王一帆，陳曉風，魏蔚，白琛，王君宜，李泓瑤，郭蓉娟

（1.北京中醫(yī)藥大學東方醫(yī)院，北京 100078； 2.云南中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院，云南 昆明 650021； 3.北京中醫(yī)藥大學東方醫(yī)院 心身醫(yī)學科，北京 100078）

睡眠障礙表現(xiàn)為睡眠-覺醒周期啟動和維持過程中功能紊亂，包括失眠、睡眠相關呼吸障礙、晝夜節(jié)律紊亂、異態(tài)睡眠、睡眠相關運動障礙、睡眠相關內(nèi)科和神經(jīng)疾病等。睡眠障礙與代謝疾病、炎癥疾病、心血管疾病、神經(jīng)精神疾病等相關，是一個未受到充分重視的公共衛(wèi)生問題[1-2]。2019 年新型冠狀肺炎的大流行進一步加劇了睡眠問題[3]，全球睡眠障礙患病率達48%[4]。

由于在醫(yī)院和基層醫(yī)療衛(wèi)生機構中常常被忽視，睡眠障礙患者往往缺乏有效的治療[1]。臨床治療睡眠障礙仍以作用于γ - 氨基丁酸（γ-aminobutyric acid, GABA）受體的鎮(zhèn)靜催眠藥苯二氮?類和非苯二氮?類藥物為主，但由于對心理或生理耐受、藥物依賴及不良反應的擔憂[2]，不少患者并不能規(guī)范使用鎮(zhèn)靜催眠類藥物。而作為睡眠障礙一線治療的認知行為療法，也因患者的依從性及醫(yī)生的溝通時限不能很好地推廣[1-2]。因此，目前睡眠障礙的治療方案不能滿足臨床需求，亟須更多新療法。

既往對睡眠障礙的機制研究多集中在中樞神經(jīng)方面[5]。隨著測序和多組學分析技術的發(fā)展，腸道微生物群在疾病中的作用逐漸受到重視。腸道微生物參與腸腦軸的功能反應，在腸道與大腦的信息交流中發(fā)揮著非常重要的作用[6]，形成了微生物-腸-腦軸（microbiota-gut-brain-axis, MGBA）。近年來研究發(fā)現(xiàn)睡眠-覺醒周期的啟動和維持不僅受中樞系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，而且還受MGBA 的影響[7]。

1 睡眠障礙與MGBA

臨床研究顯示失眠障礙患者或急性睡眠剝奪（sleep deprivation, SD）受試者較健康人群存在腸道菌群α 多樣性和β 多樣性的降低，厚壁菌門與擬桿菌門的比值降低，擬桿菌增加[8-9]。動物研究也有一樣的趨勢，睡眠不足的小鼠結腸微生物群的多樣性和豐富度降低，包括阿克曼菌、擬桿菌和糞桿菌等有益菌[10]。一項動物研究顯示，腸道微生物群的耗竭能夠增加SD 小鼠在黑暗環(huán)境中的非快速眼動（non-rapid eye movement, NREM）睡眠和快速眼動（rapid eye movement, REM）睡眠時間，并且伴隨從NREM 到REM 的頻繁過渡[11]。移植阻塞性睡眠呼吸暫停（obstructive sleep apnea, OSA）腸道菌群的小鼠出現(xiàn)具有OSA 特征的嗜睡現(xiàn)象，增加睡眠時間和睡眠頻率，表明睡眠障礙可以由異常的腸道菌群介導[12]。一項系統(tǒng)綜述和薈萃分析表明，食用益生菌或后生元能顯著降低匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)（pittsburgh sleep quality index, PSQI）評分，改善睡眠質(zhì)量[13]?？梢?，腸道菌群可以通過MGBA 直接或間接地有助于睡眠的調(diào)節(jié)，可能在睡眠障礙的病因和發(fā)病機制中起關鍵作用[11,14]。調(diào)節(jié)腸道菌群可能是開發(fā)新的睡眠障礙療法的一個有潛力的途徑。

針對MGBA 治療睡眠障礙的微生態(tài)制劑應運而生。廣義的微生態(tài)制劑指用于提高人類、畜禽宿主或植物寄主健康水平的人工培養(yǎng)菌群及其代謝產(chǎn)物，或促進宿主或寄主體內(nèi)正常菌群生長的物質(zhì)制劑的總稱[15]。目前研究中所用微生態(tài)制劑包括益生菌、益生元、合生元、后生元、菌群移植，筆者將其治療睡眠障礙的研究進展綜述如下。

2 微生態(tài)制劑治療睡眠障礙的研究現(xiàn)狀

2.1 益生菌

具有精神或神經(jīng)系統(tǒng)疾病健康益處的益生菌通常被稱為精神生物，可能通過靶向MGBA 來改善睡眠[16-17]。針對睡眠障礙的益生菌研究以乳桿菌和雙歧桿菌為主，具體研究中有單純服用活菌或活菌發(fā)酵食物2 種方式。臨床研究以單純服用活菌為主，有單種菌或混合菌。臨床研究顯示服用植物乳桿菌PS128 能改善失眠癥患者或高壓力信息技術專家的抑郁癥狀和睡眠質(zhì)量[18-19]。一項臨床研究表明，在慢性考試壓力期間，患者食用雙歧桿菌或干酪乳桿菌菌株Shirota 可改善睡眠質(zhì)量和持續(xù)時間，增加第1 個睡眠周期的Delta 功率，延長N3 睡眠時間[20]。服用含有發(fā)酵乳桿菌LF16、鼠李糖乳桿菌LR06、植物乳桿菌LP01 和長雙歧桿菌的益生菌混合物6 周，可以通過改善情緒和睡眠質(zhì)量的各個方面來改善心理健康[21]。一項為期8 周的雙盲安慰劑對照試驗顯示，患者服用羅伊氏乳桿菌NK33 和青少年雙歧桿菌NK98 的混合物NVP-1704 能降低PSQI評分和失眠嚴重程度指數(shù)，增加雙歧桿菌科和乳酸桿菌科，減少腸道微生物群組成中的腸桿菌科[22]。WEST 等[23]比較了服用嗜酸乳桿菌DDS-1 或動物雙歧桿菌亞種UABla-12 對壓力的作用，提示兩者均可以改善壓力的生物學影響，UABla-12 也可以改善睡眠質(zhì)量，且UABla-12 菌株在糞便恢復方面引起了更大的倍數(shù)變化。服用產(chǎn)GABA 的特性菌株制得的復合益生菌制品2 周能降低PSQI 評分，改善睡眠質(zhì)量[24]。

動物研究中發(fā)現(xiàn)，服用發(fā)酵乳桿菌PS150 可以顯著降低小鼠的睡眠潛伏期并增加睡眠持續(xù)時間，具有特異性改善睡眠的作用，可能與增加小鼠下丘腦抑制性神經(jīng)遞質(zhì)腺苷1 受體的基因表達有關[25]。PS150 還可恢復小鼠首夜效應下的NREM 睡眠長度，引起糞菌中丹毒絲菌、放線菌和紅蝽菌的表達顯著增加[26]。短乳桿菌DL1-11 是一種具有高GABA 生產(chǎn)能力的菌株，動物研究證實服用短乳桿菌DL1-11發(fā)酵的牛奶可以延長睡眠時間、縮短睡眠潛伏期，可能通過調(diào)節(jié)腸道菌群、增加短鏈脂肪酸水平改善睡眠[27]。使用短乳桿菌ProGA28 可減輕與壓力相關的睡眠障礙，縮短睡眠潛伏期，延長安靜睡眠時間，這可能與副交感神經(jīng)活動增加和焦慮樣行為減少有關[28]。

以上研究表明益生菌可以改善睡眠障礙，尤其是壓力、應激伴隨的睡眠障礙。未來的研究應該探索益生菌在失眠、晝夜節(jié)律失調(diào)、夜班、時差和其他睡眠障礙中的療效。

2.2 益生元

益生元是一種不可消化的化合物，可通過腸道微生物的代謝，調(diào)節(jié)腸道微生物群的組成和/或活性，常見的益生元有菊粉、低聚果糖、低聚半乳糖（Galactooligosaccharides, GOS）、人乳低聚糖、聚葡萄糖（Polydextrose, PDX）等[29]。益生元的研究以GOS和PDX 組合居多。COLOMBO 等[30]研究表明，服用添加益生元（PDX 和GOS）的嬰兒配方奶粉可改善嬰兒睡眠-覺醒模式，延長嬰兒的小睡時間，并保持白天清醒狀態(tài)，可能與雙歧桿菌和毛螺菌的顯著增加有關，因為該細菌家族可產(chǎn)生丁酸鹽。

THOMPSON 團隊[14,31-32]致力于益生元奶粉（GOS和PDX）的研究，研究發(fā)現(xiàn)大鼠在生命早期服用益生元奶粉，可改善大鼠睡眠剝奪、急性應激源（尾部電擊）或慢性節(jié)律紊亂暴露后NREM 睡眠和REM 睡眠質(zhì)量，穩(wěn)定腸道微生物α 多樣性和晝夜節(jié)律。其機制可能是增加大鼠腸道青春雙歧桿菌和柔嫩梭菌的相對豐度，改善膽汁酸代謝譜[31-32]，減少大鼠腸道微生物群酮類固醇代謝物，減弱神經(jīng)活性類固醇信號轉(zhuǎn)導來改善睡眠[7]。THOMPSON 團隊[14,32]發(fā)現(xiàn)脫鐵桿菌、魯米尼梭菌5 和?；悄懰崤c較長的NREM 睡眠時間存在顯著的線性關系，魯米尼梭菌5和牛黃膽酸與核心體溫節(jié)律恢復明/暗周期有關[14]。以上研究證明了益生元在治療睡眠障礙方面的潛力。

2.3 合生元

合生元由益生菌菌株和益生元食品組成。合生元治療睡眠障礙的研究較少，一項隨機臨床試驗顯示，服用含有菊粉、嗜酸乳桿菌LA-5 和動物雙歧桿菌BB-12 的合生元冰淇淋補充劑30 d 有利于調(diào)節(jié)腸道微生物群，可改善接受5 d 野外訓練的健康年輕軍人的緊張和嗜睡[33]。該研究顯示，益生元菊粉的使用可能與不動桿菌屬的增加有關，益生菌可能通過促進褪黑素和/或色氨酸的新陳代謝，促進雙歧桿菌豐度增加，增加丁酸鹽的產(chǎn)生發(fā)揮緩解嗜睡的作用。

2.4 后生元

國際益生菌和益生元科學協(xié)會在《Nature Reviews》子刊上發(fā)表了關于后生元的定義和范圍的共識聲明，指出后生元是對宿主健康有益的無生命微生物和/或其成分的制劑[34]。使用益生菌、益生元或合生元治療某些疾病時，可能會出現(xiàn)效果不佳或是起效過慢的情況，這是因為益生菌在進入人體消化道后需要完成定植，通過競爭胃腸道黏附位置、平衡腸道菌群，才能達到促進身體健康的功效。研究人員發(fā)現(xiàn)直接采用活菌的代謝成分、菌體本身或裂解產(chǎn)物在一些情況下可以更快、更好地產(chǎn)生有益效果，將其命名為后生元[16]。相較于益生菌和益生元，后生元有自己獨特的優(yōu)勢：滅活菌有更高的安全性；能更快速地發(fā)揮作用；無使用人群限制；更穩(wěn)定，易保存；使用更靈活。

NISHIDA 等[35]發(fā)現(xiàn)，給予熱滅活的加氏乳桿菌CP2305 24 周，顯著改善了慢性壓力學生的睡眠障礙，減弱了應激誘導的雙歧桿菌下降和應激誘導的鏈球菌升高。服用熱滅活腸定植加氏乳桿菌CP2305 可以緩解參加尸體解剖課程醫(yī)學生的壓力和睡眠質(zhì)量，在男性中改善睡眠質(zhì)量較明顯，表現(xiàn)為縮短睡眠潛伏期、增加睡眠持續(xù)時間，提高了糞便普通擬桿菌和長鏈多瑞亞菌的比例。MATSUDA等[36]報道，口服羅伊氏乳桿菌的代謝產(chǎn)物麥角硫酮可增加抑郁癥模型大鼠的REM 睡眠時間。短乳桿菌發(fā)酵γ-氨基丁酸可增加咖啡因誘導的黑腹果蠅的睡眠時間[37]。根據(jù)腦電圖（Electroencephalogram,EEG）分析結果，膳食補充熱殺滅短乳桿菌SBC8803可減少小鼠白天NREM 時間，延長夜間活動時間，調(diào)節(jié)小鼠晝夜節(jié)律運動和睡眠節(jié)律。大鼠腦電圖EEG分析顯示，LB-GABA 增加咖啡因誘導的失眠大鼠53%θ 波和59%δ 波，增加63% NREM 睡眠時間，導致睡眠時間延長35%[37]。

綜上所述，后生元也有改善睡眠障礙的潛力。由于后生元的安全性高、適用性廣、穩(wěn)定性高的優(yōu)勢，較其他微生態(tài)制劑有更廣泛的應用前景。目前關于后生元的確切作用機制尚未完全闡明，期待更多的研究闡明后生元的功能特性。

2.5 腸道菌群移植

腸道菌群移植有糞菌移植（fecal microbiota transplantation, FMT）和洗滌微生物群移植（washed microbiota transplantation, WMT）2 種方式。FMT 是一種將整個微生物群落轉(zhuǎn)移到接受者腸道中治療疾病的方法。一項系統(tǒng)綜述報告稱，F(xiàn)MT 可以改善自閉癥譜系障礙（autism spectrum disorder, ASD）患者的易怒、多動和嗜睡癥狀[38]。一項觀察性臨床研究顯示，F(xiàn)MT 可改善功能性胃腸疾?。╢unctional gastrointestinal disorders, FGIDs）患者的睡眠相關癥狀[39]，表明FMT 對睡眠有改善作用。

WMT 在FMT 技術上發(fā)展而來。WMT 可以基于智能糞菌分離系統(tǒng)，對健康供體糞便完成菌群分離、漂洗，去除寄生蟲卵、糞便顆粒和真菌，從而顯著減少與FMT 相關的不良反應[40]。這種洗滌制劑可以提供精確劑量的富集微生物，相較于傳統(tǒng)糞菌液的制備方法，具有更安全、更精確、更可控的特點。PAN 等[41]的回顧性研究顯示，WMT 可以改善ASD 癥狀，降低兒童睡眠紊亂量表評分，改善睡眠質(zhì)量。

菌群移植對于睡眠障礙的研究較少，目前僅有其他疾病伴隨睡眠障礙的相關研究。從以上ASD、FGIDs 的研究可以看出，菌群移植是一個治療睡眠障礙的新途徑，但由于其操作的復雜性，不易在睡眠障礙的治療中開展。WMT 技術的出現(xiàn)使菌群移植的精準化成為可能，但仍需要更多的研究確保有效性和安全性。此外，如何匹配合適的受體、配體也是一個技術優(yōu)化的方向。

3 小結

目前微生態(tài)制劑中益生菌治療睡眠障礙的研究最多，以乳桿菌和雙歧桿菌為主。益生元與合生元的研究以食品添加為主，目前尚未有很好的臨床證據(jù)。后生元可能在治療睡眠障礙方面具有更大潛力。微生態(tài)制劑治療睡眠障礙的機制尚不清楚。益生菌需要定植在腸黏膜，可能通過競爭營養(yǎng)、產(chǎn)生抗菌化合物或調(diào)節(jié)宿主免疫來改變腸道菌群，益生元能為腸道益生菌提供養(yǎng)分，促進其繁殖，兩者可能通過MGBA 調(diào)節(jié)睡眠[16]。MGBA可能通過迷走神經(jīng)對睡眠產(chǎn)生直接影響，或通過內(nèi)分泌、代謝和免疫途徑等間接途徑調(diào)控睡眠[42]。后生元也可以通過對微生物組的有益調(diào)節(jié)，增強上皮屏障功能，調(diào)節(jié)免疫反應和全身代謝，或通過神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)控睡眠[34]。

綜上所述，微生態(tài)制劑通過調(diào)節(jié)腸道菌群治療睡眠障礙仍處在探索階段，用于臨床治療仍面臨巨大的挑戰(zhàn)。目前的研究僅限于小樣本研究，需要更多大樣本、多中心、高質(zhì)量的研究以取得更可靠的結論。此外，仍有一些技術瓶頸需要突破，如菌群移植需要確定影響睡眠的關鍵菌株，明確“健康”微生物的組分和標準。微生態(tài)制劑治療睡眠障礙仍然值得期待，利用微生物測序和微生物培養(yǎng)技術，有助于發(fā)現(xiàn)睡眠/覺醒調(diào)節(jié)中的特定微生物物種，未來的研究也許有能力篩選和分類微生物群，如覺醒細菌、NREM 睡眠細菌和REM 睡眠細菌。值得欣喜的是，光遺傳學方法已被用于精確控制微生物中細菌基因的表達，實現(xiàn)腸道細菌代謝的定量和時間控制[43]，有望為調(diào)控腸道菌群治療睡眠障礙帶來新的突破。