本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
我最初于2008年11月2日在博客上发表了这篇文章。您真的需要阅读原始帖子中的评论,以及此帖子底部的“相关”帖子,因为这个故事引起了一些关注 - 随后进行了大量的讨论。
如果您居住在(美国的大部分地区)以及许多其他国家/地区,您已于昨晚(或上周)将时钟调慢了一个小时。这将如何影响您和其他人呢?
一种可能性是,明天早晨您心脏病发作的可能性低于一年中任何其他星期一。为什么?让我尝试用尽可能简单的方式来解释(希望过度简化不会导致无法容忍的不准确程度)。
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几乎所有(至少是多细胞)生物体中的几乎所有生化、生理和行为参数都表现出昼夜(每日)节律,其中大多数都直接受昼夜节律时钟(或更准确地说,受昼夜节律系统)驱动。这是一张古老而著名的图表,显示了人体中各种生理功能的峰值(顶峰期)
它可能有点模糊,但您可以看到与心血管功能相关的大多数峰值都位于下午。您在深夜看到的顶峰期是针对诸如“收缩期持续时间”和“舒张期持续时间”之类的,这意味着夜间心率较慢。同样,我们在睡觉时血压也较低。
黎明时分,心率和血压逐渐升高。这是昼夜节律时钟驱动血浆肾上腺素和皮质醇逐渐升高的直接结果。所有这四个参数(心率、血压、肾上腺素和皮质醇)在大约黎明时分同时升高,并在早晨,当我们自然醒来时达到一个小的峰值
这种升高使身体为觉醒做好准备。醒来后,心脏参数有所稳定,然后在一整天中缓慢升高,直到在傍晚达到峰值。
由于在大多数健康人中,这四条曲线往往相似且同步,因此为了更容易和更清楚地观察变化,让我们只关注早晨的皮质醇曲线,并理解心脏将通过心率和血压的同时升高来响应。这就是当我们允许自己自然醒来时一天的样子
但是我们中的许多人没有每天自然醒来的奢侈。我们使用闹钟代替。如果我们每天都在完全相同的时间设置闹钟(即使在周末),在大多数情况下(在城市地区比农村地区更可能),我们的昼夜节律系统将与每日时间信号 - 闹钟铃声 - 以特定的相位关系同步。这通常意味着心血管参数的升高将在闹钟响起之前开始,但不会完全达到自然觉醒时的峰值
问题是,我们中的许多人在周末不设置闹钟。我们在周六和周日让自己自然醒来,这使得我们的昼夜节律时钟开始漂移 - 缓慢地相位延迟(因为对于我们大多数人来说,自由运行周期略长于24小时)。因此,在星期一,当闹钟响起时,皮质醇、心率和血压的逐渐升高将不会像前一周那样进行得那么远。闹钟铃声将启动昼夜节律时钟的重置过程 - 但那是长期效应(可能需要几天才能完成,或更长时间。)。
短期效应更为显着 - 闹钟铃声是一种环境压力源。结果,肾上腺素和皮质醇(两种应激激素)将立即且显着地飙升,导致血压和心率瞬间急剧升高。如果心脏已经受损,这种心血管参数的急剧升高可能会导致心脏病发作。这解释了两个事实:1)星期一心脏病发作的频率高于一周中的其他日子,以及2)早晨醒来时心脏病发作的频率高于一天中的其他时间
现在让我们看看明天,即时间变化后的第二天会发生什么。在周末,当您睡懒觉时,您的昼夜节律系统会稍微漂移,平均相位延迟约20分钟(请记住,这是一个平均值 - 人类自由运行昼夜节律周期的数值变化很大)。因此,明天早晨您的心血管参数开始升高的时间比上周晚约20分钟。但是,您的闹钟将比上周晚整整一个小时响起 - 让您平均有40分钟的优势。与一年中的任何其他星期一相比,您的心脏将更好地为听到铃声的压力做好准备
现在让我们快进六个月到明年三月或四月的“提前入春”周末。您的昼夜节律系统在周末延迟约20分钟。最重要的是,在那个星期一,您的闹钟将比前一周早一个小时响起。因此,您的心血管系统比平时落后更多(80分钟)。闹钟压力的影响将因此更大 - 血压和心率的升高将比平时更快更大。因此,如果您的心脏在某种程度上已经受损,那么在那个星期一您患心肌梗塞的几率将高于一年中的任何其他日子
这就是昼夜节律理论所暗示的 - 星期一心脏病发作的数量多于一周中的其他日子(周末最低),在“提前入春”时间变化后的星期一心脏病发作的数量最多,而在“推迟入秋”时间变化后的星期一心脏病发作的发生率最低。
几天前,一篇简短的论文发表,测试了该理论预测,发现它完全正确(Imre Janszky 和 Rickard Ljung,2008年10月30日,夏令时转换与心肌梗塞发生率,《新英格兰医学杂志》,第 359 卷:1966-1968 页,第 18 期。)。作者查看了瑞典在很长一段时间内的大量心脏病发作数据集,发现(如果您查看数字)星期一心脏病发作的数量最多,高于一周中的其他日子(是的,周末的数字最低),在“提前入春”时间变化后的星期一,心脏病发作的数量最多,高于前后两周的星期一,而在“推迟入秋”时间变化后的星期一,心脏病发作的发生率最低,低于前后两周的星期一
因此,昼夜节律理论的预测完全且清晰地正确。但我对作者从数据中得出的结论感到震惊。他们写道
我们研究结果最合理的解释是睡眠剥夺对心血管健康的不利影响。根据实验研究,这种不利影响包括交感神经活动的优势和促炎细胞因子水平的升高。3,4 我们的数据表明,脆弱人群可能会受益于避免生物节律的突然变化。
有人认为,西方社会的人们长期处于睡眠不足的状态,因为20世纪的平均睡眠时间从9.0小时减少到7.5小时。4 因此,重要的是要检查我们是否可以通过延长睡眠时间来获得有益效果。秋季时间调整后,额外睡眠的可能性似乎对第一个工作日具有保护作用,这一发现很有趣。星期一是与急性心肌梗塞风险最高的日子,人们认为开始新的工作周的精神压力和活动增加是原因。5 我们的结果提出了另一种可能性,即星期一急性心肌梗塞的发生率过高还有另一个与睡眠相关的因素。睡眠日记研究表明,周末的就寝时间和起床时间通常比工作日晚;一周的第一个工作日较早的起床时间和随之而来的轻微睡眠剥夺可能被假设为对某些人的心血管产生不利影响。对于退出夏令时的过渡,这种影响将不那么明显,因为它允许额外的睡眠。有必要进行研究,以检查更稳定的每周早晨起床和晚上睡觉模式,或者星期一稍晚的起床时间是否可以预防一些急性心肌梗塞。
在新闻稿中的引述中,他们也说了同样的话,所以这不是巧合
“人们一直认为这主要是由于新工作周之前的压力增加,”Janszky 博士说。“但也许这也与周末昼夜节律变化引起的睡眠中断有关。”
Isis 博士已经注意到这一点并得出了正确的结论。然后她接着说了一些切中要害的话
当然,我的第一个想法是,当我们被剥夺睡眠一小时时,所有其他时间又会怎样呢?半夜醒来喂养 Isis 宝宝是否有可能导致 Isis 博士早日去世?如果是那样,Isis 宝宝可以饿死。但是,这是《新英格兰医学杂志》,Isis 博士赞赏在此处发表文章的作者天生需要在其作品中包含一些临床适用性。
作者在她的博客上回应了 Isis 博士的评论,并说,除此之外
我们想知道您是否曾经尝试在某处发表研究信。引文数量(最多 5 个!)和字数受到严格限制。当然,我们熟悉关于昼夜节律和心血管生理学的研究。根本没有空间谈论比我们实际做的更多的生物节律。
但是他们写的东西背叛了,即使他们熟悉昼夜节律文献,他们也并没有真正理解它。任何有昼夜节律背景的人都不会推测人们对压力重重的一周的自觉期望是星期一早晨心脏病发作的原因。让我尝试解释为什么我在他们提出的两点上不同意(其中一点我的不同意程度更强烈)。
1) 睡眠剥夺。明确区分急性和慢性睡眠剥夺非常重要。一天中任何给定时间的睡意都由两个过程决定:一个稳态驱动,它取决于一个人在前一段时间内的睡眠量,以及睡意的昼夜节律门控,即,一天中的哪个时间最容易入睡。睡眠剥夺仅影响稳态驱动,与昼夜节律时间无关。
像大多数其他动物一样,人类在急性睡眠剥夺方面具有极大的灵活性和弹性。我们大多数人都曾为了考试熬夜,或者整夜狂欢而没有不良影响 - 您只需在第二天或下一个周末补觉,您就没事了。Isis 博士不会因为她的宝宝在晚上多次叫醒她而去世。这都是正常人类生态的一部分,人类生理学已经适应了这种每天睡眠机会的变化。
慢性睡眠剥夺是完全不同的动物。这意味着您日复一日、周复一周、月复一月、年复一年地睡眠不足,很少或从未补上您的睡眠债(“补觉”)。结果,您的认知功能会受到影响。如果您是学生,您将难以理解和记住材料。如果您是“创意阶层”的一部分,您的创造力就会降低。如果您是科学家,您可能不太能够清楚地思考您所有的实验、您的数据和您的结论。无论您做什么工作,您都会犯更多错误。您可能会在驾驶时发生微睡眠事件并在车祸中丧生。您的免疫系统会受到损害,因此您会不断地打喷嚏和感冒,并且可能更容易患上其他疾病。
是的,长期的慢性睡眠剥夺最终可能会损害您的心脏,以至于您更容易患上心脏病。这意味着您更有可能患上心脏病发作,但对心脏病发作的时间没有影响 - 是您身体的自然昼夜节律与通过非常苛刻的压力源 - 闹钟 - 施加的社会节律之间的不匹配决定了时间。多年睡眠不足意味着您更有可能患上心脏病发作,但无法确定何时。仅仅失去一个小时的睡眠肯定不会有任何影响。
因此,论文中呈现的数据与睡眠剥夺无关。
2) 细胞因子。这些是参与免疫系统中细胞间信号传导的小分子。像其他所有事物一样,它们以昼夜节律方式合成。但它们的作用缓慢。也许它们在某些情况下(例如,长期炎症)对心脏的逐渐损害中起着很小的作用,因此它们可能在增加心脏病发作风险方面发挥作用。但它们在心脏病发作的时间安排中不起作用。因此,它们不可能是本文中提出的数据的因果因素,这些数据仅关于时间安排,而不是根本原因。数据没有说明谁会患心脏病发作以及为什么,只说明如果您患病,何时会患病。
如果我受委托撰写关于睡眠剥夺的全面综述,我可能不得不强迫自己仔细研究令人沮丧地复杂和含糊不清的细胞因子文献,以便在综述的第 27 页某个位置的副标题下写几段简短的段落。
如果我受到严格的字数限制并且需要展示他们在本文中显示的数据,我根本不会浪费空间提及“细胞因子”这个词(坦率地说,我甚至不会想到这样做),因为它在一般心脏病发作的潜在原因列表中排名靠后,并且与心脏病发作的时间安排完全无关,因此与本文无关。
所以,他们做了这项研究很好。它证实并用清晰的数字说明了昼夜节律界“每个人都知道了几十年”的事情。但他们对数据的解释是不正确的。这是一项纯粹的生物钟学研究,但他们选择将其作为自己宠物项目的一部分呈现,并极力试图与他们最喜欢的分子细胞因子建立某种联系,尽管没有任何理由建立这种联系。钉子:遇到锤子。
他们以虚假的侮辱、傲慢和不恰当的方式/语气回应 Isis 博士,这对我来说在职业上很重要,他们对科学博客的作用和语气的误解也是如此,因此我将在以后的单独帖子中重新审视这个问题。我保证。这很重要。
但回到夏令时。首先,让我(再次)请您查看Larry 去年的帖子,您将在其中找到许多有用的信息和链接。重要的是要记住,夏令时本身不是问题 - 真正令人困扰的是每年两次的时间变化。
另一个需要记住的重要事项是,夏令时是在过去世界看起来非常不同的时代建立的。在只有极少数人口仍然从事(相当自动化和机械化)农业的时候,当电力更多地用于照明以外的其他事物时(更不用说即使是今天简单的白炽灯泡也比过去更节能,更不用说今天可用的所有新型超高效灯泡了),当从事第二班和第三班工作的人比以前更多时,当更多的人按照自己的时间表工作时 - 夏令时的整个想法不再有任何意义。
即使最初夏令时为经济节省了一些能源(这值得怀疑),但它不再这样做。而交通事故和心脏病发作的社会成本现在远高于我们理论上可能节省的任何能源。
此外,现在看来,昼夜节律时钟比我们过去认为的更难调整。即使是那一个小时的变化也可能需要几周的时间来适应,因为它不仅仅是一个单独的时钟,而是一个系统 - SCN 中的主要起搏器可能会在几天内发生变化,但整个系统将在一段时间内不同步,因为肝脏和肠道中的外周时钟可能需要几周的时间才能赶上 - 导致其他疾病的更大可能性,例如,胃溃疡。
社会线索(包括闹钟)可能不像我们以前认为的那样是好的同步因子,尤其是在自然光照仍然具有深刻影响的农村地区。
最后,一年中的两个时间变化日对患有双相情感障碍和季节性情感障碍的人的打击尤其严重 - 这并非少数群体,当然也不值得在夏令时的概念中找到任何积极因素。我们应该选择一个时间并坚持下去。正是这种转变使社会付出的代价远远超过了夏令时的任何潜在好处。
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