许多人都会将肥胖归咎到平时的饮食上，但很少有人会意识到睡眠不足也会成为肥胖元凶。每当你熬夜一次，就会增加患上肥胖的风险。本文来自微信公众号：环球科学（ID：huanqiukexue），作者：罗丁豪，题图来自：视觉中国
作为一名专业夜猫，当时钟走向凌晨两点，你刚看完新出的一集电视剧，抱怨它更新得太慢，然后顺手点开了一部纪录片。这一部讲的是当今世界的肥胖“大流行”，开头是一个营养专家，在解释如何用健康饮食来预防肥胖症。你迷迷糊糊，看了一眼桌上刚开封的薯片，又再吃了一片。
而另外一些资深工作狂，你看着满屏幕要处理的工作，累得不行，不知不觉已经到了凌晨三点。大脑中的奖励系统高速运行，督促你去冰箱里再找点吃的——“你太累了，别饿死了，”大脑的奖励系统说，“快吃点碳水，再弄点固醇，不然你真得饿死了。”
你的前额叶因为负载过度而宕机，你已经控制不了自己吃零食的冲动。简单的直觉告诉你：你累了，不是因为你没睡好，而是因为你没吃够。更糟糕的是，这样熬夜下去只会导致睡眠不足，同样的事情日复一日。
睡眠不足更易肥胖
在讨论减肥时，我们通常会提到饮食调控和适量锻炼，而睡眠则常常为人所忽略。然而，随着越来越多的人将八小时睡眠压缩到六小时，越来越多的证据也表明，睡眠不足与更高的身体脂肪（body fat）量和肥胖风险（obesity risk）密切相关。
一项2017年的研究将16905名韩国成年人根据睡眠时间分成了五个组，并发现在考虑了其他因素的情况下，睡眠不足7小时的人，脂肪质量指数（fat mass index，FMI）会随着睡眠时间减少而上升，且患肥胖症的风险是睡足7小时的人的1.22倍[1]。
一项发表于《营养与代谢》上的论文则关注了浙江省的在校学生，发现睡眠时间在8小时上下的学生，患肥胖症的比例最小，而睡眠不足7小时的学生则最可能患有肥胖症[2]。
这类结果不仅出现在观察性研究中，在实验性研究中也比比皆是。例如，一项进行了随机对照实验的临床试验将被试分成5.5小时和8.5小时睡眠组，这两组被试在14天中严格执行随机规定的睡眠时长，并同时遵循相同的热量限制（calorie restriction）饮食；在14天后，5.5小时组的被试比8.5小时组的被试减去了更少的脂肪，但流失了更多的肌肉质量——也就是说，相同的热量限制饮食，在睡眠充足的被试中能促成更好的减肥效果[3]。这些证据都表明，睡眠不足和肥胖之间的关系不是假象，这两者之间没准还存在一定的因果关系。
但这是为什么？睡眠不足究竟是如何一步步带你走向肥胖的？要回答这个问题，我们要从睡眠和饮食的神经学机制讲起。
睡眠和饮食都属于动物的本能行为（innate behaviour），这些行为大多都要受下丘脑（hypothalamus）的调控，而下丘脑神经元分泌的食欲素（orexin，又名下丘脑泌素，即hypocretin）可能就在其中有重要作用。早在食欲素发现之初，就有报告称减少食欲素信号能导致嗜睡症（narcolepsy）[4]，而通过给缺少食欲素神经元的小鼠注射食欲素，则能大大减轻小鼠的嗜睡症症状[5]。
有趣的是，如其名所示，食欲素也是调控食欲的重要分子：仅仅是给小鼠注射食欲素，就能增加小鼠进食的份量[6]。这样一来，下丘脑中的食欲素神经元，似乎在睡眠不足和肥胖之间搭起了一座神经学桥梁。
除了食欲素，瘦素（leptin）和饥饿素（ghrelin，又称为生长素释放肽）同样能影响食欲。简单来说，瘦素信号增加，饱腹感就越强，从而吃得越少；与野生型小鼠（下图右）对比，一种无法生产瘦素的2型糖尿病模型小鼠（Ob/Ob，下图左）能长到几倍以上的体重。与瘦素相反，饥饿素的信号越高，饱腹感就越弱，也就会导致更强的食欲；给正常小鼠注射饥饿素，就能引起脂肪过多[7]。
左为无法生产瘦素的小鼠，右为野生型小鼠。（图片来源：Human Genome wall for SC99 on ornl.gov.）
既然瘦素和饥饿素对食欲和脂肪质量起到重要的调节作用，研究者自然探究了睡眠时长与这两种激素之间潜在的关系。在一篇发表于《内科学年鉴》的论文中，研究人员招募了12名健康男性，并让他们在控制热量摄入和身体锻炼的情况下，限制或延长睡眠时长。
结果表明，两天的睡眠限制后，瘦素水平有轻微下降，而饥饿素水平则有轻微上升；在评估饥饿程度时，他们发现经历了睡眠限制的被试有更高的饥饿度和食欲[8]。
另一项发表于PLoS 子刊的研究也得了类似的结果。从这些研究的结果来看，随着睡眠不足而来的，或许是更高的饥饿程度和食欲，以促使缺乏睡眠的人摄入更多的食物。
更喜欢高热量食物
但睡眠不足对肥胖的“贡献”不止于此。除了上调食欲和饥饿程度以外，睡眠不足还会影响人对食物的选择。行为学研究表明，在控制活动和进食量的情况下，睡眠限制会导致更高的饥饿素水平和高热量（尤其是碳水化合物含量高的）零食摄入量[8, 10]。已经有团队研究了这种对高热量零食的偏好背后的神经学机制。
哥伦比亚大学（Columbia University）的神经科学家们招募了30名被试，先随机让他们经历6天的限制睡眠（4小时/晚）或恢复睡眠（9小时/晚），三周后再让他们进行与之前的实验条件相反的睡眠。在每一位被试完成限制睡眠后，研究人员都给被试展示了不同的食物照片，同时进行脑功能成像。
成像结果显示，包括伏隔核（nucleus accumbens）和壳核（putamen）等与“奖赏”相关的脑区的活动，在连续的睡眠不足后，对食物的反应都被上调了[11]。另一篇发表在《国际肥胖期刊》的论文则进一步探究了缺觉的大脑对不同食物的反应，并指出，睡眠限制会上调大脑中，许多“奖励系统”中的脑区对不健康食品的反应[12]。
睡眠不足不仅让你更喜欢吃高热量食物，也会让你觉得这些食物更好闻，形成双倍打击。去年的一项eLife研究表明，在睡眠限制后，我们的嗅觉系统会上调对食物香味的编码强度，使我们更容易注意到食物。伴随着编码强度上调而来的，是更高热量的食物偏好。
重要的是，这项研究表明，仅仅在一天的睡眠限制后，对高热量食物的偏好就能维持至少两天[13]——也就是说，再短期的睡眠不足，也能让我们更容易注意到食物，吃得也更不健康。
图片来源：pixabay
综上所述，缺乏睡眠的大脑更容易注意到食物，在看到食物（尤其是不健康的高热量食物）后，也会感到更快乐、更满足——或许这就是大脑在告诉我们：你太累了，快多吃点东西。而火上添油的是，当你睡眠不足，激素调节也会紊乱，例如胰岛素抗性增加，皮质醇水平上升。这些都会加速体内脂肪的堆积。
面对睡眠不足带来的饥饿感与食欲、面对高热量食物时的过度愉悦，和胰岛素、皮质醇失调，我们能做些什么。诺丁汉大学埃玛·斯威尼（Emma Sweeney）与诺森比亚大学的伊恩·沃尔什（Ian Walshe）指出，积极锻炼或许是一种有效的解决方案[17]。
一篇2018年的《营养》（Nutrients）综述概括了锻炼对食欲、能量摄入，和与食欲相关的激素的影响[18]，例如锻炼能下调饥饿素水平，并由此降低食欲——锻炼后的人们会吃得更少[19]。除此之外，锻炼还能缓解睡眠不足带来的胰岛素抗性，让身体能够将摄入的糖有效转化为能量，而非脂肪[20, 21]。
但是最显眼，最直接的解决方案是什么？大多数热爱熬夜的人或许都心知肚明——按时睡觉，按时起床。对于睡眠严重不足，同时深受肥胖之害的人来说，制定一个短期的“八小时睡眠补救计划”，逐渐将健康睡眠养成习惯，或许能让减肥过程变得更高效，也更享受——毕竟谁不喜欢睡觉呢。
参考链接：
[1] Kim, K., Shin, D., Jung, G.‐U., Lee, D. and Park, S.M. (2017). Association between sleep duration, fat mass, lean mass and obesity in Korean adults: the fourth and fifth Korea National Health and Nutrition Examination Surveys. J Sleep Res, 26: 453-460. doi:10.1111/jsr.12504.
[2] Wang, H., Hu, R., Du, H. et al. (2018). The relationship between sleep duration and obesity risk among school students: a cross-sectional study in Zhejiang, China. Nutr Metab (Lond) 15, 48. https://doi.org/10.1186/s12986-018-0285-8.
[3] Arlet V. Nedeltcheva, Jennifer M. Kilkus, Jacqueline Imperial, Dale A. Schoeller, and Plamen D. Penev. (2010). Insufficient Sleep Undermines Dietary Efforts to Reduce Adiposity. Annals of Internal Medicine 153:7, 435-441.
[4] Lin L, Faraco J, Li R, Kadotani H, Rogers W, Lin X, Qiu X, de Jong PJ, Nishino S, Mignot E (August 1999). “The sleep disorder canine narcolepsy is caused by a mutation in the hypocretin (orexin) receptor 2 gene”. Cell. 98 (3): 365–76. doi:10.1016/S0092-8674(00)81965-0. PMID 10458611.
[5] Michihiro Mieda, Jon T. Willie, Junko Hara, Christopher M. Sinton, Takeshi Sakurai, Masashi Yanagisawa. (March 2004). Orexin peptides prevent cataplexy and improve wakefulness in an orexin neuron-ablated model of narcolepsy in mice. Proceedings of the National Academy of Sciences, 101 (13) 4649-4654; DOI: 10.1073/pnas.0400590101.
[6] John-Paul Baird, Angela Choe, Jasmine L. Loveland, Janine Beck, Carrie E. Mahoney, Julia S. Lord, Lindsay A. Grigg. (March 2009). Orexin-A Hyperphagia: Hindbrain Participation in Consummatory Feeding Responses. Endocrinology, Volume 150, Issue 3, Pages 1202–1216, https://doi.org/10.1210/en.2008-0293.
[7] Tschöp, M., Smiley, D. & Heiman, M. Ghrelin induces adiposity in rodents. (2000). Nature 407, 908–913. https://doi.org/10.1038/35038090.
[8] Karine Spiegel, Esra Tasali, Plamen Penev, and Eve Van Cauter. (2004). ‘Brief Communication: Sleep Curtailment in Healthy Young Men Is Associated with Decreased Leptin Levels, Elevated Ghrelin Levels, and Increased Hunger and Appetite.’ Annals of Internal Medicine. 141:11, 846-850.
[9] Taheri, S., Lin, L., Austin, D., Young, T., & Mginot, E. (2004). ‘Short Sleep Duration Is Associated with Reduced Leptin, Elevated Ghrelin, and Increased Body Mass Index’. PLoS Medicine. https://doi.org/10.1371/journal.pmed.0010062.
[10] Broussard, J.L., Kilkus, J.M., Delebecque, F., Abraham, V., Day, A., Whitmore, H.R. and Tasali, E. (2016). Elevated ghrelin predicts food intake during experimental sleep restriction. Obesity, 24: 132-138. doi:10.1002/oby.21321.
[11] Marie-Pierre St-Onge, Andrew McReynolds, Zalak B Trivedi, Amy L Roberts, Melissa Sy, Joy Hirsch. (2012). Sleep restriction leads to increased activation of brain regions sensitive to food stimuli. The American Journal of Clinical Nutrition, Volume 95, Issue 4, Pages 818-824.
[12] St-Onge, M., Wolfe, S., Sy, M. et al. (2014). Sleep restriction increases the neuronal response to unhealthy food in normal-weight individuals. Int J Obes 38, 411–416. https://doi.org/10.1038/ijo.2013.114.
[13] Bhutan, S., Howard, J.D., Reynolds, R., Zee, P.C., Gottfried, J., & Kahnt, T. (2019). ‘Olfactory connectivity mediates sleep-dependent food choices in humans.’ eLife 8:e49053. DOI: 10.7554/eLife.49053.
[14] Alemany: Utilization of dietary glucose in the metabolic syndrome. Nutrition & Metabolism 2011 8:74.
[15] Donga, E., Dijk, M. V., Dijk, J. G., Biermasz, N. R., Lammers, G., Kralingen, K. W.,… Romijn, J. A. (2010). A Single Night of Partial Sleep Deprivation Induces Insulin Resistance in Multiple Metabolic Pathways in Healthy Subjects. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism, 95(6), 2963-2968. doi:10.1210/jc.2009-2430.
[16] Leproult, R., Copinschi, G., Buxton, O., & Cauter, E.V. (1997) ‘Sleep loss results in an elevation of cortisol levels the next evening.’ Sleep Oct;20(10):865-70.
[17] Sweeney, E. & Walshe, Ian. (2020). Why sleep is so important for losing weight, The Conversation. September 4. Retrieved September 15, 2020 from https://theconversation.com/why-sleep-is-so-important-for-losing-weight-145058.
[18] Dorling, J.; Broom, D.R.; Burns, S.F.; Clayton, D.J.; Deighton, K.; James, L.J.; King, J.A.; Miyashita, M.; Thackray, A.E.; Batterham, R.L.; Stensel, D.J. Acute and Chronic Effects of Exercise on Appetite, Energy Intake, and Appetite-Related Hormones: The Modulating Effect of Adiposity, Sex, and Habitual Physical Activity. Nutrients 2018, 10, 1140.
[19] Douglas, J., King, J., Clayton, D. et al. Acute effects of exercise on appetite, ad libitum energy intake and appetite-regulatory hormones in lean and overweight/obese men and women. Int J Obes 41, 1737–1744 (2017). https://doi.org/10.1038/ijo.2017.181.
[20] de Souza JFT, Dáttilo M, de Mello MT, Tufik S and Antunes HKM (2017) High-Intensity Interval Training Attenuates Insulin Resistance Induced by Sleep Deprivation in Healthy Males. Front. Physiol. 8:992. doi: 10.3389/fphys.2017.00992.
[21] Sweeney, E. L., Peart, D. J., Kyza, I., Harkes, T., Ellis, J. G., & Walshe, I. H. (2020). Impaired Insulin Profiles Following a Single Night of Sleep Restriction: The Impact of Acute Spring Interval Exercise, International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism, 30(2), 139-144. Retrieved Sep 15, 2020, from https://journals.humankinetics.com/view/journals/ijsnem/30/2/article-p139.xml.
本文来自微信公众号：环球科学（ID：huanqiukexue），作者：罗丁豪