眠らないとなぜ死んでしまうのでしょうか？致命的な殺人者は腸の中にいる

ミバエに関する研究によると、夜更かしは脳だけでなく腸にも悪影響を及ぼすことが分かっています。幸いなことに、死ぬ前にすべては回復することができます。

著者: 彭志平、陳天珍

最近、1998年生まれのピンドゥオドゥオの従業員が深夜の帰宅途中に突然亡くなり、インターネット企業の996勤務モデルについての議論が再び巻き起こった。 24時間働く会社員であれ、学生であれ、私たちの多くは慢性的な睡眠不足の状態にあります。

さらに恐ろしいのは、1日懸命に働いた後、多くの若者が復讐のために夜更かししたり、テレビドラマを見たり、小説を読んだり、ゲームをしたりするという呪縛に陥ってしまうことだ。まるで、寝なければ自由な時間が稼げるかのように。私たちは、手にしたテレビ番組のように、人生が 1.5 倍のスピードで過ぎ去っていくことをほとんど知りません。

睡眠不足が致命的になる可能性があることは多くの人が知っていますが、なぜそうなるのでしょうか?しかし、それは非常に興味深いです。しかし、2020年6月にCell誌に掲載された研究がその答えを提供しているようだ。

ハーバード大学医学部の科学者たちは、ショウジョウバエの研究を通じて、睡眠不足の致命的な影響は脳ではなく、腸内の「活性酸素」と呼ばれる物質の蓄積にあることを発見した。さらに驚くべきことは、これらの物質を、例えば抗酸化物質で中和するなどして除去すれば、ショウジョウバエは眠らなくても元気になり、寿命も普通のショウジョウバエと同じになるということです。 ——こうなると、夜更かしする私たちには希望はあるのだろうか、と疑問に思うのは当然だ。

致命的な睡眠不足

実際、食事を摂らないと命を落とす可能性があるのと同じように、睡眠不足の影響はあなたが思っているよりも深刻で、すぐに現れます。短期間で完全に睡眠を奪われると致命的になる可能性があり、また長期間の睡眠不足は「睡眠負債」を蓄積させ、心臓病、高血圧、糖尿病などの病気を引き起こす可能性もあります。

科学者たちはずっと昔に動物実験を通じてこれを発見しました。最初の実験は非常に残酷なものでした。1894年、ロシアの生化学者マリア・マナセイナは、実験室で10匹の犬を5日間連続で眠らずに歩き回らせ、その全犬を死なせました。しかし、これらの死亡は単に睡眠不足が原因なのでしょうか、それとも過労も要因なのでしょうか?科学者にとって判断するのは難しい。彼らは、睡眠に影響を与えるさまざまな要因を分離するために、より合理的な実験を使用しようとしました。

1980年代、シカゴ大学のアラン・レヒトシャッフェンは、より穏やかな実験を考案した。彼は特別に設計されたケージにマウスのペアを収容し、マウスが眠りに落ちそうになった瞬間に起こして、過剰刺激による破壊的な影響を軽減した。時間が経つにつれて、ネズミの毛は次第に粗くなり、衰弱し、約15日後には死んでしまいました。ネズミの通常の寿命は2～3年です。

では、睡眠不足は人間にどのような影響を与えるのでしょうか? 2003年、ペンシルバニア大学の研究者たちは48人の健康な成人男女を被験者として集め、14日間の睡眠不足実験を実施しました。完全な睡眠剥奪実験では、被験者は3晩連続して起きていることが求められました。残りの被験者は3つのグループに分けられ、それぞれ1晩に4時間、6時間、8時間睡眠した。結果は、睡眠負債が蓄積し続けていることを示しています。

睡眠時間が 6 時間以下だと、脳は 2 晩眠らなかったときと同じ認知障害を経験します。つまり、睡眠時間を適度に制限するだけでも、起きているときの精神状態に深刻なダメージを与える可能性があるのです。さらに、被験者はあまりにも眠かったため、パフォーマンスが日に日に悪化していることにさえ気づかなかったと思われます。

慢性的な睡眠不足は睡眠負債の蓄積につながりますが、それに気づかない場合があります。 |インターネットから

ダメージを受けるのは脳だけではなく、腸もダメージを受ける

睡眠不足が極めて致命的であることは知られているものの、科学者たちは長い間、動物の解剖結果から睡眠不足が身体にどのような致命的な影響を及ぼすかを特定することが困難であることに気づいていた。

ほとんどの研究は脳への影響に焦点を当てています。しかし、さまざまな実験により、動物が睡眠不足で死ぬと、神経系だけでなく、心臓血管系、消化器系、免疫系、代謝など、体の他の部分にも変化が起こることがわかっています。睡眠調節に影響を与えるニューロンの専門家であるハーバード大学医学部のドラガナ・ログーリャ氏は、睡眠の秘密は脳だけにあるのではないかもしれないと推測している。

ログリャ氏が率いるチームがショウジョウバエを研究対象に選んだのは、ショウジョウバエの遺伝子については十分に知られており、遺伝子制御も容易に行えるためだ。彼らは、熱に敏感なチャネルを持つニューロンを人工的に改変したショウジョウバエを使用しました。摂氏28度以上の環境にいる限り、これらのショウジョウバエは暑すぎて眠ることができないだろう。 10日目くらいから、眠れなくなったショウジョウバエが次々と死んでいきました。

ショウジョウバエを解剖したところ、ショウジョウバエの体組織は損傷を受けていないが、例外が一つあった。ショウジョウバエの腸は活性酸素で満たされていたのだ。顕微鏡写真では、ショウジョウバエの腸は燃えるような紫色に照らされた青い迷路のように見え、活性酸素種と呼ばれる不吉な分子が蓄積していることを示している。
有害な活性酸素種がショウジョウバエの腸内に蓄積します。明るいほど活性酸素が多くなります。 ｜Quanta Magazine の 5W インフォグラフィック

活性酸素種は生物の中では珍しいことではなく、呼吸、代謝、免疫防御などのプロセス中に生成されます。しかし、抗酸化酵素が活性酸素種を除去しないと、DNAに損傷を与え、細胞にダメージを与える可能性があるため、事態は非常に危険になります。活性酸素種中の不対自由電子を運ぶ酸素原子は化学反応性が強いため、DNA、タンパク質、脂質から電子を奪い、酸化ダメージを引き起こします。

幸いなことに、夜更かしによる影響は補償できる

幸いなことに、睡眠不足は致命的な影響を及ぼす可能性がありますが、時間があれば予防することができます。
さらに研究を進めると、疲れたミバエを10日目に眠らせると、徐々に回復することが判明した。しかし、5日または10日後に再び睡眠を奪われると、彼らは依然として死から逃れることはできません。つまり、最初の睡眠不足の間に蓄積されたダメージは修復されるのに時間がかかります。ショウジョウバエの場合、その期間は丸々 15 日間の通常の睡眠に相当します。
興味深いことに、ダメージを修復するには、睡眠を取り戻すだけでは不十分です。研究者らが有害な活性酸素種を中和するために抗酸化物質の使用を試みたところ、ショウジョウバエは眠らずに生き延びることができ、正常に機能するショウジョウバエと同程度の長さまで生きることができていた。

しかし、活性酸素種はショウジョウバエを殺すが、ネズミや人間に害を与える犯人とは必ずしも限らないことは注目に値します。結局のところ、これらは異なる種なのです。

しかし、睡眠不足の人間を対象とした小規模な研究では、腸内細菌叢の構成が変化することが示され、睡眠と腸の間に新たな関連性があることが証明された。これはまた、睡眠が単なる脳の機能ではなく、体全体に関係する経験であることを示しています。
時間内に睡眠を補うことで、睡眠不足による身体へのダメージを軽減することができます。 |インターネットから

ミバエの研究は睡眠に関する小さな問題を解決するとともに、より広い視野で未来を想像するよう促します。おそらくいつの日か、私たちは睡眠の謎を本当に解明することができ、何らかの化学物質を注入すれば、人間もショウジョウバエのように眠らずに生きられるようになるかもしれない。

しかし、その日が来るまで、睡眠は私たち一人ひとりにとって不可欠なものであり続けます。毎晩夜が来たら、素直にベッドに横になるのが良いでしょう。夜更かししなければならない場合は、できるだけ早く埋め合わせをしてください。

（編集者：ガオ・ペイウェン）

参考文献：[1]https://www.quantamagazine.org/why-sleep-deprivation-kills-20200604/[2] Vaccaro et al., Sleep Loss Can Cause Death through Accumulation of Reactive Oxygen Species in the Gut, Cell 2020), https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.04.049[3] Hans PA Van Dongen 、Greg Maislin、Janet M Mullington、David F Dinges。追加の覚醒の累積コスト：慢性的な睡眠制限と完全な睡眠不足による神経行動機能と睡眠生理学への用量反応効果。寝る。 2003年3月15日;26(2):117-26.出典：10.1093/sleep/26.2.117. [4]エバーソンら実験用ラットの睡眠不足と睡眠からの回復に起因する細胞損傷と修復。睡眠、第37巻、第12号、2014年12月1日、1929〜1940ページ、https://doi.org/10.5665/sleep.4244

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