儘管大家都是按照同一樂譜、按同一節奏演奏，但不同聲部或不同樂器開始演奏的時間是不同的。生物體內的各種節律也是如此，在人體內儘管這些節律都由主生物鐘控制，步調一致，但出現得有早有晚。」他說，「這也如同國慶閱兵的不同方隊，儘管步伐節奏和步幅一致，但畢竟經過天安門城樓是有先後順序的，通過擠在一起同時通過天安門城樓那就亂套了，在生物節律上來說，就是失去『同步化』了。」

　　郭教授告訴記者，體內存在「相位差異」的節律有很多，「比如都是激素，但褪黑素主要在夜晚分泌，而可的松則主要在白天分泌。」此外，對於植物來說，也有這種情況，「比如植物通常是在夜晚常生長，但光合作用是在白天進行的。」另外，「時差」是指光照、溫度等環境的驟然改變而導致的生物節律的不適應，而「相位差異」並不是不適應，而是適應得很好的表現。然而，正常的作息規律如果被打亂，則會造成生物節律的紊亂，對健康造成損害。而腸道微生物菌群的晝夜變化，不過是人體各種節律特徵之一。因此保持規律飲食和按時作息，維持生物鐘的正常運作，對於人類健康而言十分重要。