基于“胃不和則臥不安”理論探討腸道菌群對失眠的作用機制

劉楊圣潔，張紅石，矯俊東，鄭 旭，紀媛媛，郅曉宇，劉家邑，佟 雪，劉 鵬,*

（1.長春中醫(yī)藥大學，長春 130117；2.長春中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院，長春 130021；3.廣州中醫(yī)藥大學深圳醫(yī)院<福田>，廣東 深圳 510006）

失眠是一種睡眠障礙，其特征是夜間難以入睡、睡眠時間不足或睡眠質(zhì)量下降，難以滿足患者的生理需求，并嚴重影響人們的日間功能活動，已成為現(xiàn)代社會中的一個普遍問題[1]。在我國，失眠的發(fā)病率高達35%，且呈逐年增加趨勢。隨著時間的推移，失眠增加了焦慮癥、抑郁癥、心血管疾病等危及自身生命安全的風險[2-5]。最近研究發(fā)現(xiàn)失眠與胃腸功能障礙存在密切關(guān)系。這些研究發(fā)現(xiàn)，失眠與胃腸功能障礙往往相互影響，形成一個惡性循環(huán)[6]。從中醫(yī)角度講，當脾氣不升、胃氣不降時，會阻礙衛(wèi)氣的正常運行，導(dǎo)致脾胃功能失調(diào)，從而干擾心神，造成心神不安引起失眠。從西醫(yī)角度講，臨床中常見的餐后飽脹不適綜合征、功能性消化不良等疾病皆可導(dǎo)致失眠的發(fā)生，然而具體機制尚未明確[7-8]。

腸道菌群，是中樞神經(jīng)系統(tǒng)和胃腸道神經(jīng)系統(tǒng)傳遞雙向信息的中間紐帶[9]，它對于維護胃腸道平衡、提高免疫應(yīng)答、以及促進營養(yǎng)吸收等生理功能起到了至關(guān)重要的作用[10]。眾多研究發(fā)現(xiàn)[11-14]，腸道菌群與失眠有關(guān)，二者可以產(chǎn)生相互作用。缺乏充足的睡眠可能會改變腸道菌群的結(jié)構(gòu)和功能，菌群及其代謝活動的失衡也可能擾亂宿主的晝夜生物節(jié)律。本文旨在以腸道菌群為研究核心，深入探討“胃不和則臥不安”的機理，從而揭示胃腸功能失調(diào)與失眠之間的內(nèi)在聯(lián)系，進而闡明疾病的發(fā)生機制，為治療失眠提供新思路。

1 論“胃不和”則“臥不安”

1.1 “胃不和則臥不安”的含義 《素問·逆調(diào)論》中言，“陽明者，胃脈也，胃者六府之海，其氣亦下行，陽明逆不得從其道，故不得臥也”，故“胃不和則臥不安”。原文意指足陽明胃經(jīng)經(jīng)脈不暢時，胃腑之氣不能循經(jīng)下行，所以不能平臥。此處的“胃”的含義指胃腑，即除胃之外還涵蓋了大腸。這與《傷寒論》的“陽明之為病，胃家實是也”中的“胃家”含義相同。此外，在同名經(jīng)脈中，足陽明胃經(jīng)與手陽明大腸經(jīng)相對應(yīng)，二者經(jīng)氣相通且首尾相連。陽明經(jīng)從頭面至足部，為多氣多血之經(jīng)，病多為實熱證，常引起熱擾神明乃至無法安眠。其次，胃與腸皆為六腑，特點為以降為順，以通為用。當胃失和降上擾心神時，可致心神不寧而引起臥不安。反之，夜寐差可致食欲減退，胃無水谷，腸不傳導(dǎo)，機體無法正常生命活動，形成惡性循環(huán)?！饵S帝內(nèi)經(jīng)太素·臥息喘逆》中注釋：“陽明者胃脈也，胃者六腑之海也，其氣亦下行，陽明逆，不得從其道，故不得臥”。由此可知，“臥不安”，可由于氣喘導(dǎo)致的不能平臥，這是一種由于生理原因?qū)е碌膹娖润w位；還可以是由于飲食不當導(dǎo)致的胃氣不和，進而引發(fā)的失眠或夜臥不安癥狀。因此，“胃不和則臥不安”實際上是對飲食不調(diào)、胃腸功能受損或胃氣失和導(dǎo)致失眠的高度概括。1.2 從腸道菌群角度探討“胃不和則臥不安” “胃不和則臥不安”是一個中醫(yī)理論，強調(diào)了脾胃功能狀態(tài)對睡眠質(zhì)量的重要影響。隨著“菌群-腸-腦”軸的提出及不斷探索，以腸道菌群為靶點調(diào)控宿主晝夜節(jié)律、改善失眠的觀點越來越受到關(guān)注，這為中醫(yī)“胃不和則臥不安”的觀點帶來了新的角度。

腸道菌群在人體內(nèi)有固定的生活規(guī)律，這些腸道微生物附著在腸道表面，以微米為跨度移動，最終回到原來位置。這說明腸道菌群存在著生物鐘，而這些腸道內(nèi)的菌群改變，不僅影響消化系統(tǒng)，還打破了原有的“生物鐘”進而影響晝夜節(jié)律。另一方面，人體的晝夜節(jié)律一旦被打破同樣也影響到了腸道內(nèi)的微生物群落變化。這種雙向的相互作用揭示了腸道菌群與宿主之間復(fù)雜而微妙的關(guān)系，突顯了維護腸道菌群平衡的重要性。近期的研究成果[15]揭示了，通過影響組蛋白去乙?；傅幕钚?，腸道菌群能夠進一步調(diào)節(jié)與代謝相關(guān)的基因表達并影響食物攝取，這一過程穩(wěn)定并調(diào)整了晝夜節(jié)律。腸道菌群系統(tǒng)參與能量轉(zhuǎn)換和營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收的這一功能，與中醫(yī)學中所描述的脾胃運化功能有著驚人的相似性。并且菌群系統(tǒng)的內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)就相當于中醫(yī)中的“脾主運化，胃主受納”，進而達到“陰平陽秘、精神乃治”的和諧狀態(tài)。當這種平衡被打破時，則會引發(fā)“胃不和”的癥狀，進而誘發(fā)“夜不能寐”的表現(xiàn)。

因此，本研究以腸道菌群為切入點，將“胃不和則臥不安”從現(xiàn)代理論研究進行闡釋，以揭示失眠發(fā)生的新機制。

2 論“腸道菌群”與“失眠”

在過去幾年中，腸腦軸成為了神經(jīng)科學和微生物學領(lǐng)域的研究熱點，涵蓋了腸道菌群、腸道的神經(jīng)系統(tǒng)，以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)。腸道菌群，也被稱為腸道微生物群落，主要是指棲息在人類胃腸道中的微生物集合。據(jù)估計，一個成年人的腸道內(nèi)大約寄生有1 000 種不同的微生物，這些微生物構(gòu)成了一個復(fù)雜且動態(tài)平衡的生態(tài)系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，最為豐富的菌群通常包括厚壁菌門（Firmicutes）和擬桿菌門（Bacteroidetes）等類別。此外，還有如變形菌綱（Actinobacteria）、放線菌綱（Actinomycetes）、梭菌綱（Clostridia）、以及疣微菌門（Verrucomicrobia）等其他重要菌類共同構(gòu)成了腸道的微生物多樣性。健康狀態(tài)下，腸道菌群組成呈動態(tài)平衡狀態(tài)[16]。越來越多的研究成果表明，腸道微生物不僅與宿主的營養(yǎng)吸收、免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)、以及疾病預(yù)防與治療有著密切關(guān)系，它們還可能直接或間接地影響宿主的晝夜節(jié)律[17]。相反，晝夜節(jié)律的異常，如睡眠周期的改變，也可能對腸道菌群的組成和多樣性造成影響。這種雙向的相互作用揭示了一個重要現(xiàn)象：腸道菌群與失眠之間可能存在著相互聯(lián)系，并且腸道菌群的調(diào)節(jié)可能成為治療失眠的新靶點[18]。

2.1 腸道菌群影響睡眠的機制 腸道菌群可以通過腸腦軸調(diào)節(jié)睡眠和精神狀態(tài)。在此過程中，腸道中的微生物通過3 條途徑產(chǎn)生雙向信息流影響大腦功能[19]。作為人體的“第二大腦”，腸道菌群通過與中樞及外周神經(jīng)系統(tǒng)的雙向交流，利用神經(jīng)、免疫和內(nèi)分泌3個通路，進而影響人類的睡眠模式[20]。

2.1.1 腸道菌群的神經(jīng)調(diào)節(jié)機制 腸腦軸是一種特殊的通信系統(tǒng)，實現(xiàn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)與腸道之間的信息雙向傳遞。腸道菌群通過產(chǎn)生各種神經(jīng)遞質(zhì)以及短鏈脂肪酸，與神經(jīng)系統(tǒng)相互作用，參與睡眠周期的調(diào)控[21]。睡眠周期的特點是交替的非快速眼動（NREM）和快速眼動（REM）睡眠。其中多巴胺（NA）作為重要神經(jīng)遞質(zhì)之一，在非快速眼動睡眠期間，基底外側(cè)杏仁核（BLA）中多巴胺（DA）的短暫增加終止了非快速眼動睡眠，并啟動了快速眼動睡眠。DA 作用于BLA 中表達多巴胺受體D2（Drd2）的神經(jīng)元，誘導(dǎo)NREM 向REM 的轉(zhuǎn)變。此外，NA 還調(diào)控時鐘神經(jīng)元影響著時鐘網(wǎng)絡(luò)和大腦睡眠中心。當然，關(guān)鍵抑制性遞質(zhì)5-羥色胺（5-HT）通過調(diào)控情緒和行為，與晝夜節(jié)律及睡眠障礙存在著密切的聯(lián)系。研究揭示，5-HT通過啟動并維持慢波睡眠（SWS）達到調(diào)整睡眠的目的。在覺醒狀態(tài)下，5-HT 通過神經(jīng)軸突末梢釋放，進而影響大腦內(nèi)特定睡眠相關(guān)物質(zhì)的合成。值得注意的是，95%的5-HT 是在腸道中產(chǎn)生的，它在腸神經(jīng)系統(tǒng)（ENS）、免疫響應(yīng)以及上皮細胞的結(jié)構(gòu)完整性調(diào)節(jié)中也扮演著重要角色。腸道菌群落能夠通過TpH1刺激來促進5-HT 的產(chǎn)生，并且其關(guān)鍵代謝產(chǎn)物如短鏈脂肪酸（SCFAs）和次級膽汁酸還能夠影響5-HT的合成。有研究發(fā)現(xiàn)，短鏈脂肪酸和膽汁酸能夠激活G 蛋白偶聯(lián)的膽汁酸受體TGR5，進而刺激5-HT 的釋放。同時，另一個重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)GABA 有促進放松和減輕焦慮的作用，作為細菌的生長因子，它能夠調(diào)節(jié)腸道菌群，改善焦慮促進睡眠。研究[22]表明，志愿者攝入100 mg GABA 后60 min 大腦中α 波活動增加，β 波活動減少，說明GABA 可能抑制大腦異常腦電波的釋放，改善睡眠。另一項研究[23]表明，由腸道菌群產(chǎn)生的GABA 有可能通過迷走神經(jīng)的傳遞，對中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）產(chǎn)生直接影響，這一過程在睡眠調(diào)控中起著關(guān)鍵作用。

2.1.2 腸道菌群的免疫調(diào)節(jié)機制 在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，包括大腦和脊髓在內(nèi)的區(qū)域，散布著一種免疫細胞被稱為小膠質(zhì)細胞。小膠質(zhì)細胞在調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的免疫反應(yīng)中起著關(guān)鍵作用，而腸道菌群則被認為能夠影響大腦的功能和行為，這種影響大部分是通過免疫系統(tǒng)實現(xiàn)的。失眠可能會引發(fā)小膠質(zhì)細胞的激活，并且與腸道菌群的改變相關(guān)。在炎癥環(huán)境中激活小膠質(zhì)細胞會釋放促炎細胞因子和其他信號分子，可能會加劇炎癥反應(yīng)，進一步影響睡眠質(zhì)量。有研究[24]表明，小膠質(zhì)細胞消耗增加了非快速眼動睡眠的持續(xù)時間，并抑制CX3CR1 的表達，減少了海馬的興奮性神經(jīng)傳遞。同時，小膠質(zhì)細胞存在M1 和M2 兩種活化表型，M1 型引起的神經(jīng)元不可逆丟失可通過激活JAK/STAT3通路促進IL-6等炎癥因子升高，引起免疫反應(yīng)，進而破壞血腦屏障增加失眠的患病風險[25]。而腸道菌群的改變可能會通過血腦屏障影響小膠質(zhì)細胞的活性導(dǎo)致睡眠模式失去節(jié)律性[26]，腸微生物群移植到正常小鼠中，誘發(fā)海馬體小膠質(zhì)細胞激活和神經(jīng)元細胞凋亡、認知衰退以及情緒失控，異常興奮等癥狀。進一步研究[27]發(fā)現(xiàn)，小鼠的空間記憶受損是由氣單胞菌的繁殖和LPS 的增加引起了炎癥反應(yīng)，使菌群代謝物丁酸水平下降，褪黑激素減少，導(dǎo)致睡眠節(jié)律性異常。晝夜節(jié)律紊亂損害了腸道菌群的平衡，并且這種損害與小膠質(zhì)細胞引起的免疫反應(yīng)相關(guān)。研究[28]表明，乳酸桿菌、雙歧桿菌和腸球菌等益生菌可以降低炎癥細胞因子水平，并對抗TLRs 造成的破壞性炎癥。失眠可以減少乳桿菌科的數(shù)量，增加炎癥反應(yīng)，使小膠質(zhì)細胞增多激活免疫反應(yīng)。不同的是，失眠還可以讓腸道疣微菌門、互養(yǎng)菌門，埃普西隆桿菌門、螺旋體門顯著升高，使T 淋巴細胞減少，自然殺傷細胞活性降低，小膠質(zhì)細胞減少，炎癥標志物（C 反應(yīng)蛋白，IL-6）增加，T 細胞端粒長度縮短。

因此，失眠可以通過小膠質(zhì)細胞引起的免疫反應(yīng)影響腸道菌群。反過來，腸道菌群也可以通過免疫調(diào)節(jié)和炎癥途徑影響睡眠。在這些相互作用中，重要的一點是腸道菌群、宿主的免疫系統(tǒng)以及失眠之間的關(guān)系是雙向的，并且可能形成一個惡性循環(huán)。

2.1.3 腸道菌群的內(nèi)分泌調(diào)節(jié)機制 腸道菌群與內(nèi)分泌系統(tǒng)之間的相互作用在很大程度上影響著人體的健康狀態(tài)，包括睡眠。腸道微生物通過分解食物中的纖維和其他成分，產(chǎn)生一系列代謝產(chǎn)物，如短鏈脂肪酸（SCFAs，如丁酸、丙酸和乙酸）。這些分子可以通過多種機制影響激素的釋放，有研究表明，SCFAs 可激活在腸道細胞和其他組織中表達的特定GPCR，如FFA2、FFA3、Olfr78 和GPR109a。這些受體的激活可以刺激包括腸內(nèi)內(nèi)分泌細胞在內(nèi)的不同細胞類型的信號傳導(dǎo)，導(dǎo)致肽酪氨酸-酪氨酸（PYY）、Ghrelin、胰島素、瘦素等激素的釋放。

其中，PYY 是一種腸道肽，表達在遠端腸道的L細胞中，這種肽可以抑制進餐后的食物攝入。通常與食欲調(diào)節(jié)和能量平衡有關(guān)，因此，它能減少饑餓感和食物攝入量。過度進食或飲食不均可能影響睡眠，而這些又與PYY 分泌的調(diào)節(jié)有關(guān)。也體現(xiàn)了中醫(yī)理論中的“胃不和則臥不安”。腸道內(nèi)的營養(yǎng)受體GPR41激活可以刺激PYY 的釋放，有研究[29]表明，在無菌小鼠中，由于缺乏正常的腸道菌群，導(dǎo)致短鏈脂肪酸（SCFAs）無法激活受體GPR41 進而影響PYY 的表達減少，無法調(diào)節(jié)飽腹感，引起失眠或入睡困難。此外[30]，利吉拉克巴卡菌LC11（LCK11）顯示出預(yù)防由高脂肪飲食（HFD）誘導(dǎo)的肥胖的能力，表現(xiàn)在體質(zhì)量增加的抑制、減少腹部和肝臟的脂肪積累以及改善血脂異常。LCK11 可以增加PYY 的轉(zhuǎn)錄和翻譯水平，并且LCK11 通過激活L 細胞中的Toll 樣受體2/核因子-κB 信號通路來促進PYY 的表達，并改善了體內(nèi)的脂質(zhì)和血脂異常，增加慢波睡眠（深睡眠）時間。

與PYY 作用相同的另一種內(nèi)分泌激素是生長激素釋放肽（Ghrelin），它是一種促食欲的腸道激素，主要由胃和十二指腸釋放，作為另一種傳遞能量狀態(tài)關(guān)鍵信息的外周信號分子，能夠在禁食狀態(tài)下增加，并增加過度進食的驅(qū)動力。GPR43 是一種營養(yǎng)感應(yīng)受體，它可抑制ghrelin 分泌減少，增加了SCFAs 產(chǎn)生有益菌，并增加了PYY。此外，微生物群來源的SCFAs 通過阻止ghrelin 介導(dǎo)的鈣流入細胞并增加ERK1/2 介導(dǎo)的磷酸化來控制飲食過度以達到增加深睡眠時間的目的。短鏈脂肪酸（SCFAs）、乳酸和雙歧桿菌和乳酸桿菌屬通過GHSR-1a 減輕Ghrelin 介導(dǎo)的信號。此外，Ghrelin 可以通過血液循環(huán)進入大腦，特別是進入下丘腦，這是控制食欲、能量消耗和身體穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵區(qū)域。通過影響Ghrelin 的水平活性，SCFAs 可以間接影響這些中樞神經(jīng)系統(tǒng)過程引起的睡眠不應(yīng)期即在最理想的狀態(tài)下也無法入睡?？偟膩碚f，健康的腸道菌群對保持神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)的平衡至關(guān)重要，這些系統(tǒng)的協(xié)調(diào)作用有助于正常的睡眠狀態(tài)。腸道菌群的不平衡可能會干擾這些系統(tǒng)的相互作用，導(dǎo)致生物鐘的混亂和失眠的發(fā)展。然而，這一領(lǐng)域的研究還處于初級階段，需要更多的臨床研究來驗證這些觀察結(jié)果，并了解腸道菌群與失眠之間的確切聯(lián)系。

2.2 失眠對腸道菌群的影響 失眠患者的腸道菌群處于失衡狀態(tài)，有害菌的增加使腸道通透性增加，導(dǎo)致炎癥和細胞因子釋放而產(chǎn)生神經(jīng)炎癥，引發(fā)腸腦軸的異常，加重失眠的發(fā)生。LIU B 等[18]研究表明，與正常對照組相比，失眠患者腸道菌群多樣性顯著下降，并且在厚壁菌門和擬桿菌門中的菌群結(jié)構(gòu)明顯改變，證明了失眠患者與健康人群的腸道菌群存在顯著差異，為以腸道菌群為靶標治療失眠提供理論依據(jù)。王瀟璐[31]認為，生物鐘紊亂會導(dǎo)致腸道菌群紊亂形成痰濕體質(zhì)，影響腸道內(nèi)免疫及代謝功能。趙國杰[32]發(fā)現(xiàn)大鼠腸道上皮屏障受到損傷腸道通透性增加是由長期晝夜節(jié)律紊亂所導(dǎo)致，進而大鼠腸道菌群結(jié)構(gòu)和組成發(fā)生改變。陸林院士團隊通過前期基礎(chǔ)總結(jié)出在睡眠剝奪疾病后，腸道屏障受損，一些菌群代謝產(chǎn)物如短鏈脂肪酸和脂多糖發(fā)生明顯改變，與正常睡眠相比，F(xiàn)/B 比值增加，腸道菌群豐度降低[18]。近年來有研究[33]表明，輪班工人通常面臨著睡眠時間較短以及晝夜節(jié)律紊亂的困擾，這些困擾會引起人體一系列的生理應(yīng)激反應(yīng)，從而對腸道微生物的組成進行改變。腸道微生物區(qū)系的改變可能會對神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)的功能造成影響，進而降低一個人應(yīng)對心理和身體壓力的能力，增大應(yīng)激性生活事件對人的負面影響。在一項實驗研究中，研究者發(fā)現(xiàn)長期的睡眠中斷會導(dǎo)致小鼠的腸道菌群的發(fā)生一定程度的變化[34-35]，如睡眠中斷頻次多的小鼠腸道微生物較頻次少的小鼠腸道微生物，其中乳酸桿菌明顯減少，擬桿菌、腸球菌和瘤胃菌的數(shù)量顯著增加。實驗研究[36]發(fā)現(xiàn)，益生菌NVP-1704 是一種從健康人體腸道菌群中分離出來的乳酸桿菌和雙歧桿菌的混合物，可以通過調(diào)節(jié)腸道免疫反應(yīng)和腸道菌群組成來緩解小鼠的焦慮抑郁和失眠狀態(tài)。可見，失眠后腸道內(nèi)有益菌數(shù)量減少、相對豐度降低，有害菌群數(shù)量增度、相對豐度增加，在菌群結(jié)構(gòu)及數(shù)量上皆發(fā)生了改變，進一步表明失眠與腸道菌群異常關(guān)系密切。

3 總結(jié)與展望

綜上，腸道菌群結(jié)構(gòu)失衡可以導(dǎo)致晝夜節(jié)律失調(diào)與睡眠紊亂的發(fā)生。反之，宿主睡眠時間減少或晝夜節(jié)律紊亂也會導(dǎo)致生理應(yīng)激反應(yīng)，改變宿主正常的腸道菌群。而過食肥甘辛辣生冷、暴飲暴食等引起腸道內(nèi)菌群破壞，促使腸道內(nèi)炎癥反應(yīng)、代謝紊亂和免疫功能受損，改變神經(jīng)遞質(zhì)的代謝，引起神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙，從多種途徑影響睡眠，這與“胃不和則臥不安”的發(fā)病機理相一致。因此，某些被確定為“精神生物制劑”的益生菌可以調(diào)節(jié)微生物-腸道-大腦軸，作為一種干預(yù)手段，已被廣泛運用于失眠、抑郁等精神疾病的臨床防治中。目前，宏基因組測序、糞菌移植、16SrRNA 擴增子測序等現(xiàn)代生物手段為腸道微生物與失眠的機制研究提供了有利條件。用現(xiàn)代生物技術(shù)闡明與中醫(yī)理論相關(guān)的作用機理，為失眠疾病的治療提供新思路。