運(yùn)動(dòng)干預(yù)神經(jīng)遞質(zhì)分泌改善睡眠

熊文麗

(長江大學(xué)教育與體育學(xué)院 湖北荊州 434023)

睡眠不僅是人最基本的生理需求，也在人體維持免疫系統(tǒng)、新陳代謝、處理每日記憶等方面都起著非常重要的作用。我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，長期的睡眠問題也隨之增加，超過3億中國人有睡眠障礙，成年人失眠發(fā)生率高達(dá)38.2%，六成以上青少年兒童睡眠時(shí)間不足8 h。研究表明，存在睡眠問題的人相應(yīng)的神經(jīng)遞質(zhì)釋放水平是異常的?，F(xiàn)階段，研究大多采用多導(dǎo)睡眠監(jiān)測(cè)（PSG），根據(jù)各種電生理信號(hào)包括腦電圖（EEG）、眼電圖和肌電圖信號(hào)產(chǎn)生有關(guān)睡眠狀態(tài)，再通過用腦分析神經(jīng)遞質(zhì)、相關(guān)神經(jīng)遞質(zhì)受體、抗氧化酶水平對(duì)遞質(zhì)水平進(jìn)行評(píng)定［1］。影響睡眠的經(jīng)遞質(zhì)有許多，現(xiàn)階段關(guān)于γ-氨基丁酸（GABA）、5-羥色胺（5-HT）、褪黑素和多巴胺（DA）遞質(zhì)對(duì)睡眠影響研究較多，關(guān)于運(yùn)動(dòng)能通過調(diào)節(jié)這些遞質(zhì)分泌進(jìn)而改善睡眠質(zhì)量的研究甚少。因此，該文梳理了γ-氨基丁酸（GABA）、5-羥色胺（5-HT）、褪黑素、多巴胺（DA）等遞質(zhì)與睡眠之間的關(guān)系，并總結(jié)不同運(yùn)動(dòng)形式對(duì)以上遞質(zhì)影響以及運(yùn)動(dòng)在調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)對(duì)睡眠影響中的作用，以期為通過運(yùn)動(dòng)干預(yù)作用來調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)水平進(jìn)而改善睡眠的質(zhì)量。

1 資料和方法

1.1 資料的來源

在中國知網(wǎng)和PubMed數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，中文檢索詞為神經(jīng)遞質(zhì)、γ-氨基丁酸、5-羥色胺、褪黑素、多巴胺、睡眠、失眠、鍛煉。英文檢索詞為Neurotransmitters、γ-aminobutyric acid（GABA）、5-Hydroxytryptamine（5-HT）、Melatonin、Dopamine（DA）、Sleep、Insomnia、Exercise。

1.2 研究方法

梳理GABA、5-HT、褪黑素、DA等遞質(zhì)與睡眠、急/慢性運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系和運(yùn)動(dòng)、與睡眠相關(guān)的神經(jīng)遞質(zhì)和睡眠之間的關(guān)系，并進(jìn)行陳述性總結(jié)。

2 結(jié)果

2.1 與睡眠相關(guān)神經(jīng)遞質(zhì)概述

2.1.1 γ-氨基丁酸（GABA）

GABA是一種重要的中樞神經(jīng)系統(tǒng)抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，約30%的中樞神經(jīng)突觸部位以GABA為遞質(zhì)，GABA通過與相應(yīng)離子通道受體結(jié)合，引起氯離子通道開啟，使氯離子內(nèi)流，細(xì)胞膜出現(xiàn)超極化，從而抑制動(dòng)作電位的發(fā)生，進(jìn)而抑制了神經(jīng)傳導(dǎo)，減少大腦中興奮性神經(jīng)元的活動(dòng)，從而產(chǎn)生鎮(zhèn)靜和放松的效果。

2.1.2 5-羥色胺（5-HT）

5-HT最早是從血清中發(fā)現(xiàn)的，所以又名血清素，主要由大腦的中縫核釋放。作為中樞一種抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，5-HT在大腦皮質(zhì)及神經(jīng)突觸內(nèi)水平很高，參與實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的生理功能，包括情緒控制、睡眠節(jié)律、疼痛感受、食物攝取及性行為等［2］。

2.1.3 褪黑素

褪黑激素是一種胺類激素，其合成之后，由松果體儲(chǔ)存，再因交感神經(jīng)興奮支配松果體細(xì)胞釋放，可促進(jìn)睡眠的正常進(jìn)程。褪黑素的分泌具有明顯的晝夜節(jié)律，當(dāng)視網(wǎng)膜受到光線刺激時(shí)，褪黑色素合成就會(huì)被抑制，而在黑暗中就能夠自發(fā)地產(chǎn)生。

2.1.4 多巴胺（DA）

DA是一種腦內(nèi)分泌物和大腦中含量最豐富的兒茶酚胺類神經(jīng)遞質(zhì)，在神經(jīng)組織和體液中存在，可以用來幫助細(xì)胞傳送脈沖的化學(xué)物質(zhì)。其能夠傳遞興奮及開心的信號(hào)，而且也能夠起到興奮的作用。

2.2 神經(jīng)遞質(zhì)與睡眠

2.2.1 GABA與睡眠

因?yàn)镚ABA具有顯著的抑制神經(jīng)的作用，所以在興奮狀態(tài)下，大腦中腎上腺素被積極分泌，但GABA可以抑制其分泌，從而導(dǎo)致身體容易進(jìn)入“放松的狀態(tài)”?；虍?dāng)人體感到壓力時(shí)，大腦會(huì)變得緊張，所以交感神經(jīng)會(huì)活躍起來，自主神經(jīng)的平衡就被打破，從而干擾身體機(jī)能正常運(yùn)行，GABA此時(shí)就會(huì)通過激活副交感神經(jīng)來舒緩身心，緩解壓力帶來的影響，并創(chuàng)造出良好的睡眠環(huán)境。

2.2.2 5-HT與睡眠

5-HT被認(rèn)為在維持正常睡眠中至關(guān)重要。（1）人體內(nèi)色氨酸經(jīng)色氨酸羥化酶會(huì)受到壓力的影響催化，首先生成5-羥基色氨酸（5-HTP），再經(jīng)5-羥色氨酸脫羧酶催化成5-HT，之后經(jīng)單胺氧化酶催化成5-羥色醛以及5-羥基吲哚乙酸而隨尿液排出體外或轉(zhuǎn)化為褪黑素，從而對(duì)睡眠產(chǎn)生作用。（2）5-HT通過增加快速眼動(dòng)睡眠時(shí)間來影響睡眠質(zhì)量。血清素口服不能進(jìn)入血液之中，而補(bǔ)充5-HTP可提高大腦中的血清素含量。相關(guān)人體研究［3］顯示，睡前服用200 mg的5-HTP能將快速眼動(dòng)睡眠（REM）的持續(xù)時(shí)間從5%增加到53%，并減少非快速眼動(dòng)睡眠（NREM）的時(shí)間。給大鼠中縫背核微量注射對(duì)氯苯丙氨酸，減少5-HT的合成，能夠使動(dòng)物出現(xiàn)失眠癥狀，這也是目前睡眠剝奪研究中常用的失眠模型［4］。

2.2.3 褪黑素與睡眠

褪黑素的睡眠調(diào)節(jié)作用與下丘腦的GABA合成酶的含量有關(guān)。而人和其他哺乳動(dòng)物的褪黑素受體共有MT1、MT2、MT3 3種亞型，褪黑素（MT）是通過與其受體MT1和MT2結(jié)合后，激活GABA合成酶，促進(jìn)下丘腦GABA的釋放，并通過GABA受體發(fā)揮縮短睡眠潛伏期和延長睡眠時(shí)間作用。光刺激產(chǎn)生電信號(hào)通過視網(wǎng)膜、視神經(jīng)傳遞到視交叉上核，抑制松果體分泌褪黑素，進(jìn)而抑制下丘腦GABA的釋放［5］。因此，褪黑素改善睡眠的主要的途徑有：（1）調(diào)節(jié)人體的體內(nèi)時(shí)鐘和睡眠—覺醒節(jié)律；（2）有助于減少清醒周期的持續(xù)時(shí)間；（3）縮短入睡時(shí)間，減少清醒時(shí)間和中途醒來次數(shù)，從而增加整晚的睡眠時(shí)間，提高睡眠質(zhì)量。

2.2.4 DA與睡眠

最近采用纖維光度法和DA VTA（中腦腹側(cè)被蓋區(qū)）神經(jīng)元表達(dá)Ca指標(biāo)的研究證實(shí)，DA神經(jīng)元在行為覺醒和PS（矛盾睡眠）的W（清醒）期間顯示出明顯的群體細(xì)胞活性。DA VTA神經(jīng)元的光遺傳學(xué)激活通過行為喚醒喚起W，并阻止睡眠以及睡眠準(zhǔn)備行為。相反，也有研究發(fā)現(xiàn)，其可抑制促進(jìn)睡眠準(zhǔn)備行為和增強(qiáng)睡眠。事實(shí)上，這些結(jié)果證實(shí)了DA神經(jīng)元在喚醒和W中的關(guān)鍵作用［3］。正如藥理學(xué)研究所預(yù)期，實(shí)際上多巴胺并不是提高睡眠質(zhì)量的重要機(jī)制，相反，多巴胺的過度分泌可能會(huì)妨礙黑色素正常分泌，使人難以入睡。值得注意的是，多巴胺與睡眠之間確實(shí)有一定的關(guān)系。多巴胺能夠調(diào)節(jié)人體的獎(jiǎng)勵(lì)和愉悅感，在睡眠前的愉悅體驗(yàn)可以釋放多巴胺，使人放松身心更容易入睡。此外，多巴胺還與肝臟解毒有關(guān)，多巴胺可以刺激肝臟中的膽紅素生成，促進(jìn)膽紅素的代謝和排出，這對(duì)改善睡眠質(zhì)量也有一定的作用。

2.3 運(yùn)動(dòng)與神經(jīng)遞質(zhì)

運(yùn)動(dòng)被認(rèn)為是增強(qiáng)大腦健康和可塑性的行為干預(yù)。有關(guān)運(yùn)動(dòng)對(duì)與睡眠相關(guān)的神經(jīng)遞質(zhì)影響的研究仍處于起步階段，并表明不同形式的運(yùn)動(dòng)對(duì)神經(jīng)遞質(zhì)有不同的影響。

2.3.1 急性運(yùn)動(dòng)與有關(guān)睡眠神經(jīng)遞質(zhì)

急性運(yùn)動(dòng)是指一次性、短期、高強(qiáng)度的體育運(yùn)動(dòng)，通常持續(xù)時(shí)間較短。其特點(diǎn)是會(huì)引起短期的生理反應(yīng)，如心率、呼吸率、體溫、血壓等變化，并可導(dǎo)致體內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)的突然釋放或變化，從而產(chǎn)生短期的生理和心理效應(yīng)，如放松、愉悅等。

王啟榮等人提到一次性力竭運(yùn)動(dòng)改善了紋狀體中DA合成所需酶的活性，使DA合成增加，以適應(yīng)運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)體代謝的需要［6］。王斌等人通過大鼠力竭性跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)后即刻大鼠5-HT水平有高于安靜狀態(tài)的趨勢(shì)，運(yùn)動(dòng)后24 h，5-HT水平有低于運(yùn)動(dòng)后即刻及高于安靜組的趨勢(shì)［7］。王永梅等人表示，在極限負(fù)荷訓(xùn)練后，身體極度疲勞，大腦中的GABA的濃度會(huì)上升，從而降低神經(jīng)細(xì)胞的活動(dòng)，對(duì)中樞神經(jīng)產(chǎn)生抑制，這種效應(yīng)可以維持?jǐn)?shù)小時(shí)，從而改善睡眠［8］。黃浩潔等人通過前期大鼠在負(fù)重游泳的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過褪黑素處理的血清乳酸脫氫酶的活性顯著高于對(duì)照組，這就讓褪黑素成了神經(jīng)保護(hù)劑［9］。Sarkar S研究發(fā)現(xiàn)，在機(jī)體發(fā)生運(yùn)動(dòng)疲勞后，褪黑素將會(huì)進(jìn)行運(yùn)作導(dǎo)致GABA含量升高，從而導(dǎo)致中樞抑制產(chǎn)生作用，進(jìn)而對(duì)運(yùn)動(dòng)疲勞起到很好的調(diào)節(jié)作用［10］。

2.3.2 慢性運(yùn)動(dòng)與有關(guān)睡眠神經(jīng)遞質(zhì)

慢性運(yùn)動(dòng)則是指長期、逐漸的低至中等強(qiáng)度的體育運(yùn)動(dòng)，通常持續(xù)時(shí)間較長。慢性運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是能夠在較長的時(shí)間內(nèi)使身體產(chǎn)生適應(yīng)性變化，如增強(qiáng)心肺功能，提高心肌耐受力，增加肌肉質(zhì)量和密度等，這些改變對(duì)長期的身體健康和睡眠質(zhì)量有積極的影響。

長時(shí)間運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致血液中游離的脂肪酸升高，使得血液中以結(jié)合形式存在的色氨酸釋放出來，從而使得通過血腦屏障進(jìn)入中樞的色氨酸增多，最終導(dǎo)致5-HT合成增多［11］。Castro F研究發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行8周慢性運(yùn)動(dòng)干預(yù)后，褪黑素的分泌量會(huì)顯著增加［12］。長期慢性運(yùn)動(dòng)可以使得褪黑素分泌更加穩(wěn)定，而超量恢復(fù)原則下其分泌也會(huì)適當(dāng)增加。研究發(fā)現(xiàn)，定期進(jìn)行一次30 min運(yùn)動(dòng)，下丘腦—垂體—腎上腺軸（HPA軸）的激活和腦內(nèi)DA含量同步增加，可幫助消化身體多余能量，減輕壓力，從而使進(jìn)入深度睡眠的時(shí)間縮短［13］。慢性運(yùn)動(dòng)對(duì)GABA含量的影響較為復(fù)雜，杜遠(yuǎn)等人通過對(duì)患者進(jìn)行為期6周，每周3～5次，每次35 min左右的跑步機(jī)上慢跑運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)干預(yù)前后對(duì)比，GABA含量增加［14］。

2.4 運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)的分泌水平改善睡眠的潛在影響

2.4.1 調(diào)節(jié)睡眠—覺醒節(jié)律

在睡眠—覺醒節(jié)律中有幾種主要的神經(jīng)遞質(zhì)發(fā)揮關(guān)鍵作用，即5-HT、DA和褪黑素。運(yùn)動(dòng)可以通過增加5-HT合成和釋放降低焦慮和抑郁癥狀，改善睡眠質(zhì)量。DA是與獎(jiǎng)賞、快感和注意力密切相關(guān)的神經(jīng)遞質(zhì)，同時(shí)也參與調(diào)節(jié)睡眠—覺醒周期。研究發(fā)現(xiàn)，晚上入睡前體溫慢慢升高，再結(jié)合陽光減弱，會(huì)促使人體分泌褪黑素促進(jìn)睡眠。而運(yùn)動(dòng)能主動(dòng)控制提高人體溫度，所以晚上進(jìn)行定量運(yùn)動(dòng)可促進(jìn)褪黑素分泌。此外，運(yùn)動(dòng)可以促進(jìn)增加肌肉細(xì)胞的ATP消耗，分解成AMP再經(jīng)過脫酸酶作用生成腺苷，其作用于特定受體改變其他神經(jīng)遞質(zhì)釋放和興奮，幫助人們更好地適應(yīng)晝夜節(jié)律變化。

2.4.2 增加深度睡眠時(shí)間

研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)通過增加慢波穩(wěn)定性來改善NREM睡眠的質(zhì)量。在運(yùn)動(dòng)時(shí)，GABA和L-茶氨酸混合物可降低睡眠潛伏期并改善NREM睡眠［15］，而大強(qiáng)度急性運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)體處于對(duì)自身的保護(hù)，會(huì)主動(dòng)增加對(duì)GABA的分泌［16］，因此，運(yùn)動(dòng)可以通過改變GABA的水平從而改善NREM睡眠。與此同時(shí)，運(yùn)動(dòng)鍛煉消耗了一天所積累的能量從而感到疲憊，而NREM睡眠時(shí)身體會(huì)十分放松，大腦對(duì)外界的刺激反應(yīng)減弱，這個(gè)階段身體會(huì)開始進(jìn)行自我修復(fù)，GABA、5-HT在進(jìn)入睡眠后分泌量也會(huì)增加，抑制中樞神經(jīng)活性，產(chǎn)生催眠作用，對(duì)睡眠過程進(jìn)行調(diào)節(jié)，而褪黑素隨著睡眠過程慢慢達(dá)到分泌高峰，直到機(jī)體進(jìn)入深度睡眠。

2.4.3 提高睡眠質(zhì)量

改善睡眠，可以從入睡時(shí)間、睡眠中斷次數(shù)、睡眠的時(shí)長和增加深度睡眠時(shí)間等方面進(jìn)行闡述。有研究表明，有睡眠問題的患者難以入睡和/或保持睡眠，更頻繁地在夜間醒來，睡眠時(shí)間變短。接受運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練計(jì)劃人的睡眠質(zhì)量有所改善，而定期的體育鍛煉可改善其整體健康狀況和生活滿意度［17］。研究發(fā)現(xiàn)，脊髓損傷（SCI）患者個(gè)體的身體活動(dòng)強(qiáng)度越高，睡眠效果越高，覺醒發(fā)作次數(shù)越少，潛伏期更短，睡眠障礙（PSQI）更少，這表明參與強(qiáng)化康復(fù)計(jì)劃可能會(huì)改善睡眠質(zhì)量［18］。適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)可在一定的程度增加DA釋放的水平，降低應(yīng)激反應(yīng)及焦慮情緒，也可使患者更容易緩解因傷病帶來的不適，從而進(jìn)入放松狀態(tài)，提高入睡速度和睡眠質(zhì)量。此外，運(yùn)動(dòng)能夠促進(jìn)褪黑素的分泌，使入睡時(shí)間大大減少和降低覺醒的次數(shù)，使人在睡眠中得到充分休息和恢復(fù)。

2.4.4 減輕失眠癥狀

失眠通常與職業(yè)和社會(huì)心理障礙有關(guān)，例如白天疲勞、心境障礙、認(rèn)知缺陷和生活質(zhì)量差，長期失眠患者會(huì)對(duì)睡不著產(chǎn)生一定的畏懼，會(huì)把這一現(xiàn)象放在心中導(dǎo)致更加睡不著。Hartescu等人通過6個(gè)月每周≥150 min的中等至高強(qiáng)度體育活動(dòng)的監(jiān)測(cè)計(jì)劃，發(fā)現(xiàn)國際推薦的最低身體活動(dòng)水平可改善慢性失眠的白天和夜間癥狀［19］。也有研究顯示，經(jīng)過3個(gè)月運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練總睡眠時(shí)間、睡眠效率和入睡潛伏期顯著增加；訓(xùn)練4個(gè)月后，入睡后的覺醒時(shí)間和REM睡眠潛伏期與訓(xùn)練前相比顯著降低，同時(shí)還可對(duì)抑郁癥狀和皮質(zhì)醇水平產(chǎn)生影響［20］。下丘腦—垂體—腎上腺軸（HPA軸）分泌紊亂引起皮質(zhì)醇增加從而導(dǎo)致失眠，而DA、5-HTP和去甲腎上腺素等在對(duì)HPA軸的調(diào)控中起著重要的作用。綜上所述，定期進(jìn)行有氧運(yùn)動(dòng)等鍛煉方式可以明顯改善失眠癥狀，并降低失眠發(fā)作的頻率。

3 總結(jié)與展望

3.1 總結(jié)

近年來，針對(duì)睡眠的研究越來越多，但更多的是，集中于神經(jīng)遞質(zhì)對(duì)睡眠、運(yùn)動(dòng)對(duì)睡眠的影響的研究。隨著對(duì)睡眠的研究逐漸深入，研究者發(fā)現(xiàn)通過運(yùn)動(dòng)改善遞質(zhì)的分泌來改善睡眠是具有可行性的。現(xiàn)階段，兩個(gè)數(shù)據(jù)庫對(duì)于運(yùn)動(dòng)干預(yù)神經(jīng)遞質(zhì)的分泌改善睡眠的機(jī)制研究仍需要進(jìn)一步探索。

該文通過閱讀文獻(xiàn)得出以下結(jié)論：（1）GABA和褪黑素在運(yùn)動(dòng)時(shí)并不會(huì)增加，更多的是，在運(yùn)動(dòng)達(dá)到了一定的強(qiáng)度或身體疲勞時(shí)而逐漸增多，抑制神經(jīng)元的活性提醒身體已疲憊需要休息，而睡眠是最能促進(jìn)自身進(jìn)行修復(fù)的手段，二者相互結(jié)合改善睡眠；（2）運(yùn)動(dòng)能夠通過增加腦內(nèi)血流量改善遞質(zhì)流動(dòng)的路徑來促進(jìn)5-HT合成，增加5-HTP的濃度，并且運(yùn)動(dòng)使大腦皮層和海馬區(qū)5-HT的受體數(shù)量和敏感性增加，進(jìn)而更好地影響機(jī)體的睡眠過程；（3）適量運(yùn)動(dòng)能夠增加DA的濃度，進(jìn)而減少機(jī)體的緊張、焦慮等情緒，以更好地進(jìn)入睡眠狀態(tài)。

3.2 展望

該文綜述了運(yùn)動(dòng)干預(yù)神經(jīng)遞質(zhì)的分泌改善睡眠的可能作用與路徑，但結(jié)果顯示，在研究對(duì)象差異性和運(yùn)動(dòng)干預(yù)類型多樣性上是有一定局限的，并不能做到普適。現(xiàn)階段對(duì)于此方面的研究還需要更多地進(jìn)行深入研究與實(shí)驗(yàn)。（1）加強(qiáng)對(duì)特定人群的研究：針對(duì)不同年齡、性別、職業(yè)和健康狀況的人群開展專項(xiàng)研究，以提高運(yùn)動(dòng)干預(yù)神經(jīng)遞質(zhì)改善睡眠效果的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。（2）完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：借鑒高質(zhì)量研究的設(shè)計(jì)方法，如采用隨機(jī)對(duì)照實(shí)驗(yàn)、多中心研究設(shè)計(jì)，提高研究結(jié)果的可信度和穩(wěn)定性。（3）探索新的神經(jīng)遞質(zhì)檢測(cè)方法：研究更精確、便捷的神經(jīng)遞質(zhì)檢測(cè)方法，提高研究結(jié)果的準(zhǔn)確性。（4）統(tǒng)一運(yùn)動(dòng)干預(yù)類型和強(qiáng)度的大小。未來隨著運(yùn)動(dòng)—神經(jīng)遞質(zhì)—睡眠的逐步深入研究，將來相關(guān)研究一定會(huì)在解決睡眠問題中發(fā)揮重要作用。