食物中蛋白質和碳水化合物對睡眠影響的研究進展

賴美伶，李安琦，王巧平

（中山大學藥學院（深圳），廣東 廣州 510275）

睡眠是人和其他動物不可或缺的行為，是身體及精神得以正常運作的保證。研究表明睡眠能夠影響認知和記憶行為。睡眠還可以促進大腦發育、保護中樞神經系統、減輕炎癥、增強機體免疫、促進機體生長。同時，睡眠可消除疲勞、緩解焦慮情緒以及恢復精神和體力。此外，睡眠與衰老和壽命密切相關，良好的睡眠質量在一定程度上可以幫助機體延緩衰老和延長壽命。

睡眠不足容易使人精神疲乏、情緒不穩，產生焦慮、煩躁等情緒，導致社交障礙和孤獨心理的產生。臨床研究表明長期睡眠障礙與糖尿病或者高血壓、心肌梗死等心血管疾病的發病率密切相關。另外，睡眠紊亂或剝奪與帕金森綜合征、阿爾茨海默癥有關聯，而充足的睡眠在一定程度上可抑制帕金森綜合征及阿爾茨海默癥等疾病的發生。除此之外，睡眠時間和質量等與肥胖、免疫功能、脂質代謝紊亂和過早死亡等有關。

睡眠障礙已成為世界范圍內的一個普遍性問題。而隨著社會和經濟的發展以及工作壓力的不斷增大，睡眠障礙患者數量也逐年增多。根據世界衛生組織統計，全球睡眠障礙患病率高達27%，大約10%的成年人患有慢性失眠癥。近期公布的睡眠調查結果顯示，中國有36.1%的人存在睡眠問題，超過3億中國人有睡眠障礙，大約10%～20%的青少年和成年人受到不同程度的失眠困擾，老年人睡眠障礙發生率在30%～40%。盡管不同國家之間睡眠障礙現患率的調查結果存在一定的差異，但各國睡眠障礙患病率仍在逐年攀升。傳統的促進睡眠方法主要是利用安眠藥物，包括西藥和中藥。其中，西藥易產生依賴性并具有其他方面的毒副作用；中藥毒副作用較少，但仍然存在潛在損害機體的風險。

食物和睡眠都是人體維持生命的基礎，它能為機體提供能量與營養，調節人體物質代謝，維持人體的合成與分解代謝平衡，調整機體內環境相對恒定，確保機體正常運轉、保持健康。不同的食物中，營養素的種類及構成均有所差異，但主要都是以蛋白質、碳水化合物以及脂肪為主，三者稱為主要營養素或常量營養素。常量營養素對機體健康及生理行為都具有重要影響，其中，蛋白質和碳水化合物對包括果蠅在內許多生物體的生長繁殖都產生深遠的影響，此外，兩者對睡眠行為也會產生重要影響。本文結合國內外研究，對蛋白質和碳水化合物對睡眠的具體影響進行綜述，以期從膳食營養素角度出發為改善睡眠提供一定的理論指導。

1 蛋白質和碳水化合物影響睡眠的研究現狀

目前臨床上已有大量關于營養素，尤其是蛋白質和碳水化合物對于睡眠影響的流行病學研究（表1）。在大部分橫斷面研究中，睡眠質量以不同的方式來定義。臨床上，睡眠質量可以通過快速眼動（rapid eye movement，REM）睡眠量、非快速眼動（non-rapid eye movement，NREM）睡眠量、慢波睡眠量（slow wave sleep，SWS）和入睡潛伏期（sleep-onset latency，SOL）等來表征。睡眠質量可以用簡單的主觀方法和客觀方法進行評估。主觀方法包括睡眠日記和經過驗證的問卷，如匹茲堡睡眠質量指數（Pittsburgh sleep quality index，PSQI）問卷和卡羅林斯卡困倦量表（the Karolinska sleepiness scale，KSS）等，而多導睡眠圖（polysomnography，PSG）和活動監測儀可提供更客觀的結果。PSQI是一種經過驗證的睡眠質量評估標準，可以對睡眠質量和睡眠障礙進行主觀評估，由受試者在每次治療期間完成。問卷的每個獨立部分都有成分評分，最終將其相加以確定總體睡眠評分，總體得分高于5表示睡眠質量差。KSS用于評估困倦程度，可通過腦電圖（electroencephalogram，EEG）活動以及眼電圖（electro-oculogram，EOG）活動進行驗證，并廣泛用于評估輪班工作者的睡眠情況。活動監測儀也稱活動變化記錄儀，以小型便攜式手表裝置為主，通常以數字形式對受試者運動總量進行綜合記錄，并可使用相應的計算機軟件對數據進行分析。

表1 食物中蛋白質和碳水化合物對睡眠影響的臨床研究總結Table 1 Summary of clinical studies on the effects of dietary protein and carbohydrates on sleep

續表1

2 蛋白質對睡眠的影響

盡管已有不少關于食物中蛋白質對睡眠影響的研究，但這些研究結果卻不盡相同。

橫斷面研究結果表明，蛋白質的攝入量與睡眠時間、睡眠質量和睡眠習慣養成密切相關。蛋白質的攝入量與睡眠時間呈正相關，高蛋白質的攝入能夠有效地改善睡眠質量。睡眠時間較長的人群通常比短睡眠時間人群攝入的蛋白質更多。另外，高蛋白質食物的攝入與早睡早起的睡眠習慣養成有關，表明蛋白質攝入量可能會影響睡眠習慣。Lindseth等的研究還發現高蛋白質食物的攝入在一定程度上能夠減少覺醒次數。

Lacey等研究了高蛋白質（＞100 g），低蛋白質（＜15 g）或正常蛋白質飲食干預7 d對女性睡眠情況的影響。結果表明，高蛋白質攝入導致受試者不安情緒增加，而低蛋白質攝入則導致SWS減少，但總的睡眠時間并無顯著性差異。

相反，另一些研究則表明蛋白質攝入量與睡眠時間呈負相關，蛋白質攝入量越高，SOL越長。并且，Santana等的研究結果顯示，睡眠時間與食物中蛋白質攝入量呈負相關的趨勢在肥胖男性中更為明顯。總地來說，盡管很難從這些研究中得出明確的結論，但仍然可以看出食物中的蛋白質會一定程度影響睡眠結構。

3 碳水化合物對睡眠的影響

同樣，有大量證據表明碳水化合物攝入對睡眠存在影響，高碳水化合物和低碳水化合物攝入都與睡眠結構的改變有關。但碳水化合物對睡眠具體的影響仍無確切結論，不同研究之間也存在爭議。部分研究認為碳水化合物比例高的食物容易導致人類短暫和低質量的睡眠，此外，攝入低碳水化合物的食物可顯著增加REM睡眠量，減少SWS。還有報道稱，碳水化合物攝入量越高，SOL越長，而Lindseth等的研究結果則相反，其通過橫斷面研究發現，高碳水化合物食物反而縮短了SOL。

另一種觀點則認為碳水化合物的攝入與睡眠調控無相關性，食物中碳水化合物的含量對總體的睡眠質量、覺醒次數以及晝夜節律相位均無明顯影響。

關于碳水化合物對睡眠的調控，大部分研究還是認為高碳水化合物的食物能夠促進睡眠，并且與良好的睡眠質量相關。Cappuccio等在美國240 名健康青少年中開展的一項橫斷面研究顯示，睡眠時間與碳水化合物攝入量呈正相關，睡眠時間越長的青少年，其碳水化合物攝入量越高。Nehme等在對男性夜班工作者的研究中同樣發現了富含碳水化合物的食物可顯著延長睡眠時間。Afaghi等研究中表明，就寢前4 h食用高血糖指數的碳水化合物食物可明顯縮短SOL，而攝入低碳水化合物的食物后則容易導致REM睡眠量減少，NREM睡眠量和SWS增加。此外，研究表明食物中碳水化合物對睡眠時間的影響存在性別差異，Komada等對日本成年人群展開的睡眠調查研究結果顯示，男性的睡眠時間與食物中碳水化合物和蛋白質的攝入量呈正相關，而女性碳水化合物和蛋白質的攝入量與睡眠時間之間無顯著相關性。

4 蛋白質與碳水化合物相結合對睡眠的影響及可能機制

Boelsma等研究了蛋白質與碳水化合物結合相結合對21 名健康男性睡眠情況的影響，結果表明低碳水化合物高蛋白質食物和高碳水化合物低蛋白質食物對于睡眠的影響無顯著性差異。部分研究顯示，同時含有蛋白質與碳水化合物的食物對睡眠的影響更為明顯。相比僅含碳水化合物的食物，蛋白質源色氨酸與碳水化合物結合的食物可以更好地改善失眠，其效果相當于食用藥用色氨酸結合碳水化合物。對于常量營養素相結合調控睡眠，大多數研究顯示高碳水化合物低蛋白質食物更能改善睡眠情況。

研究發現睡眠受到機體能量狀態的影響。部分研究者在飲食干預后抽取受試者血液樣本，對血清葡萄糖和血脂樣本進行分析，結果顯示，SOL的延長與甘油三酯和總膽固醇水平的增加顯著相關。食用高蛋白質或高碳水化合物食物后，體內葡萄糖水平與睡眠時間之間無顯著相關性，而睡眠質量與葡萄糖水平呈顯著正相關。Boelsma等的研究結果顯示，高碳水化合物低蛋白飲食下機體血液葡萄糖水平更高。另一項橫斷面研究結果顯示，青少年的短睡眠時間與葡萄糖或胰島素抵抗有關。此外，哥倫比亞兒童和青少年中展開的調查研究結果顯示，睡眠時間與血糖和甘油三酯水平變化有關。這些研究從機體營養狀態出發揭示了蛋白質和碳水化合物改變睡眠情況可能與基礎能量代謝物水平有關。因此，評估不同食物之間的代謝物差異，厘清其變化規律有助于了解食物蛋白質和碳水化合物調控睡眠的規律，可能為揭示蛋白質和碳水化合物調控睡眠的機制研究提供指導。

有研究進一步揭示高碳水化合物低蛋白質的食物之所以能夠促進睡眠，可能與餐后體內胰島素（血糖）和色氨酸含量升高有關。色氨酸是血清素（也稱5-羥色胺）和褪黑素的前體，是必需氨基酸，缺乏色氨酸會導致血清素含量減少，并可能導致睡眠障礙。除了色氨酸，體內還有大量其他的氨基酸能夠與色氨酸以競爭性的方式進入大腦，將這些氨基酸統稱為大鏈中性氨基酸（large-chain neutral amino acids，LCNAAs）。隨著高碳水化合物食物的攝入，機體容易產生更高水平的餐后胰島素，其通過促進肌肉對LCNAAs的吸收而降低進入大腦中的LCNAAs量，從而提高了色氨酸/LCNAAs，當色氨酸的濃度高于LCNAAs時，促進前者進入大腦，血清素的含量也會隨之上調，進而促進睡眠。因此，高碳水化合物食物，特別是具有高血糖指數的碳水化合物食物能夠顯著提高色氨酸/LCNAAs，增加血清素含量，從而有利于睡眠。而對于蛋白質，其含量高的食物反而有利于提高機體血液循環中LCNAAs水平，降低色氨酸水平，從而降低大腦中血清素含量，導致睡眠量減少。研究顯示，高碳水化合物情況下，大腦中色氨酸水平在蛋白質含量低的食物干預下更高，食用低蛋白質的食物會升高色氨酸/LCNAAs，從而增加血清素的水平，促進睡眠。盡管有相當一部分研究均支持這一說法，但由于碳水化合物和蛋白質在體內相互作用過程非常復雜，因此，進一步的機制研究仍然非常必要。

5 結 語

總地來說，上述流行病學研究揭示了食物中的蛋白質和碳水化合物可能是睡眠質量的重要調節因子，但流行病學研究無法全面地分析其中的變量關系，這兩種營養素之間究竟如何影響睡眠，以及兩者相互作用如何至今仍未解釋清楚。

先前已有大量研究報道了蛋白質和碳水化合物比例不同的食物對生殖和壽命的影響，低蛋白、高碳水化合物食物有利于延緩衰老、延長壽命，而高蛋白、低碳水化合物食物能夠提高生殖潛力以優化生殖輸出。另外，研究發現，低碳水化合物、高蛋白食物可能與全因死亡率、2型糖尿病和心血管疾病患病率的增加有關。因此，正如蛋白質杠桿理論建議增加高碳水化合物低蛋白質食物的攝入一樣，從睡眠及壽命等健康代謝角度出發考慮，低蛋白質、高碳水化合物食物將有可能成為值得被提倡的飲食策略。