昼夜节律失调如何影响线粒体功能_如何来调整

我们有很多人总是感觉打不起精神,明明都好好休息了,疲惫的感觉却一点儿也没有缓解。前面我们讨论过,造成在这种状况最重要的一点是线粒体功能紊乱,当组成我们身体的数万亿细胞中的线粒体没有产生足够的能量来有效地维持它们的功能时,包括我们的肌肉细胞、内分泌细胞、心脏细胞、肝脏细胞、大脑细胞等等,就会出现疲劳的症状。

昼夜节律紊乱是破坏我们线粒体功能的罪魁祸首之一,那么它是如何破坏我们的线粒体功能和能量水平的呢?我们如何来调整?

昼夜节律失调如何影响线粒体功能_如何来调整

昼夜节律的奥秘

我们每晚需要七到八个小时的睡眠,少于这个时间会对我们的健康有害,可能使我们的心血管、代谢和心理健康状况恶化,免疫功能和体能下降,还可能增加死亡的风险。

现在,我们很大一部分人每晚睡眠时间不足7-8小时,还有很大一部分人抱怨难以入睡,难以保持睡眠状态或无法获得恢复性睡眠。睡眠已经成为一个挑战,很多人至少服用一种药物来帮助他们入睡。

这并不是说人们不想睡觉,而是他们不能,原因是他们的生物钟功能失调,也叫做昼夜节律失调。

我们的昼夜节律是享受健康和充满活力的生活的关键。大量研究发现,昼夜节律是情绪、动机、体脂、代谢、激素节律、神经递质平衡、细胞再生、睡眠质量和线粒体健康的关键控制者,所有这些都对我们的能量水平有巨大的影响。

优化昼夜节律意味着我们可以拥有:

深度而不受干扰的睡眠,没有午夜唤醒或辗转反侧

没有失眠

安静平和的心态

改善情绪

更好的大脑功能,包括思路清晰、专注和创造力

降低心脏病、糖尿病和癌症的风险

能量爆发,全天精力充沛

许多昼夜节律紊乱的人也经常患有其它疾病,使他们的疲劳更严重。昼夜节律失调可能是现代慢性疾病研究得最好的原因之一,以至于一个国际研究小组建议将代谢综合征(包括高血压、高血脂、高血糖和身体脂肪过剩的一组疾病)改为昼夜节律综合征。

研究还表明,一些最常见的健康状况也与昼夜节律有明显的联系,包括:

肥胖

2型糖尿病

心血管疾病

神经退行性疾病

精神疾病

慢性低度炎症

氧化应激

线粒体功能障碍

癌症

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昼夜节律是如何被打乱的呢?

要了解我们的昼夜节律是如何被打乱的,我们必须回到过去。现在的世界与我们的祖父母和曾曾曾祖父母生活的世界可能大不相同,但是有一件事是不变的:每24小时,太阳升起又落下。

现代生活可能已经让我们忘记了我们与24小时太阳周期的联系,但我们的身体却没有。太阳的升起和落下影响着我们的激素、神经元和行为反应的相互作用,它们控制着我们的新陈代谢和食欲、压力水平、患病风险、衰老、睡眠/觉醒周期和能量水平。

外部世界的光明和黑暗与我们身体内部世界之间的联系就是我们的生物钟或昼夜节律,它是我们体内的一种无形的“时针”,是我们生命活动的内在节律性。我们的昼夜节律由两部分组成:

大脑生物钟:这是位于下丘脑视交叉上核的主生物钟,它从我们的环境中接收外部信号并通过激素和神经递质协调我们身体的反应。

外周生物钟:这是存在于我们的组织、器官、脂肪细胞、胃肠道和肌肉组织中的生物钟,调节发生在细胞水平上的过程。

我们的大脑和外周生物钟一起工作,使我们的生物学与外部世界同步。就像我们设定手表的指针来确定时间一样,我们的生物钟是由被称为“授时因子”的外部或环境因素设定的。其中,最强大的“授时因子”包括光线、温度、体育活动、饮水和进食。

这些“授时因子”影响不同的生物钟。例如,光是大脑生物钟的一个强有力的“授时因子”,但是它对皮肤等其它生物钟没有影响。同样,进食对肝脏和胰腺等消化器官来说是一个强大的“授时因子”,但它对大脑主时钟的影响较小。

尽管影响不同,但我们的大脑生物钟和外周生物钟不断地相互交流。正是这种持续的相互交流创造了我们的昼夜节律系统,它监督着我们的睡眠/觉醒周期和能量水平。我们的昼夜节律是我们睡眠质量的主要决定因素,它控制着我们的睡眠时间、睡眠质量以及发生或不发生哪种细胞再生过程。

昼夜节律失调如何影响线粒体功能_如何来调整

我们所面临的挑战是,我们生活在一个与我们的大脑生物钟和外周生物钟所设计的信号根本不匹配的世界。从生物学的角度来看,人体是被设计成与太阳的升起和落下步调一致的。我们被设计成“日出而作,日落而息”,我们不应该整天呆在室内,然后在日落后盯着不同的人造光源。我们被设计成在天亮的时候吃东西,天黑后进入禁食周期,而不是在夜里吃大餐。

将我们的生活从自然的24小时明暗循环中脱离开,会向我们的大脑生物钟和外周生物钟发送错误的信号,导致它们不同步,从而导致昼夜节律失调。昼夜节律失调会导致睡眠质量差,让我们的身体不知道什么时候停止工作进入休息模式,什么时候保持充沛的能量来保持警觉和清醒。睡眠质量差也会导致昼夜节律失调,所以很快进入一个恶性循环,使我们更深地陷入日常疲劳和痛苦的深渊。

昼夜节律失调如何影响线粒体功能?

当我们的大脑生物钟和外周生物钟不同步时,我们就要与昼夜节律失调作斗争,它会以特定的方式消耗我们的能量水平。

直接削弱线粒体功能

我们的昼夜节律在保持我们的“能量工厂”线粒体的健康和强壮方面起着至关重要的作用。事实上,研究表明,昼夜节律失调和睡眠质量差会导致线粒体功能障碍,从而直接导致疲劳。

一项针对同卵双胞胎的研究发现,每晚睡眠时间少于7小时且睡眠质量较差的双胞胎,其线粒体数量明显少于睡眠时间超过7小时且睡眠质量良好的双胞胎。

线粒体也有自己的节奏,依靠它们自己的昼夜节律来调节,包括氧气消耗和能量产生。当它被破坏时,线粒体就不能发挥最佳功能。通过对小鼠进行基因改造,使其缺乏关键的昼夜节律基因,研究人员发现了线粒体功能的广泛损伤,包括:

氧气消耗和能量产生减少

脂肪氧化减少,作为能量来源的使用减少

形态变化

线粒体蛋白乙酰化被破坏

线粒体内氧化应激增加

线粒体对氧化应激诱导损伤的恢复力降低

线粒体自噬受损

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所有这些线粒体损伤都会破坏能量水平,但是线粒体自噬值得特别关注。

线粒体自噬是进化上的一种关键机制,通过清除受损的和功能失调的线粒体,然后从更健康、更强壮的线粒体中再生出更多的线粒体,从而保持我们的细胞中健康的线粒体数量。线粒体自噬是非常必要的,以防止旧的和受损的线粒体积累,因为它们会导致氧化应激,降低能量水平和导致代谢性疾病。

线粒体自噬通常发生在睡眠期间,如果你睡眠不足,你的身体就无法清除受损的线粒体,那么你今天的身体功能就依赖于昨天功能不佳和受损的线粒体。如果这种状态持续数月或数年,长期低能量水平也就不足为奇了。

减少褪黑素

褪黑素通常被称为睡眠激素,因为它可以帮助我们入睡。当光线很少或没有光线时,我们大脑生物钟会接收到蓝色光波的缺乏,并向大脑中的松果体发送信息,以分泌褪黑素。

熬夜和睡眠时间减少会导致我们的大脑和身体沐浴在褪黑素中的时间减少。更重要的是,昼夜节律紊乱也会严重抑制我们身体在夜间产生的褪黑素,可减少70%以上。

除了是一种睡眠激素,褪黑素也是一种强大的能量激素,这并不是说当它出现时能立即提供能量,而是因为它是线粒体健康最重要的激素。褪黑素具有抗氧化特性,有助于保护我们的线粒体免受氧化应激和自由基的侵害。

为了保持线粒体的健康和细胞的功能,我们的身体通过使用维生素C、谷胱甘肽等抗氧化剂以及锌、铜等矿物质来消除自由基。但是,大多数抗氧化剂一次只能中和一个自由基,但褪黑素可以同时中和多个自由基,并且可与其它抗氧化剂协同工作。

褪黑素还能增加其它抗氧化酶的产生和活性,比如谷胱甘肽过氧化物酶、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶。它还有一种特殊的能力,可以很容易地穿过细胞膜,到达我们的线粒体内部,为线粒体提供抗氧化保护,甚至比维生素E和维生素C更有效。

阻碍大脑中有毒物质的清除

每天,我们的大脑都会从思考和协调身体动作等正常过程中产生有毒废物。深度睡眠可以通过胶状淋巴系统帮助我们的大脑清除这些废物,睡眠的深度和质量对这一系统的有效工作至关重要。

当昼夜节律失调和睡眠中断阻止了我们的胶状淋巴系统正常运作时,这些毒素就会在我们的大脑中积聚,从而导致神经炎症,这是慢性低能量水平的已知原因之一。这些毒素也会直接或间接关闭我们线粒体的能量产生。

激素失调

昼夜节律失调总是会导致激素紊乱。这是一个大问题,因为激素直接或间接参与能量的产生。例如,甲状腺激素是新陈代谢、产热和生长所必需的,甲状腺功能减退的最常见的症状就是慢性疲劳、身体疼痛和虚弱、体重增加、发冷和便秘。

我们知道,甲状腺激素代谢也具有昼夜节律,白天最低,晚上最高。然而,这种自然的升高与降低被睡眠中断破坏了,这对我们的新陈代谢和能量水平都不好。

昼夜节律破坏还会影响人体生长激素的释放,而生长激素对于释放脂肪和糖原中的能量储备以及促进细胞生长和愈合是至关重要的。人体生长激素在深度睡眠期间显著增加,所以如果你很难进入深度睡眠,你的生长激素水平也会较低,这可能导致能量水平较低。事实上,患有慢性疲劳综合征的成年人只释放非疲劳成年人一半的生长激素。

最后,还有皮质醇,这是一种压力激素,每天早上它会达到峰值,让我们起床并继续工作。毫无疑问,皮质醇水平降低或长期升高会导致疲劳,要么是由于没有传递信号,要么是由于身体习惯了。

一些研究表明,熬夜和睡懒觉会导致早晨皮质醇水平大大低于正常水平。一些研究还表明,睡眠中断和睡眠质量差会导致早晨皮质醇峰值降低,其中一项显示出24-43%的急剧下降,足以被诊断为“肾上腺疲劳”。

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如何调节昼夜节律?

我们需要努力控制我们的环境和行为,使我们的大脑生物钟和外周生物钟恢复同步,尽可能接近自然的24小时明暗循环。睡眠卫生,比如用遮光窗帘让卧室保持黑暗、睡前一小时洗热水澡或泡热水澡、睡前一小时关闭电子设备和屏幕或者使用防蓝光眼镜,都能极大地帮助我们重新调整生物钟,重置我们的昼夜节律。营养和饮食习惯也可以。

1、调整饮食时间

饮食对我们的生物钟的影响最关键的一点在于我们什么时候吃,它涉及四个主要方面:

进食窗口期

我们每个人都在进食和禁食之间交替,这是我们的外周生物钟的主要同步信号。

我们一直被教导每天要吃三顿饭:早餐、午餐和晚餐。有的还建议上午和下午吃你可能还会听到建议,在上午和下午加一两份零食。美国政府调查了6.2万多名成年人的饮食习惯,60%的人说他们每天吃三顿饭,90%的人说他们每天至少吃一份零食,67%的人说他们每天吃两份或更多零食。

昼夜节律研究领域的专家Satchin Panda博士在三周的时间里让成年人使用智能手机app跟踪他们的食物摄入量发现,最不常吃东西的人平均每天吃3.3次,而最常吃东西的人平均每天吃10.5次。

最重要的是,只有不到10%的参与者在12小时的窗口期内吃完所有的食物,而85%的参与者每天的进食时间(从第一口食物到最后一口食物的时间)长达13到16个小时。

这意味着我们的器官、组织和肌肉的生物钟会不断地得到信号,以保持活跃和消化食物。假设你早上7点开始吃饭,一直吃到晚上11点睡觉前,那么你的外周生物钟会不断地与大脑生物钟交流,所以大脑生物钟也会得到我们的身体需要保持清醒的信号。

我们需要把每天进食的时间限制在一定的窗口期内,并延长夜间禁食时间。大量数据表明,限时进食可以预防心脏代谢疾病的发生。也有研究表明,在营养过剩的情况下,它有助于保持线粒体年轻。

事实上,一些研究表明,在一天的6到10小时内吃完所有的食物可以调节我们的昼夜节律,也会改善我们的身体成分、血糖控制、胰岛素敏感性、氧化应激和能量水平,即使不改变我们通常所吃的食物也可以。我们建议大家从12小时的进食窗口期开始尝试,逐渐缩短。

进食时间

我们绝大多数人在中午之前摄入的热量不足每日总热量的25%,而在晚上消耗几乎50%的卡路里,它会破坏我们的能量水平。

我们的胃肠道排列着许多肠内分泌细胞,当我们进食时,这些细胞会源源不断地提供神经递质、多肽和激素。代谢健康和能量水平取决于这些胃肠道信号是否与大脑在白天发出的信号相匹配。

晚上,这些信号会发生变化,我们吃得越晚,这些信号就越会被打乱,我们的外周生物钟和大脑生物钟就会失调,我们的睡眠也会受到影响。一项针对动物的研究表明,通过让它们在应该睡觉的时候进食来改变它们的食物摄入时间,可能会使它们的肝脏和其它器官的昼夜节律与大脑脱钩。

在夜班工人身上也可以看到不适当的进食时间造成的类似危害,他们的肥胖率和代谢功能障碍明显高于非夜班工人。

研究还表明,晚上吃东西会导致脂肪增加,从而影响我们的能量水平。当给老鼠喂食旨在导致肥胖的饮食,但是只在应该清醒和活跃的几个小时内进食,而不是昼夜都让它们进食,它们不会出现代谢功能障碍和昼夜节律失调。

因此,改变我们的进食时间在调整我们的昼夜节律、改善睡眠、保持健康的体重和提高能量水平方面具有重要作用。

在一天的早些时候摄入更多卡路里

在晚上吃太多会消耗我们的能量,另一方面,在一天的早些时候,在早餐和午餐吃大部分食物可能会对能量水平有好处,比如改善代谢健康。

一项研究发现,与全天均衡的卡路里摄入相比,在上午摄入大量的卡路里会导致更大的脂肪氧化和降低食欲。同时,这也可以增强昼夜节律基因的表达,并放大皮质醇等激素的自然昼夜节律,使其在早上峰值更高,在晚上下降。

在一天早些时候吃更多的食物会让我们的身体在早上醒来时自然充满能量。所以,我们可以早餐和午餐吃得多一点,晚餐吃得少一点。

进食时间的一致性

最后,保持进食时间的一致性。我们的昼夜节律系统会根据我们的用餐时间,相应地调整身体的代谢反应和激素。

例如,一项研究发现,习惯性吃吃早餐的人偶尔不吃早餐,在午餐时血糖控制较差,而那些习惯性不吃早餐的人反而没问题。

建议大家每天在同一时间进食,这对优化我们的昼夜节律有很大帮助。我们并非要做到完美而精准,而是要养成新的习惯。

2、晚餐时限制可快速消化的碳水化合物的摄入量

越来越多的证据表明,不同的宏量营养素(蛋白质、碳水化合物和脂肪)可对睡眠产生不同的影响。哥伦比亚大学的研究人员对11项关于不同饮食如何影响睡眠的临床研究进行了系统性评估,并提出了几个重要的观察结果:

高碳水化合物饮食倾向于将慢波睡眠(深度睡眠)转变为快速眼动睡眠。

高蛋白饮食会减少夜间醒来的次数。

睡前一小时内摄入可快速消化的碳水化合物,与睡前四小时摄入这类碳水化合物相比,会影响睡眠质量。

不吃晚饭或早点吃饭不会对睡眠产生负面影响。

因此,什么时候吃和吃什么对我们的睡眠质量和昼夜节律非常重要。一般来说,在午餐或晚餐时吃一些高蛋白饮食和慢消化的碳水化合物,比如全谷物、豆类和蔬菜等,可能让我们睡得最深,最能恢复活力,但不要在入睡前几小时内吃,

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3、限制酒精的摄入量

饮酒也值得注意,虽然酒精可以帮助我们放松,但它会扰乱我们的睡眠。无论是急性饮酒还是慢性饮酒,都会使褪黑素水平降低15-40%,且酒精剂量越高,抑制作用越强。酒精也会大大降低睡眠质量,增加睡眠中断。如果你正与睡眠和昼夜节律失调作斗争,那么建议你完全戒酒。

4、摆脱对咖啡因的依赖

在我们的大脑中,有一种叫腺苷的分子会让我们感到疲劳,它会与大脑中的腺苷受体结合,随着一天中越来越多的腺苷结合,它会传递瞌睡的信号。

当我们摄入咖啡因时,它会与腺苷受体结合,并阻止腺苷的结合和发挥作用,这会使我们感到更清醒、警觉和精力充沛。咖啡因之所以有效,是因为它延长了我们感到疲倦的时间。

咖啡因可以提供短期的能量提升,这在适当的情况下是有用的,比如当我们想增加体力和提高耐力时。

但是,在下午和晚上使用时,则会出现问题,因为它会干扰睡眠质量。一项研究发现,如果在睡前6小时内摄入咖啡因,睡眠中断就会增加,而且越接近就寝时间,咖啡因的危害就越大。咖啡因的半衰期,也就是在人体系统中保持活性的时间,从3.5小时到8小时不等。

此外,只需要几天的时间就能建立起对咖啡因的耐受性,这意味着我们需要逐渐摄入更多的咖啡因来获得同样的能量提升,这也意味着没有咖啡因,你的能量水平就会下降,你的精神和身体表现都会下降。

为了特定的目的,我们可以偶尔使用咖啡因,比如参加一个重要的会议。如果你喜欢喝咖啡,那么你也要注意喝最后一杯咖啡的时间。睡眠质量越差,我建议越早停止摄入咖啡因。通常情况下,我们建议在中午到下午4点之间停下来。你越感到疲劳,睡眠问题越严重,你就应该越早停止咖啡因的摄入。

昼夜节律失调如何影响线粒体功能_如何来调整

这种饮食模式和营养习惯可以帮助重塑我们的生物钟,以支持我们一生的昼夜节律。这不仅能提升我们的能量水平,还能产生广泛的积极作用,降低包括心脏病、糖尿病、肥胖、神经系统疾病和癌症在在内的许多慢性疾病的风险。

是时候调整我们的生物钟了,这样我们就能有更好的睡眠和更多的精力。这不是说我们每天都要严格执行,也不是说一定要一步到位,但是坚持得越好,效果越明显,你可以尝试从你最容易做到的一点开始,总结起来就是以下几点:

将进食时间限定到一定的窗口期内,最终限定到6-10小时内。

不要在夜间或睡前进食或饮用高热量饮料。

在上午和下午摄入一天所需的大部分热量

每天的用餐时间尽量保持一致。

晚餐时限制可快速消化的碳水化合物的摄入量。

限制酒精的摄入量。

下午和晚上减少咖啡因的摄入。

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