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陆林院士团队揭示肠道菌群介导了睡眠剥夺引起的认知受损

睡眠是一个复杂的节律性生理过程,对人类健康至关重要。然而,随着经济的发展和人们生活节奏的日益加快,睡眠剥夺已经越来越常见,引起人们认知功能受损、日间工作能力降低、健康状况下降,成为备受关注的健康问题之一。长期睡眠不足还会使得人们罹患各种疾病的概率大幅增加,代谢紊乱、皮肤衰老、肥胖、高血压甚至诱发癌症。

睡眠剥夺引起认知功能受损的病理机制目前尚不清楚,既往人们普遍认为认知功能完全由中枢神经系统调节,直到近年来随着科学研究的深入,科学家们提出了“微生物--脑轴”的概念,认为体内肠道菌群的组成及其代谢活动也会对机体的脑功能行为产生重要影响。在我们的身体中存在着各种各样的微生物,尤其在肠道内,有一个肠道微生物生态系统,就是所谓的肠道菌群,其中微生物种类超过数百种,总量甚至超过100兆。肠道菌群作为“微生物--脑轴”功能的关键调节者之一,在神经精神类疾病、神经发育等研究领域越来越受到重视。

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研究模式图

最近,精神病学领域顶级期刊《Molecular Psychiatry》在线刊登了陆林院士团队题为“Gut microbiota modulates the inflammatory response and cognitive impairment induced by sleep deprivation”的研究论文,该论文通过临床与基础研究相结合的方式,首次从“微生物--脑轴”角度揭示了睡眠剥夺导致认知受损的机制,为防治睡眠不足导致的认知障碍提供了新的靶点和思路,为通过干预肠道菌群治疗相关神经精神障碍提供了重要的科学依据。

研究首先对健康成年人进行了40小时的睡眠剥夺,发现睡眠剥夺会引起肠道菌群紊乱以及系统性炎症反应。研究还发现健康受试者在经历睡眠剥夺过程中,也伴随着认知功能(注意力、记忆力)的显著受损。为了进一步探究这种睡眠剥夺所致肠道菌群紊乱是否与认知功能受损有关,研究者对无菌小鼠与普通SPF小鼠进行了睡眠剥夺,发现无菌小鼠在肠道菌群缺乏的条件下,睡眠剥夺所致的炎症反应、肠道屏障以及认知功能受损程度都有所减弱。研究者进一步利用粪便菌群移植的方法,将临床研究中健康受试者在睡眠剥夺前后的粪便菌群通过灌胃移植到无菌小鼠体内,发现与接受基线粪便菌群的受体小鼠相比,接受睡眠剥夺后粪便菌群的受体小鼠出现外周及中枢炎症水平的增高以及认知功能的显著受损,并且神经炎症和菌群代谢物水平均与小鼠的认知受损程度显著相关,提示肠道菌群紊乱可能参与介导睡眠剥夺引起的认知受损,而炎症反应在这个过程中起到了非常关键的中介作用。

北京大学第六医院的王忠博士和陈文浩博士为该论文的共同第一作者,北京大学第六医院陆林院士和闫薇助理研究员、北京大学中国药物依赖性研究所韩盈副研究员以及陆军军医大学的魏泓教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委、科技部国家重点研发计划的支持。


引用信息:Zhong Wang#, Wen-Hao Chen#, Su-Xia Li, Zhong-Ming He, Wei-Li Zhu, Yan-Bin Ji, Zhe Wang, Xi-Mei Zhu, Kai Yuan, Yan-Ping Bao, Le Shi, Shi-Qiu Meng, Yan-Xue Xue, Wen Xie, Jie Shi, Wei Yan*, Hong Wei*, Lin Lu*, Ying Han*. Gut microbiota modulates the inflammatory response and cognitive impairment induced by sleep deprivation [J]. Mol Psychiatry. 2021 May 7. Online ahead of print.


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(北京大学第六医院,北京大学中国药物依赖性研究所)