《IBRO Neuroscience Reports》：Biological Mechanisms of Different Exercise Modalities in Improving Sleep Disorders: A Review
编辑推荐：
睡眠障碍（如失眠、睡眠呼吸暂停和生物钟节律功能障碍）因其高患病率及对身心健康的相关风险，构成了重大公共卫生挑战。针对药物治疗的局限性和潜在副作用，非药物干预措施在管理策略中日益占据核心地位。其中，结构化体育锻炼已成为一种特别突出且证据支持的方法，因其已证实的疗
睡眠障碍（如失眠、睡眠呼吸暂停和生物钟节律功能障碍）因其高患病率及对身心健康的相关风险，构成了重大公共卫生挑战。针对药物治疗的局限性和潜在副作用，非药物干预措施在管理策略中日益占据核心地位。其中，结构化体育锻炼已成为一种特别突出且证据支持的方法，因其已证实的疗效和良好的安全性而备受重视。本叙述性综述旨在整合并审视当代科学证据，阐明不同形式的锻炼（主要分为有氧耐力训练、抗阻或力量训练，以及专注的身心练习）如何缓解各类睡眠障碍。这些锻炼模式发挥积极作用的潜在生物学途径复杂且相互关联，涵盖体温调节过程、神经化学适应、内分泌信号传导以及自主神经系统平衡的转变。
1. 引言
睡眠并非被动的休息状态，而是一个高度精细且动态调节的生理过程。它是系统性稳态的基础支柱，支撑着细胞修复、脑代谢废物清除以及神经化学环境的再平衡等关键功能。通过海马-新皮层对话和记忆重放等机制，睡眠在认知巩固中同样至关重要，它能促进短期记忆向长期存储的转化，并整合新习得的信息。此外，充足的睡眠对于维持代谢平衡（通过调节胰岛素（insulin）、瘦素（leptin）和饥饿素（ghrelin）等关键激素）以及保持最佳免疫能力（通过协调夜间细胞因子释放并支持适应性免疫记忆）不可或缺。鉴于这些核心功能，睡眠障碍构成了重大的全球公共卫生负担，与心血管疾病、代谢综合征、神经退行性疾病和精神疾病的风险增加相关。慢性失眠和阻塞性睡眠呼吸暂停的病理生理学本质复杂，很少由单一原因引起，而是源于多个深度互联的生物系统的多方面失调，包括生物钟时间网络的破坏（使睡眠-觉醒周期与环境信号如光照和黑暗不同步）、关键神经内分泌轴的失衡（如下丘脑-垂体-肾上腺轴（HPA轴）过度活跃，扰乱皮质醇（cortisol）节律和生长激素（GH）分泌），以及自主神经系统平衡向交感神经张力增高转变。由此产生的持续性生理性过度觉醒状态（以心率升高和皮质醇水平升高为特征）与恢复性睡眠所必需的副交感神经主导状态根本不相容。此外，慢性低度系统性炎症和代谢功能障碍常与这些紊乱交织在一起，形成自我延续的循环。在此复杂的病因学框架内，结构化体育锻炼作为一种独特的强大非药物干预手段，充当广谱生理调节剂，能够同时且协同地作用于睡眠病理中特征性受损的途径，包括强化生物钟信号、调节神经内分泌反应、改善自主神经平衡、减弱系统性炎症以及优化代谢功能。
2. 方法学
本叙述性综述通过检索PubMed、Web of Science和Scopus电子数据库，进行了全面的文献检索。检索覆盖了2015年1月至2026年2月期间发表的文章，但为提供历史背景或基础概念，必要时也纳入早期重要著作。检索关键词包括与睡眠障碍相关的术语（如失眠、睡眠呼吸暂停、睡眠质量、生物钟节律、睡眠紊乱）与锻炼模式（如体力活动、有氧运动、抗阻训练、力量训练、身心疗法、瑜伽、太极拳、气功）以及生物学机制术语（如体温调节、神经化学、内分泌、自主神经系统、炎症、脑源性神经营养因子（BDNF））的组合。本研究选取了经同行评审的原创研究文章、系统综述和荟萃分析，这些研究探讨了结构化锻炼影响成人人群睡眠结果的生物学机制。仅关注儿童人群或缺乏机制洞察的研究被排除。由于本综述的叙述性性质，未应用正式偏倚风险评估工具，但来自不同研究设计（包括随机对照试验（RCT）、系统综述、荟萃分析、动物研究和观察性研究）的证据强度在整篇手稿中进行了定性讨论，以帮助读者评估结论的可靠性。
3. 有氧运动
有氧运动（包括跑步、骑行和游泳等活动）是研究最广泛的改善睡眠的锻炼方式。其有益效应通过一系列相互关联的生理机制介导。体温调节假说提供了一个基础模型，其中长时间有氧活动导致核心体温显著升高，运动后的体温下降不仅回归基线，还被认为通过放大身体自然的夜间体温下降来主动促进睡眠启动。这种增强的冷却信号被关键睡眠调节中枢下丘脑检测到，并与睡眠倾向增加紧密耦合，可能加速入睡并增加慢波睡眠（SWS）的持续时间和恢复质量。支持该机制的证据主要来自随机对照试验，这些试验一致证明了运动诱发的体温升高与随后的睡眠深度之间的关联。同时，有氧运动诱导脑内显著的神经化学调节，促进脑源性神经营养因子（BDNF）的上调，这是一种对神经元健康和可塑性至关重要的蛋白质，尤其在控制睡眠-觉醒周期的脑区（如下丘脑和脑干核团）中，BDNF可能有助于优化睡眠调节的神经回路，尽管这些证据多来自动物模型，尚需进一步人体验证。此外，有氧活动改变关键单胺类神经递质（如血清素（serotonin）和去甲肾上腺素（norepinephrine））的动态，这些递质与觉醒、情绪和睡眠阶段密切相关。最直接的是，持续有氧运动增加腺苷（adenosine）的积累，这是一种神经调节物质，其在前脑基底部的水平升高与稳态睡眠驱动力增加相关，并发挥自然催眠作用。除了这些直接的神经和热效应外，规律有氧运动还带来深远的内分泌和代谢益处，间接促进更健康的睡眠。它显著改善胰岛素敏感性和葡萄糖代谢，同时减少慢性低度系统性炎症，表现为循环中炎症标志物如C反应蛋白（CRP）和白介素-6（IL-6）水平降低，这些发现在大规模荟萃分析中一致报道。鉴于代谢功能障碍和炎症是睡眠碎片化和质量差的确定相关因素和促成因素，通过运动改善这些状况为睡眠创造了更适宜的生理环境。此外，持续的符合有氧训练有助于正常化主要应激激素皮质醇的昼夜节律，促进傍晚时更陡峭、更显著的下降，如随机对照试验所示。这种减弱的傍晚皮质醇水平降低了生理性觉醒，非常有利于放松入睡。
4. 抗阻训练
抗阻训练（包括举重和自重训练）通过若干独特且互补的生物学途径对睡眠产生积极影响。一个主要机制涉及其对内分泌信号传导的强效作用，特别是生长激素（GH）的分泌。高强度抗阻运动是GH释放的强大刺激物，如随机对照试验所示。鉴于生理性GH分泌大部分发生在慢波睡眠（SWS）期间，这建立了一个引人注目的协同关系。运动诱发的GH激增可能有效地创造了对深度恢复性SWS状态更高的生理需求，从而可能增加其比例并巩固其结构，但值得注意的是，这种关联主要基于相关性，来自人体研究将运动诱导的GH脉冲与随后的SWS增强直接联系起来的因果证据仍然有限。这一过程被认为支持训练中受压的肌肉骨骼组织的合成代谢修复与恢复，将白天活动直接与夜间恢复过程联系起来。此外，抗阻训练诱导代谢和身体成分的显著有益变化，间接促进更好睡眠。通过增加瘦体重，它提高了基础代谢率并改善了整体代谢健康，包括胰岛素敏感性，如系统综述和荟萃分析所支持。这种代谢特征的改善对于睡眠相关呼吸障碍尤为重要；在肥胖个体中，改善的身体成分和代谢功能可通过降低上气道塌陷性和系统性炎症来减轻阻塞性睡眠呼吸暂停的严重程度。更广泛地说，通过缓解已知会破坏睡眠连续性和结构的代谢应激和失调，抗阻训练有助于创造一个更稳定的内在环境，有利于持续睡眠。此外，尽管单次抗阻训练急性激活交感神经系统，但规律的长期练习促进了自主神经系统平衡的有利长期适应，如随机对照试验和纵向观察性研究所证明。随着时间的推移，它增强了副交感迷走神经张力，特别是在运动后恢复期和休息时。这种向更大副交感神经主导的转变对睡眠至关重要，因为夜间迷走神经活动增加与睡眠质量改善、心脏稳定性增强和入睡更快密切相关。因此，通过持续练习，抗阻训练有助于降低普遍的生理性觉醒，并培养一种平静状态，这是启动和维持睡眠的基础。
5. 身心疗法
身心疗法（如瑜伽、太极拳和气功）代表了一类独特的干预措施，将轻度至中度体力活动与专注力、控制呼吸和冥想意识相结合。这种成分的组合主要通过对抗生理性和认知性过度觉醒（这是失眠等疾病的核心特征）来针对睡眠障碍。其作用的主要机制是自主神经系统和身体核心应激反应系统——下丘脑-垂体-肾上腺轴（HPA轴）的深度调节，如随机对照试验所示。通过有意识的呼吸控制和轻柔运动，这些练习一致地促进向副交感神经主导的转变，降低交感神经的“战斗或逃跑”活动，并降低基线生理觉醒。同时，它们抑制HPA轴的反应性，导致皮质醇水平更受调节且通常降低，这对于因压力驱动或加剧的失眠患者尤为关键。新兴的神经生物学证据指向一个涉及大脑主要抑制性神经递质系统的补充机制。初步研究（主要来自动物研究和少量人体研究）表明，定期参与身心练习可能增加γ-氨基丁酸（GABA）的活性和可用性。由于低GABA能张力与神经元过度觉醒和失眠状态密切相关，这种潜在的上调为练习者报告的平静感增加和焦虑减少提供了神经化学基础，但这些发现需谨慎解释，直至通过更大规模临床试验确认。此外，这些练习直接针对认知和皮层觉醒，这是慢性睡眠障碍的一个关键持续因素。通过培养专注于当下的非评判性意识，它们训练个体脱离抑制睡眠启动的睡前认知反刍、担忧和思绪奔腾。这种认知去激活的练习有助于安静皮层，促进从积极思考状态向接受睡眠状态的过渡，如观察性研究和神经影像学研究所支持。因此，通过自主神经、神经内分泌、神经化学和认知系统的综合效应，身心疗法解决了干扰睡眠的觉醒的多方面性质。
6. 重叠与比较机制
尽管有氧运动、抗阻训练和身心疗法通过不同的主要途径改善睡眠，但它们也共享几个基本重叠机制，共同促进更好的睡眠调节。一个主要共同途径是生物钟节律的巩固。每日体力活动，特别是每天在固定时间进行，充当一个强大的授时因子（zeitgeber），有助于同步视交叉上核中的中央生物钟，这一效应在观察性研究和对照试验中记录充分。这种生物钟时间系统的强化增强了睡眠-觉醒周期，促进更稳定和可预测的睡眠模式。此外，所有形式的锻炼都是公认的情绪调节剂，有效减轻抑郁和焦虑症状，如众多系统综述和荟萃分析所证明。由于情绪失调是睡眠启动和维持问题的主要促成因素，这种心理生理学益处作为所有锻炼方式改善睡眠的一个重要跨领域中介。从神经生物学角度看，这些方式还汇聚于能量恢复理论。无论类型如何，锻炼都会消耗肝糖原并增加三磷酸腺苷（ATP）周转，从而升高稳态睡眠驱动力。这反映在睡眠促进物质（如腺苷）在前脑基底部的积累，从而为睡眠创造更强的生理压力，并加深随后的恢复性慢波睡眠（SWS）。然而，这些机制在不同锻炼类型间的侧重点和相对效力存在显著差异，导致其独特的治疗特征。有氧运动通过强有力的体温调节适应和系统性心血管-代谢耐力适应发挥其最显著的作用，使其特别有效地通过温度驱动过程增强睡眠深度，并改善与代谢功能障碍相关的睡眠状况。相比之下，抗阻训练专门针对合成代谢激素释放（最显著的是生长激素GH）并从根本上改变肌肉代谢和身体成分，使其特别适合增加恢复性慢波睡眠的比例，并解决继发于肌少症或代谢综合征的睡眠问题，但需注意，抗阻训练诱导的GH分泌与随后SWS增强之间的直接因果联系尚需通过对照人体试验进一步研究。身心疗法尽管涉及轻度体力活动，但最突出地擅长直接调节心理生理性觉醒。其核心优势在于下调应激反应系统（即交感神经系统和HPA轴），并培养对反刍思维模式的认知脱离，为以过度觉醒为特征的疾病（如压力相关性失眠）提供有针对性的干预。因此，任何锻炼方案的整体睡眠益处很可能源于这些普遍效应与特定方式对特定生理和心理系统的依赖性作用的结合。
7. 扩展临床意义
本综述提供的机制性见解对于临床实践和运动处方具有直接转化价值。对于临床医生和睡眠专家而言，每种锻炼方式的独特生物学特征表明，治疗方案的选择应基于患者的主要睡眠障碍病理生理学，而非一刀切的方法。对于表现为生理性和认知性过度觉醒的压力相关性失眠患者，身心疗法（如瑜伽或太极拳）应被视为一线锻炼干预，因其对自主神经平衡、HPA轴调节和认知去激活的直接作用，如随机对照试验所支持。对于患有代谢合并症（如2型糖尿病或肥胖）且同时睡眠质量差的个体，有氧运动特别适用，因为它对体温调节、胰岛素敏感性和系统性炎症减少具有显著效果。对于患有肌少症的老年人或睡眠呼吸障碍患者，抗阻训练通过生长激素刺激、瘦体重增加和上气道稳定性改善提供了独特益处。对于设计社区或临床项目的运动专业人士，建议采用结合所有三种锻炼类型元素的综合多模式方案，以实现全面的机制覆盖，例如每周安排包括150分钟中等强度有氧活动、两次针对主要肌肉群的抗阻训练以及一到两次强调呼吸控制和冥想意识的身心练习。时间安排也在临床相关；剧烈有氧运动通常应在睡前至少两到三小时完成，以使核心体温充分下降，而身心练习因其镇静作用，可在接近睡眠时安全进行。对于与合并医学状况（如心力衰竭、慢性疼痛或行动受限）患者合作的康复从业者，建议采用渐进式方法，从低冲击的身心疗法开始以建立耐受性并改善自主神经调节，然后随着功能能力改善逐步引入适应性有氧和抗阻运动。在所有临床应用中，应将睡眠质量作为恢复和运动耐受性的生命体征进行监测，允许根据个体反应动态调整处方参数，包括强度、持续时间、频率和方式选择。这些实用建议弥合了机制理解与现实应用之间的差距，使医疗保健专业人员能够利用锻炼作为改善睡眠的针对性非药物工具。
8. 局限性
尽管本综述综合了现有证据，但必须承认当前文献的几个重要局限性，以便为解释结论提供适当背景。不同研究在运动方案方面存在相当大的异质性，包括强度、持续时间、频率、方式特异性以及与睡眠期相关的时机变化，这使得研究之间和不同锻炼方式之间的直接比较具有挑战性，并限制了为最佳睡眠益处规定精确运动剂量的能力。相当比例的临床试验依赖主观睡眠测量（如匹兹堡睡眠质量指数（PSQI）或睡眠日记），而非客观多导睡眠图（PSG）或体动记录仪，这限制了我们确认睡眠结构具体变化（包括慢波睡眠比例、睡眠纺锤特征和睡眠连续性参数）的能力，而这些对于理解机制途径至关重要。大多数干预研究的持续时间相对较短，通常为四到十六周，留下了关于长期坚持运动方案以及干预期后睡眠改善可持续性的未解问题。三种锻炼方式的研究量存在显著不平衡，有氧运动获得的研究比例远高于抗阻训练或身心疗法，这可能扭曲证据的明显强度，并造成比较有效性的不完整图景。对阳性结果的发表偏倚是运动-睡眠文献中的一个公认问题，因报告零结果或阴性结果的研究不太可能发表，可能高估了运动对睡眠结果益处的真实幅度。现有证据的普遍性有限，因为大多数研究是在健康中青年成年人或特定临床人群（如失眠或阻塞性睡眠呼吸暂停患者）中进行的，对儿童、青少年、75岁以上老年人以及不同种族和社会经济背景的代表性不足。现有研究很少控制运动与其他影响睡眠的生活方式因素（包括饮食习惯、咖啡因和酒精摄入、光照暴露模式、心理社会压力和睡前屏幕时间）之间的相互作用，这使得难以从混杂变量中孤立出运动的独立效应。许多机制性研究，特别是那些检查神经化学和神经内分泌途径的研究，是在动物模型中进行的，这些发现向人类睡眠生理学的直接转化需谨慎解释，直至通过人体实验研究确认。
9. 结论与未来方向
总之，本叙述性综述呈现的集体证据强调，不同的锻炼方式（包括有氧耐力训练、抗阻训练和身心疗法）通过参与一系列相互关联的生物学机制，为睡眠健康带来显著益处。这些机制战略性地针对睡眠障碍中常失调的核心生理系统，包括体温调节途径、神经化学平衡、内分泌信号传导、代谢功能和自主神经张力。每种方式展现出独特的机制特征，允许有针对性的生理效应。有氧运动在调节体温调节过程和减少系统性炎症方面表现出特别效力，得到随机对照试验和荟萃分析的强有力支持。抗阻训练在刺激合成代谢激素释放和改变身体成分方面非常有效，尽管GH分泌与SWS增强之间的直接因果联系尚需进一步人体实验确认。身心疗法在调节自主神经平衡和抑制HPA轴过度活跃方面表现出色，证据主要来自随机对照试验和观察性研究。鉴于这种互补性，结合这些不同方式元素的综合锻炼方案可能提供最全面的机制覆盖，从而为改善睡眠结构和主观睡眠质量提供强大的多系统干预。展望未来，从当前文献的局限性中涌现出几个关键的研究方向。首先，迫切需要更多直接的头对头比较有效性试验，严格评估不同锻炼方式在特定睡眠障碍亚型中彼此之间以及与标准护理的效果，理想情况下采用客观多导睡眠图结果结合主观测量。其次，研究必须朝着精确定义睡眠的最佳运动剂量迈进，包括强度、持续时间、频率的特定处方，以及重要的是相对于睡眠期的时机，因为这可能影响生物钟阶段和核心体温动态，从而根据个体生物钟类型可能增强或损害睡眠。第三，需要更长时间的干预研究和延长随访期，以评估睡眠改善的可持续性以及干预初期后对运动方案的坚持。第四，未来研究应努力实现研究人群的更大多样性，以增强跨年龄组、种族和临床状况的普遍性。最后，也许最关键的是，该领域必须朝着个性化运动处方迈进。这需要更深入理解个体特定的睡眠障碍病理生理学、遗传背景、生物钟类型和合并症如何预测其对特定运动类型的反应。通过将病理生理学与运动处方的精确性相结合，未来的干预措施可以量身定制，以最大化改善睡眠的治疗效果，推动该领域从通用建议走向个体化的非药物睡眠医学。
