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本文系统回顾了相关研究,发现睡眠不足会对葡萄糖和胰岛素浓度、线粒体适应性产生负面影响。而急性或短期(<14 天)运动干预,能在一定程度上缓解这些不良影响,或可作为改善睡眠不足者代谢健康的有效措施。
引言
睡眠是维持人类生命必不可少的生理状态,但现代社会中睡眠不足现象普遍。在美国、加拿大、英国和新加坡等国家,超三分之一的成年人每晚睡眠时间不足 7 小时,这与心血管疾病、2 型糖尿病(T2D)、肥胖等多种代谢相关问题的发生风险增加有关。研究表明,急性(如 2 晚 4 小时睡眠限制)和短期(如 7 晚 5 小时睡眠限制)实验性睡眠剥夺会损害葡萄糖耐量和胰岛素抵抗,可能促使成年人患 T2D。
考虑到保证充足睡眠存在困难,寻找替代策略至关重要。体育活动能增强葡萄糖耐量和胰岛素敏感性,降低 T2D 风险,即便在睡眠不足的情况下也有此效果。本综述旨在系统评估急性和短期运动干预,能否减轻实验性睡眠剥夺对人体血液和骨骼肌代谢指标的负面影响。
方法
本系统文献综述遵循 2020 年系统评价和荟萃分析的首选报告项目(PRISMA)指南,并在 PROSPERO 注册(协议编号 CRD42024469566)。
在 PubMed/Medline、Scopus、Web of Science、Embase、Cochrane 和 SPORTDiscus 这 6 个数据库中进行系统电子检索,检索时间从期刊创刊至 2023 年 11 月,并于 2024 年 6 月 15 日更新。检索策略由 VF 和 BE 预先制定,使用特定关键词组合,并设置 “英文研究”“人类研究”“同行评审文章” 等筛选条件。
采用 PICOS(人群、干预、对照、结局、研究设计)框架制定纳入标准。纳入研究需满足:针对 18 岁及以上成年人;详细描述急性或短期(最多 6 次运动 sessions)运动干预和实验性睡眠剥夺(最多 7 晚睡眠剥夺);测量至少 1 个感兴趣的结局指标,如空腹或餐后脂质和代谢组学谱、葡萄糖和胰岛素浓度等;以英文发表。排除编辑评论、未明确睡眠剥夺类型的研究等 7 类文献。
文献检索由第一作者(VF)完成,最后作者(BE)确认。数据导出后上传至 Covidence 系统评价管理软件去除重复项,由 2 名作者(VF 和 LM)独立筛选标题和摘要,再评估全文是否符合纳入和排除标准,分歧由作者间协商或第三位作者(ADOH 或 BE)解决。随后筛选相关文章的参考文献列表,以寻找遗漏文献。最后由 2 名研究人员(VF 和 BE)独立提取数据。
使用 “Cochrane 随机试验偏倚风险工具 2” 和 “Cochrane 随机交叉试验偏倚风险工具 2”(RoB 2.0)对纳入研究的方法学质量进行严格评估,由 2 名作者(VF 和 LM)独立评估,分歧由第三位作者(BE 或 ADOH)解决。
结果
共检索到 7989 篇文章,排除 4026 篇标题重复文章后,对剩余 3963 篇进行标题筛选,排除 3578 篇不相关文章,再经摘要筛选排除 327 篇,得到 58 篇潜在符合研究,补充检索新增 1 篇,最终评估 59 篇全文,纳入 12 篇研究。所有研究均被评为 “存在一定问题”。
纳入研究发表于 1984 - 2024 年,包括 2 项非随机、7 项准随机 / 随机交叉试验和 3 项平行随机对照试验(RCTs)。研究在多个国家开展,共纳入 177 名参与者,多数研究以男性为主。参与者训练背景多样,部分研究未明确报告训练状态。
睡眠干预包括实验室环境和自由生活条件下的干预,评估工具多样,睡眠剥夺方式有总睡眠剥夺和部分睡眠限制。运动干预包括单次或短期多次运动,常见运动类型有骑行、步行 / 跑步等。研究结局指标包括血液代谢组学、葡萄糖和胰岛素浓度、胰岛素敏感性等多方面。
8 项研究检测空腹葡萄糖,3 项研究检测餐后葡萄糖浓度。多数研究表明睡眠限制或剥夺会使空腹葡萄糖浓度升高,运动干预后可恢复正常;餐后葡萄糖浓度方面,部分研究显示睡眠限制者浓度更高,运动后会增加。6 项研究评估胰岛素浓度,部分研究表明睡眠限制或剥夺会使胰岛素浓度升高,运动后部分研究显示浓度降低或无差异。在胰岛素抵抗和敏感性方面,多数研究显示不同条件下差异不明显。2 项研究发现睡眠限制或剥夺会使游离脂肪酸(FFAs)浓度升高,运动后结果不一。此外,睡眠限制会影响代谢物浓度,运动也会对代谢物产生显著影响。
2 项研究检测骨骼肌转录组,发现睡眠限制会降低与线粒体功能相关基因的富集,运动则会增加相关通路。1 项研究表明睡眠限制会负面影响线粒体呼吸功能和生物发生,运动可减轻这些影响,但部分蛋白含量在不同条件下无显著差异。
讨论
本综述虽研究数量有限,但表明运动作为一种治疗干预措施,至少在短期干预研究中,能有效减轻睡眠剥夺对葡萄糖代谢和胰岛素敏感性代谢指标的负面影响。
实验性睡眠剥夺对葡萄糖稳态有负面影响,但程度受睡眠剥夺程度和持续时间影响。“适度” 睡眠限制(如 5 晚 6 小时睡眠限制)与总睡眠剥夺或连续多晚部分睡眠限制对葡萄糖浓度影响不同。睡眠剥夺导致异常葡萄糖代谢的机制包括炎症标记物增加、激素失衡、交感神经系统活动增强等。
2 型糖尿病的发展与睡眠不足和代谢功能障碍的复杂相互作用有关。体育活动和运动能改善代谢系统功能,在睡眠不足情况下,急性和短期运动干预可抵消睡眠剥夺对空腹葡萄糖和胰岛素浓度及胰岛素敏感性的负面影响。运动改善葡萄糖耐量和胰岛素敏感性的机制包括影响脂肪酸摄取和氧化等,但运动训练对长期慢性睡眠剥夺(如轮班工作者)的影响仍需进一步研究。
睡眠剥夺会对骨骼肌产生不利影响,如诱导分解代谢环境、减少肌原纤维蛋白合成等。运动(如高强度间歇运动(HIIE)或抗阻运动)可增加与线粒体功能或氧化代谢相关的通路,但目前对睡眠剥夺期间运动训练对骨骼肌适应的研究较少,未来可关注老年人等特殊人群。
本综述的优势在于首次系统评估该主题,严格遵循方法学标准,全面检索文献。但也存在局限性,如研究数量和样本量有限,无法进行荟萃分析;运动和睡眠干预方式多样,缺乏统一标准;部分研究睡眠数据报告不足,评估方法不够先进;缺乏对女性群体的研究等。
结论
多数研究表明运动对减轻睡眠剥夺对代谢参数的负面影响有积极作用,但结果并不一致。在空腹葡萄糖和胰岛素浓度方面结果较可靠,但胰岛素敏感性、脂质谱和骨骼肌分子标记物方面仍需进一步研究。总体而言,急性运动或短期运动干预在短期睡眠剥夺期间,对减轻睡眠不足对葡萄糖稳态空腹指标的不利影响具有治疗潜力。