晝夜節(jié)律是一種普遍存在的內(nèi)源性計時系統(tǒng)(生物鐘)，大約以24小時為一個周期。人體內(nèi)幾乎每個細(xì)胞都有自己的生物鐘，控制機(jī)體一系列的生物過程，對我們的健康發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

　　心臟也會受到生物鐘的影響，就好比變頻空調(diào)一樣，它會根據(jù)環(huán)境條件切換成不同的速率(心率)。在正常情況下(受到驚喜或驚嚇等情緒影響除外)，我們的心率在早晨會升高;而在晚上睡覺的時候心率則會低得多。

　　近日，發(fā)表在美國生理學(xué)雜志《Heart and Circulatory Physiology》上的一項研究顯示，長期睡眠不足的健康成年人心率模式異常。該研究已被選為10月份的美國生理學(xué)會精選文章。

　　當(dāng)我們睡覺時，大腦會周期性地出現(xiàn)稱為自發(fā)性皮層喚醒 (CA) 的活動高峰。研究人員研究了正常睡眠和短睡眠(睡眠時間少于7小時)參與者的心率對這些事件的反應(yīng)。雖然兩組的人的自發(fā)性皮層喚醒數(shù)量相似，但短睡眠組在這些事件發(fā)生后心率更高，并且與正常睡眠者相比，他們的心率恢復(fù)正常所需的時間更長。

　　那么，心臟是如何在一天中做到這些變化的?

　　近日，發(fā)表在《Nature Communications》上的一項研究中，來自英國劍橋大學(xué)MRC分子生物學(xué)實驗室的研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了一種新的細(xì)胞機(jī)制，解釋了心臟如何在細(xì)胞水平上自主(獨立)變速，以保持與晝夜節(jié)律同步。該研究證實，即使在自主神經(jīng)完全阻斷的情況下，心率也會在一天中的不同時間發(fā)生變化。這一發(fā)現(xiàn)具有重要的臨床意義。

　　此前的普遍觀點認(rèn)為，心率的晝夜變化在很大程度上是由交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)的。

　　在這項研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)了一個在心臟細(xì)胞中發(fā)揮作用的離子轉(zhuǎn)運機(jī)制。該機(jī)制使細(xì)胞在白天和夜晚之間顯著改變其鉀、鈉和氯離子的濃度，以應(yīng)對蛋白質(zhì)水平的變化。

　　細(xì)胞離子水平的波動是在動態(tài)補(bǔ)償?shù)鞍踪|(zhì)大分子擁擠的日常變化。白天，細(xì)胞溶質(zhì)滲透勢增加，離子從細(xì)胞中泵出，為它們 "騰出空間"。在整個白天，鉀、鈉和氯離子的濃度隨著蛋白質(zhì)水平的增加而下降超過30%;而到了夜晚，這一過程發(fā)生逆轉(zhuǎn)，此時蛋白質(zhì)水平下降，離子水平上升，從而完成一個循環(huán)。

　　這種穩(wěn)態(tài)控制機(jī)制可以防止細(xì)胞體積發(fā)生變化。細(xì)胞內(nèi)離子的增加發(fā)生在休息階段(對人類來說是夜晚)結(jié)束時，讓心臟加速跳動，為日常活動增加的心血管負(fù)荷做準(zhǔn)備。因此，白天是適合工作的時間;而晚上就該老老實實地睡覺，睡足覺。該睡不睡，或者睡眠不足，就是在與正常的心臟功能“對著干”。

　　研究人員是通過研究從小鼠心臟中分離出來的細(xì)胞和組織證實了上述發(fā)現(xiàn)：細(xì)胞內(nèi)外不同水平的鈉和鉀是導(dǎo)致心臟細(xì)胞收縮并驅(qū)動心跳的原因。由于鈉和鉀水平在一天中不斷變化以適應(yīng)蛋白質(zhì)的變化，心臟細(xì)胞的內(nèi)在活動也隨之發(fā)生變化，從而使心臟能夠更好地維持人類白天增加的心率(小鼠夜間增加心率)。在清醒狀態(tài)下，心臟持續(xù)增加心率的能力要比睡覺時大得多。

　　因此，這項研究指出了心臟細(xì)胞內(nèi)的生物鐘如何幫助調(diào)節(jié)每天的心率波動;同時也意味著，即使是與身體其他部位分離，心臟中的晝夜節(jié)律依然獨立存在。這表明生物鐘已牢牢掌控了一切。

　　研究人員表示，這項研究具有重要的臨床價值，因為生活方式因素(如熬夜或倒班工作)導(dǎo)致的晝夜節(jié)律鐘紊亂與許多疾病的發(fā)病率增加有關(guān)，包括心律失常和其他心臟疾病。在老年人中，心臟鈉和鉀節(jié)律的振幅降低意味著心臟無法適應(yīng)每日需求的變化，即無法在早晨維持增加的心臟功能。

　　該研究通訊作者、分子生物學(xué)家John O'Neill說：“心臟功能晝夜變化的方式比我們之前認(rèn)為的要復(fù)雜得多。當(dāng)心臟的生物鐘與大腦生物鐘不同步時，比如在熬夜期間，我們的心血管系統(tǒng)可能無法處理日常的工作生活壓力，這可能會使心臟更容易出現(xiàn)功能障礙。我們這項發(fā)現(xiàn)也為更有效治療心血管疾病開辟了令人興奮的可能性，比如選擇在一天的正確時間給藥。”

　　現(xiàn)代社會對我們的健康和幸福帶來了很多挑戰(zhàn)，那些被認(rèn)為是司空見慣的事情，如上夜班、熬夜不睡和倒時差，已經(jīng)擾亂了我們的生物鐘?，F(xiàn)在越來越明確的是，生物鐘紊亂正在增加包括心血管疾病、肥胖和2型糖尿病在內(nèi)的許多疾病的發(fā)病率和嚴(yán)重性。要知道心血管疾病可是全球的“頭號殺手”!

　　因此，我們真的必須把睡眠看成是我們整體健康的一個重要支柱，就像我們看待運動和營養(yǎng)一樣。

　　參考資料：

　　1.Compensatory ion transport buffers daily protein rhythms to regulate osmotic balance and cellular physiology

　　2.Blunted heart rate recovery to spontaneous nocturnal arousals in short-sleeping adults

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