睡眠是人类生存的基本生理需求之一，与食物、水和空气并列。但睡眠受到社会因素驱动，受环境和个人因素影响，最近一项研究表明它可能受到细菌碎片的影响。
历史上，科学家们认为肠道微生物影响生理睡眠调节的可能性不大。最近发表在《神经科学前沿》上的一项研究表明，细菌细胞壁成分（肽聚糖）已在脑干、嗅球和下丘脑等大脑区域中被发现。
肽聚糖在科学文献中也称为胞壁质，是大多数细菌细胞质膜外的一层强韧网状结构，有助于维持细菌的形状和刚性。如果没有肽聚糖，细菌就会像小水球一样。最新研究表明，在睡眠剥夺或睡眠模式改变期间，肽聚糖的浓度似乎会增加，这表明肠道微生物群可能在睡眠质量中发挥作用。
这项研究在9只雄性小鼠上进行，这些小鼠被安置在12小时光照/黑暗周期中。研究人员在48小时内测量了睡眠和休息期间的大脑活动周期，随后实施安乐死并立即分离大脑不同区域，以独立检测各区域的肽聚糖水平。
该研究设计严谨，但仅使用成年雄性小鼠。虽然动物模型可转化为人类研究，但微生物群研究的跨物种转化可靠性较弱。人类和小鼠生活环境差异巨大，微生物群的动物研究只能部分反映人体肠道真实情况。例如，2006年一项突破性研究培育了无菌小鼠，并移植肥胖小鼠的肠道微生物群，结果发现接受移植的小鼠比移植瘦小鼠微生物群的无菌小鼠体脂增加更多，表明肠道微生物群可能促进体重增加并导致肥胖。然而，后续将瘦人粪便微生物群移植给肥胖青少年的研究并未实现减重效果，这说明小鼠研究可提示机制但未必能预测人类结果。
此外，近期小鼠睡眠研究忽略了占人口49%的女性群体，这一缺口可能导致全球半数人口在睡眠健康认知上存在盲区。当探讨肠道微生物群时，啮齿动物胃肠道中的微生物及其对睡眠模式的干扰是否真正重要？
传统上，人类大脑被认为受血脑屏障保护而处于无菌状态，该屏障能阻止微生物和分子进入健康人脑组织。目前尚无证据表明大脑存在类似消化系统或皮肤的微生物组。然而，先前研究发现，细菌相关碎片如肽聚糖和脂多糖可在大脑内被检测，这可能因其体积小于完整细菌。在睡眠剥夺、炎症、衰老或剧烈运动后，血脑屏障和肠壁通透性会增强。
构成肠道壁的细胞日常变化受昼夜节律调节直接影响，细胞膜与其他区室间的连接形成密封屏障，控制分子和离子的跨细胞传递。当这些连接松弛时，胃肠道微生物可进入血液并随循环系统扩散全身。目前尚不清楚此过程的利弊，但肠壁渗漏现象与炎症性肠病相关。
部分研究指出，微生物群通过肠脑轴与大脑紧密关联。尽管大鼠和小鼠的肠脑轴研究数量庞大，但动物实验结果与人体实际反应间的转化联系极为有限。这意味着研究人员需投入大量资源，通过大规模人类干预研究肠道微生物组与器官及其他生理系统的相互作用机制。
鉴于人类对肠道微生物组的认知仍存在巨大空白，实现此类科学突破尚需时日。但这项研究反映了科学界与公众对人类微生物学与神经科学交叉领域的日益关注，提示我们或许才刚刚开始理解人体内部各系统间精妙的互联性。
作者简介
刘易斯·马廷（Lewis Mattin）是威斯敏斯特大学生命科学高级讲师。本文根据知识共享许可协议从The Conversation转载。
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