Warum sollten Sie sterben, wenn Sie nicht schlafen? Der tödliche Killer sitzt im Darm

Eine Studie an Fruchtfliegen zeigt: Langes Aufbleiben schadet nicht nur dem Gehirn, sondern auch dem Darm. Glücklicherweise kann vor dem Tod alles wiederhergestellt werden.

Autor: Peng Zhiping und Chen Tianzhen

Kürzlich verstarb ein 1998 geborener Pinduoduo-Mitarbeiter plötzlich spät in der Nacht auf dem Heimweg, was erneut Diskussionen über das 996-Arbeitsmodell von Internetunternehmen auslöste. Ob wir nun rund um die Uhr arbeitende Unternehmensmitarbeiter oder Studenten sind, viele von uns leiden unter chronischem Schlafmangel.

Noch erschreckender ist, dass viele junge Menschen nach einem Tag harter Arbeit dem Fluch verfallen, aus Rache lange aufzubleiben, Fernsehserien anzuschauen, Romane zu lesen, Spiele zu spielen … als ob sie sich Freizeit verdienen würden, solange sie nicht schlafen. Wir wissen nicht, dass das Leben, genau wie die Fernsehserie in unseren Händen, mit einer Geschwindigkeit von 1,5-mal schneller vorbeizieht.

Viele Menschen wissen, dass Schlafmangel tödlich sein kann, aber warum ist das so? Aber es ist sehr merkwürdig. Eine im Juni 2020 in der Fachzeitschrift Cell veröffentlichte Studie scheint jedoch eine Antwort geliefert zu haben:

Durch Forschungen an Fruchtfliegen haben Wissenschaftler der Harvard Medical School herausgefunden, dass die tödlichen Auswirkungen von Schlafentzug nicht im Gehirn liegen, sondern in der Ansammlung einer Substanz namens „reaktiver Sauerstoff“ im Darm. Noch überraschender ist, dass es den Fruchtfliegen auch dann gut geht, wenn sie nicht schlafen, wenn diese Substanzen entfernt werden, beispielsweise indem man sie mit Antioxidantien neutralisiert. Ihre Lebensdauer ist die gleiche wie bei normalen Fliegen. ——Das führt unweigerlich dazu, dass sich die Leute fragen: Gibt es überhaupt noch Hoffnung für diejenigen von uns, die lange aufbleiben?

Tödlicher Schlafentzug

Tatsächlich können die Folgen von Schlafmangel genauso tödlich sein wie die Folgen von Nichtessen, die schwerwiegender und unmittelbarer sind, als Sie denken. Vollständiger Schlafentzug innerhalb kurzer Zeit kann tödlich sein, und langfristiger Schlafmangel kann außerdem zu einem „Schlafdefizit“ führen und Herzkrankheiten, Bluthochdruck, Diabetes und andere Krankheiten verursachen.

Dies haben Wissenschaftler bereits vor langer Zeit durch Tierversuche herausgefunden. Das erste Experiment war ziemlich grausam: 1894 ließ die russische Biochemikerin Maria Manaseina zehn Hunde im Labor fünf Tage hintereinander ohne Schlaf herumlaufen, und alle starben. Doch sind diese Todesfälle lediglich auf Schlafmangel zurückzuführen oder spielt auch Überarbeitung eine Rolle? Für Wissenschaftler ist es schwierig, das zu beurteilen. Sie versuchten, die verschiedenen Faktoren, die den Schlaf beeinflussen, mithilfe sinnvollerer Experimente voneinander zu trennen.

In den 1980er Jahren entwickelte Allan Rechtschaffen von der Universität Chicago ein sanfteres Experiment: Er brachte Mäusepaare in speziell konstruierten Käfigen unter und weckte sie genau dann auf, wenn sie einschlafen wollten, um die störenden Auswirkungen einer Überstimulation zu verringern. Mit der Zeit bekamen die Mäuse ein struppiges Fell, magerten ab und starben nach etwa 15 Tagen. Die normale Lebensdauer von Mäusen beträgt 2 bis 3 Jahre.

Welche Auswirkungen hat Schlafentzug auf den Menschen? Im Jahr 2003 nahmen Forscher der University of Pennsylvania 48 gesunde erwachsene Männer und Frauen als Versuchspersonen zusammen und führten ein 14-tägiges Schlafentzugsexperiment durch. Das Experiment mit vollständigem Schlafentzug erforderte, dass die Probanden drei aufeinanderfolgende Nächte wach blieben. Die anderen wurden in drei Gruppen aufgeteilt, die jeweils 4, 6 und 8 Stunden pro Nacht schliefen. Die Ergebnisse zeigen, dass sich das Schlafdefizit weiter anhäuft:

Wenn Sie sechs Stunden oder weniger schlafen, weist Ihr Gehirn dieselben kognitiven Defizite auf, als hätten Sie zwei Nächte lang nicht geschlafen. Das heißt, dass selbst eine moderate Einschränkung der Schlafzeit den psychischen Zustand einer Person im Wachzustand ernsthaft schädigen kann. Zudem waren die Probanden vermutlich zu müde, um überhaupt zu bemerken, dass ihre Leistung von Tag zu Tag schlechter wurde.

Chronischer Schlafmangel kann dazu führen, dass Sie ein Schlafdefizit anhäufen, ohne dass Sie sich dessen bewusst sind. |Aus dem Internet

Nicht nur das Gehirn ist geschädigt, sondern auch der Darm

Obwohl bekannt ist, dass Schlafentzug tödlich ist, ist es für Wissenschaftler seit langem schwierig, anhand der Ergebnisse von Tierautopsien festzustellen, welche tödlichen Auswirkungen Schlafentzug auf den Körper hat.

Der Großteil der Forschung konzentrierte sich auf die Auswirkungen auf das Gehirn. Verschiedene Experimente haben jedoch gezeigt, dass es bei Tieren, die an Schlafmangel sterben, nicht nur zu Veränderungen im Nervensystem kommt, sondern auch in anderen Körperteilen, darunter im Herz-Kreislauf-System, im Verdauungssystem, im Immunsystem und im Stoffwechsel. Dragana Rogulja von der Harvard Medical School, eine Expertin für die Neuronen, die die Schlafregulierung beeinflussen, spekuliert, dass die Geheimnisse des Schlafs möglicherweise nicht nur im Gehirn liegen.

Das Team um Rogulja wählte Fruchtfliegen als Forschungsobjekt, da man über die Gene von Fruchtfliegen ausreichend Bescheid weiß und eine Genregulation problemlos durchführen kann. Sie verwendeten Fruchtfliegen, die künstlich veränderte Neuronen mit wärmeempfindlichen Kanälen hatten. Solange die Umgebungstemperatur über 28 Grad Celsius liegt, ist es diesen Fruchtfliegen zu heiß, um einzuschlafen. Nach etwa 10 Tagen begannen die Fruchtfliegen, die nie schlafen konnten, eine nach der anderen zu sterben.

Die Sektion der Fruchtfliegen ergab, dass ihr Körpergewebe nicht beschädigt war, mit einer Ausnahme: Der Darm der Fruchtfliegen war mit reaktivem Sauerstoff gefüllt. Auf den Mikrofotografien erscheint der Darm der Fruchtfliege als blaues, feurig violett beleuchtetes Labyrinth, was auf die Ansammlung bedrohlicher Moleküle, sogenannter reaktiver Sauerstoffspezies, hindeutet.
Im Darm der Fruchtfliege sammeln sich schädliche reaktive Sauerstoffspezies an. Je heller es ist, desto mehr aktiven Sauerstoff ist vorhanden. ｜5W-Infografiken für das Quanta Magazine

Reaktive Sauerstoffspezies sind in Organismen keine Seltenheit und werden bei Prozessen wie Atmung, Stoffwechsel und Immunabwehr produziert. Wenn antioxidative Enzyme die reaktiven Sauerstoffspezies jedoch nicht entfernen, kann es wirklich gefährlich werden, da sie die DNA schädigen und Zellschäden verursachen können. Da die Sauerstoffatome, die ungepaarte freie Elektronen in reaktiven Sauerstoffspezies tragen, eine starke chemische Reaktivität aufweisen, entziehen sie der DNA, Proteinen und Lipiden Elektronen und verursachen so oxidative Schäden.

Glücklicherweise können die Folgen des langen Aufbleibens ausgeglichen werden

Glücklicherweise kann Schlafmangel zwar tödliche Folgen haben, aber mit der Zeit verhindert werden.
Weitere Untersuchungen ergaben, dass sich die müden Fruchtfliegen allmählich erholten, wenn man sie am 10. Tag schlafen ließ. Wenn ihnen jedoch nach fünf oder zehn Tagen erneut der Schlaf entzogen wird, wird der Tod sie dennoch nicht verschonen. Das heißt, es dauert eine Weile, bis der Schaden, der während des anfänglichen Schlafentzugs entsteht, behoben ist. Bei Fruchtfliegen beträgt dieser Zeitraum volle 15 Tage normalen Schlafs.
Interessanterweise gehört zur Schadensbehebung mehr als nur das Nachholen von Schlaf. Als die Forscher versuchten, schädliche reaktive Sauerstoffspezies mit Antioxidantien zu neutralisieren, konnten die Fruchtfliegen ohne Schlaf überleben und lebten genauso lange wie ihre normal funktionierenden Artgenossen.

Es ist jedoch erwähnenswert, dass reaktive Sauerstoffspezies zwar Fruchtfliegen töten, aber nicht unbedingt die Ursache für die Schädigung von Mäusen oder Menschen sind, da es sich schließlich um unterschiedliche Arten handelt.

Eine kleine Studie mit Menschen, die unter Schlafmangel litten, zeigte jedoch, dass sich die Zusammensetzung ihrer Darmmikrobiota veränderte, was eine weitere Verbindung zwischen Schlaf und Darm aufzeigte. Dies zeigt uns auch, dass Schlaf nicht nur eine Funktion des Gehirns ist, sondern ein Erlebnis, das den gesamten Körper einbezieht.
Wer den Schlaf rechtzeitig nachholt, kann die durch Schlafmangel verursachten Schäden am Körper verringern. |Aus dem Internet

Die Fruchtfliegenstudie löst ein kleines Problem im Zusammenhang mit dem Schlaf und regt uns außerdem dazu an, uns ein umfassenderes Bild der Zukunft vorzustellen. Vielleicht können wir eines Tages das Geheimnis des Schlafs wirklich lüften und Menschen können wie Fruchtfliegen ohne Schlaf überleben, solange ihnen einige Chemikalien injiziert werden.

Doch bis dieser Tag kommt, bleibt der Schlaf für jeden von uns lebenswichtig. Wenn jede Nacht kommt, ist es besser, sich brav ins Bett zu legen. Wenn Sie lange aufbleiben müssen, holen Sie das so schnell wie möglich nach.

(Herausgeber: Gao Peiwen)

Referenzen: [1]https://www.quantamagazine.org/why-sleep-deprivation-kills-20200604/[2] Vaccaro et al., Schlafmangel kann durch Ansammlung reaktiver Sauerstoffspezies im Darm zum Tod führen, Cell 2020), https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.04.049[3] Hans PA Van Dongen , Greg Maislin, Janet M Mullington, David F Dinges. Die kumulativen Kosten zusätzlicher Wachheit: Dosis-Wirkungs-Effekte auf neurologische Verhaltensfunktionen und Schlafphysiologie durch chronische Schlafbeschränkung und völligen Schlafentzug. Schlafen. 15. März 2003;26(2):117-26. doi: 10.1093/sleep/26.2.117. [4]Everson et al. Zellschäden und -reparatur infolge von Schlafmangel und Schlaferholung bei Laborratten. Sleep, Band 37, Ausgabe 12, 1. Dezember 2014, Seiten 1929–1940, https://doi.org/10.5665/sleep.4244

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