食物中蛋白質(zhì)和碳水化合物對睡眠影響的研究進(jìn)展

賴美伶，李安琦，王巧平

（中山大學(xué)藥學(xué)院（深圳），廣東 廣州 510275）

睡眠是人和其他動物不可或缺的行為，是身體及精神得以正常運(yùn)作的保證。研究表明睡眠能夠影響認(rèn)知和記憶行為。睡眠還可以促進(jìn)大腦發(fā)育、保護(hù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)、減輕炎癥、增強(qiáng)機(jī)體免疫、促進(jìn)機(jī)體生長。同時，睡眠可消除疲勞、緩解焦慮情緒以及恢復(fù)精神和體力。此外，睡眠與衰老和壽命密切相關(guān)，良好的睡眠質(zhì)量在一定程度上可以幫助機(jī)體延緩衰老和延長壽命。

睡眠不足容易使人精神疲乏、情緒不穩(wěn)，產(chǎn)生焦慮、煩躁等情緒，導(dǎo)致社交障礙和孤獨(dú)心理的產(chǎn)生。臨床研究表明長期睡眠障礙與糖尿病或者高血壓、心肌梗死等心血管疾病的發(fā)病率密切相關(guān)。另外，睡眠紊亂或剝奪與帕金森綜合征、阿爾茨海默癥有關(guān)聯(lián)，而充足的睡眠在一定程度上可抑制帕金森綜合征及阿爾茨海默癥等疾病的發(fā)生。除此之外，睡眠時間和質(zhì)量等與肥胖、免疫功能、脂質(zhì)代謝紊亂和過早死亡等有關(guān)。

睡眠障礙已成為世界范圍內(nèi)的一個普遍性問題。而隨著社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及工作壓力的不斷增大，睡眠障礙患者數(shù)量也逐年增多。根據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計，全球睡眠障礙患病率高達(dá)27%，大約10%的成年人患有慢性失眠癥。近期公布的睡眠調(diào)查結(jié)果顯示，中國有36.1%的人存在睡眠問題，超過3億中國人有睡眠障礙，大約10%～20%的青少年和成年人受到不同程度的失眠困擾，老年人睡眠障礙發(fā)生率在30%～40%。盡管不同國家之間睡眠障礙現(xiàn)患率的調(diào)查結(jié)果存在一定的差異，但各國睡眠障礙患病率仍在逐年攀升。傳統(tǒng)的促進(jìn)睡眠方法主要是利用安眠藥物，包括西藥和中藥。其中，西藥易產(chǎn)生依賴性并具有其他方面的毒副作用；中藥毒副作用較少，但仍然存在潛在損害機(jī)體的風(fēng)險。

食物和睡眠都是人體維持生命的基礎(chǔ)，它能為機(jī)體提供能量與營養(yǎng)，調(diào)節(jié)人體物質(zhì)代謝，維持人體的合成與分解代謝平衡，調(diào)整機(jī)體內(nèi)環(huán)境相對恒定，確保機(jī)體正常運(yùn)轉(zhuǎn)、保持健康。不同的食物中，營養(yǎng)素的種類及構(gòu)成均有所差異，但主要都是以蛋白質(zhì)、碳水化合物以及脂肪為主，三者稱為主要營養(yǎng)素或常量營養(yǎng)素。常量營養(yǎng)素對機(jī)體健康及生理行為都具有重要影響，其中，蛋白質(zhì)和碳水化合物對包括果蠅在內(nèi)許多生物體的生長繁殖都產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，此外，兩者對睡眠行為也會產(chǎn)生重要影響。本文結(jié)合國內(nèi)外研究，對蛋白質(zhì)和碳水化合物對睡眠的具體影響進(jìn)行綜述，以期從膳食營養(yǎng)素角度出發(fā)為改善睡眠提供一定的理論指導(dǎo)。

1 蛋白質(zhì)和碳水化合物影響睡眠的研究現(xiàn)狀

目前臨床上已有大量關(guān)于營養(yǎng)素，尤其是蛋白質(zhì)和碳水化合物對于睡眠影響的流行病學(xué)研究（表1）。在大部分橫斷面研究中，睡眠質(zhì)量以不同的方式來定義。臨床上，睡眠質(zhì)量可以通過快速眼動（rapid eye movement，REM）睡眠量、非快速眼動（non-rapid eye movement，NREM）睡眠量、慢波睡眠量（slow wave sleep，SWS）和入睡潛伏期（sleep-onset latency，SOL）等來表征。睡眠質(zhì)量可以用簡單的主觀方法和客觀方法進(jìn)行評估。主觀方法包括睡眠日記和經(jīng)過驗(yàn)證的問卷，如匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)（Pittsburgh sleep quality index，PSQI）問卷和卡羅林斯卡困倦量表（the Karolinska sleepiness scale，KSS）等，而多導(dǎo)睡眠圖（polysomnography，PSG）和活動監(jiān)測儀可提供更客觀的結(jié)果。PSQI是一種經(jīng)過驗(yàn)證的睡眠質(zhì)量評估標(biāo)準(zhǔn)，可以對睡眠質(zhì)量和睡眠障礙進(jìn)行主觀評估，由受試者在每次治療期間完成。問卷的每個獨(dú)立部分都有成分評分，最終將其相加以確定總體睡眠評分，總體得分高于5表示睡眠質(zhì)量差。KSS用于評估困倦程度，可通過腦電圖（electroencephalogram，EEG）活動以及眼電圖（electro-oculogram，EOG）活動進(jìn)行驗(yàn)證，并廣泛用于評估輪班工作者的睡眠情況。活動監(jiān)測儀也稱活動變化記錄儀，以小型便攜式手表裝置為主，通常以數(shù)字形式對受試者運(yùn)動總量進(jìn)行綜合記錄，并可使用相應(yīng)的計算機(jī)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

表1 食物中蛋白質(zhì)和碳水化合物對睡眠影響的臨床研究總結(jié)Table 1 Summary of clinical studies on the effects of dietary protein and carbohydrates on sleep

續(xù)表1

2 蛋白質(zhì)對睡眠的影響

盡管已有不少關(guān)于食物中蛋白質(zhì)對睡眠影響的研究，但這些研究結(jié)果卻不盡相同。

橫斷面研究結(jié)果表明，蛋白質(zhì)的攝入量與睡眠時間、睡眠質(zhì)量和睡眠習(xí)慣養(yǎng)成密切相關(guān)。蛋白質(zhì)的攝入量與睡眠時間呈正相關(guān)，高蛋白質(zhì)的攝入能夠有效地改善睡眠質(zhì)量。睡眠時間較長的人群通常比短睡眠時間人群攝入的蛋白質(zhì)更多。另外，高蛋白質(zhì)食物的攝入與早睡早起的睡眠習(xí)慣養(yǎng)成有關(guān)，表明蛋白質(zhì)攝入量可能會影響睡眠習(xí)慣。Lindseth等的研究還發(fā)現(xiàn)高蛋白質(zhì)食物的攝入在一定程度上能夠減少覺醒次數(shù)。

Lacey等研究了高蛋白質(zhì)（＞100 g），低蛋白質(zhì)（＜15 g）或正常蛋白質(zhì)飲食干預(yù)7 d對女性睡眠情況的影響。結(jié)果表明，高蛋白質(zhì)攝入導(dǎo)致受試者不安情緒增加，而低蛋白質(zhì)攝入則導(dǎo)致SWS減少，但總的睡眠時間并無顯著性差異。

相反，另一些研究則表明蛋白質(zhì)攝入量與睡眠時間呈負(fù)相關(guān)，蛋白質(zhì)攝入量越高，SOL越長。并且，Santana等的研究結(jié)果顯示，睡眠時間與食物中蛋白質(zhì)攝入量呈負(fù)相關(guān)的趨勢在肥胖男性中更為明顯?？偟貋碚f，盡管很難從這些研究中得出明確的結(jié)論，但仍然可以看出食物中的蛋白質(zhì)會一定程度影響睡眠結(jié)構(gòu)。

3 碳水化合物對睡眠的影響

同樣，有大量證據(jù)表明碳水化合物攝入對睡眠存在影響，高碳水化合物和低碳水化合物攝入都與睡眠結(jié)構(gòu)的改變有關(guān)。但碳水化合物對睡眠具體的影響仍無確切結(jié)論，不同研究之間也存在爭議。部分研究認(rèn)為碳水化合物比例高的食物容易導(dǎo)致人類短暫和低質(zhì)量的睡眠，此外，攝入低碳水化合物的食物可顯著增加REM睡眠量，減少SWS。還有報道稱，碳水化合物攝入量越高，SOL越長，而Lindseth等的研究結(jié)果則相反，其通過橫斷面研究發(fā)現(xiàn)，高碳水化合物食物反而縮短了SOL。

另一種觀點(diǎn)則認(rèn)為碳水化合物的攝入與睡眠調(diào)控?zé)o相關(guān)性，食物中碳水化合物的含量對總體的睡眠質(zhì)量、覺醒次數(shù)以及晝夜節(jié)律相位均無明顯影響。

關(guān)于碳水化合物對睡眠的調(diào)控，大部分研究還是認(rèn)為高碳水化合物的食物能夠促進(jìn)睡眠，并且與良好的睡眠質(zhì)量相關(guān)。Cappuccio等在美國240 名健康青少年中開展的一項(xiàng)橫斷面研究顯示，睡眠時間與碳水化合物攝入量呈正相關(guān)，睡眠時間越長的青少年，其碳水化合物攝入量越高。Nehme等在對男性夜班工作者的研究中同樣發(fā)現(xiàn)了富含碳水化合物的食物可顯著延長睡眠時間。Afaghi等研究中表明，就寢前4 h食用高血糖指數(shù)的碳水化合物食物可明顯縮短SOL，而攝入低碳水化合物的食物后則容易導(dǎo)致REM睡眠量減少，NREM睡眠量和SWS增加。此外，研究表明食物中碳水化合物對睡眠時間的影響存在性別差異，Komada等對日本成年人群展開的睡眠調(diào)查研究結(jié)果顯示，男性的睡眠時間與食物中碳水化合物和蛋白質(zhì)的攝入量呈正相關(guān)，而女性碳水化合物和蛋白質(zhì)的攝入量與睡眠時間之間無顯著相關(guān)性。

4 蛋白質(zhì)與碳水化合物相結(jié)合對睡眠的影響及可能機(jī)制

Boelsma等研究了蛋白質(zhì)與碳水化合物結(jié)合相結(jié)合對21 名健康男性睡眠情況的影響，結(jié)果表明低碳水化合物高蛋白質(zhì)食物和高碳水化合物低蛋白質(zhì)食物對于睡眠的影響無顯著性差異。部分研究顯示，同時含有蛋白質(zhì)與碳水化合物的食物對睡眠的影響更為明顯。相比僅含碳水化合物的食物，蛋白質(zhì)源色氨酸與碳水化合物結(jié)合的食物可以更好地改善失眠，其效果相當(dāng)于食用藥用色氨酸結(jié)合碳水化合物。對于常量營養(yǎng)素相結(jié)合調(diào)控睡眠，大多數(shù)研究顯示高碳水化合物低蛋白質(zhì)食物更能改善睡眠情況。

研究發(fā)現(xiàn)睡眠受到機(jī)體能量狀態(tài)的影響。部分研究者在飲食干預(yù)后抽取受試者血液樣本，對血清葡萄糖和血脂樣本進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，SOL的延長與甘油三酯和總膽固醇水平的增加顯著相關(guān)。食用高蛋白質(zhì)或高碳水化合物食物后，體內(nèi)葡萄糖水平與睡眠時間之間無顯著相關(guān)性，而睡眠質(zhì)量與葡萄糖水平呈顯著正相關(guān)。Boelsma等的研究結(jié)果顯示，高碳水化合物低蛋白飲食下機(jī)體血液葡萄糖水平更高。另一項(xiàng)橫斷面研究結(jié)果顯示，青少年的短睡眠時間與葡萄糖或胰島素抵抗有關(guān)。此外，哥倫比亞兒童和青少年中展開的調(diào)查研究結(jié)果顯示，睡眠時間與血糖和甘油三酯水平變化有關(guān)。這些研究從機(jī)體營養(yǎng)狀態(tài)出發(fā)揭示了蛋白質(zhì)和碳水化合物改變睡眠情況可能與基礎(chǔ)能量代謝物水平有關(guān)。因此，評估不同食物之間的代謝物差異，厘清其變化規(guī)律有助于了解食物蛋白質(zhì)和碳水化合物調(diào)控睡眠的規(guī)律，可能為揭示蛋白質(zhì)和碳水化合物調(diào)控睡眠的機(jī)制研究提供指導(dǎo)。

有研究進(jìn)一步揭示高碳水化合物低蛋白質(zhì)的食物之所以能夠促進(jìn)睡眠，可能與餐后體內(nèi)胰島素（血糖）和色氨酸含量升高有關(guān)。色氨酸是血清素（也稱5-羥色胺）和褪黑素的前體，是必需氨基酸，缺乏色氨酸會導(dǎo)致血清素含量減少，并可能導(dǎo)致睡眠障礙。除了色氨酸，體內(nèi)還有大量其他的氨基酸能夠與色氨酸以競爭性的方式進(jìn)入大腦，將這些氨基酸統(tǒng)稱為大鏈中性氨基酸（large-chain neutral amino acids，LCNAAs）。隨著高碳水化合物食物的攝入，機(jī)體容易產(chǎn)生更高水平的餐后胰島素，其通過促進(jìn)肌肉對LCNAAs的吸收而降低進(jìn)入大腦中的LCNAAs量，從而提高了色氨酸/LCNAAs，當(dāng)色氨酸的濃度高于LCNAAs時，促進(jìn)前者進(jìn)入大腦，血清素的含量也會隨之上調(diào)，進(jìn)而促進(jìn)睡眠。因此，高碳水化合物食物，特別是具有高血糖指數(shù)的碳水化合物食物能夠顯著提高色氨酸/LCNAAs，增加血清素含量，從而有利于睡眠。而對于蛋白質(zhì)，其含量高的食物反而有利于提高機(jī)體血液循環(huán)中LCNAAs水平，降低色氨酸水平，從而降低大腦中血清素含量，導(dǎo)致睡眠量減少。研究顯示，高碳水化合物情況下，大腦中色氨酸水平在蛋白質(zhì)含量低的食物干預(yù)下更高，食用低蛋白質(zhì)的食物會升高色氨酸/LCNAAs，從而增加血清素的水平，促進(jìn)睡眠。盡管有相當(dāng)一部分研究均支持這一說法，但由于碳水化合物和蛋白質(zhì)在體內(nèi)相互作用過程非常復(fù)雜，因此，進(jìn)一步的機(jī)制研究仍然非常必要。

5 結(jié) 語

總地來說，上述流行病學(xué)研究揭示了食物中的蛋白質(zhì)和碳水化合物可能是睡眠質(zhì)量的重要調(diào)節(jié)因子，但流行病學(xué)研究無法全面地分析其中的變量關(guān)系，這兩種營養(yǎng)素之間究竟如何影響睡眠，以及兩者相互作用如何至今仍未解釋清楚。

先前已有大量研究報道了蛋白質(zhì)和碳水化合物比例不同的食物對生殖和壽命的影響，低蛋白、高碳水化合物食物有利于延緩衰老、延長壽命，而高蛋白、低碳水化合物食物能夠提高生殖潛力以優(yōu)化生殖輸出。另外，研究發(fā)現(xiàn)，低碳水化合物、高蛋白食物可能與全因死亡率、2型糖尿病和心血管疾病患病率的增加有關(guān)。因此，正如蛋白質(zhì)杠桿理論建議增加高碳水化合物低蛋白質(zhì)食物的攝入一樣，從睡眠及壽命等健康代謝角度出發(fā)考慮，低蛋白質(zhì)、高碳水化合物食物將有可能成為值得被提倡的飲食策略。