“提前入春,推遲入秋” - 明天早上您需要注意嗎?

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點


我最初於2008年11月2日在部落格上發表了這篇文章。您真的需要閱讀原始帖子中的評論,以及此帖子底部的“相關”帖子,因為這個故事引起了一些關注 - 隨後進行了大量的討論。

如果您居住在(美國的大部分地區)以及許多其他國家/地區,您已於昨晚(或上週)將時鐘調慢了一個小時。這將如何影響您和其他人呢?

一種可能性是,明天早晨您心臟病發作的可能性低於一年中任何其他星期一。為什麼?讓我嘗試用盡可能簡單的方式來解釋(希望過度簡化不會導致無法容忍的不準確程度)。


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幾乎所有(至少是多細胞)生物體中的幾乎所有生化、生理和行為引數都表現出晝夜(每日)節律,其中大多數都直接受晝夜節律時鐘(或更準確地說,受晝夜節律系統)驅動。這是一張古老而著名的圖表,顯示了人體中各種生理功能的峰值(頂峰期)

它可能有點模糊,但您可以看到與心血管功能相關的大多數峰值都位於下午。您在深夜看到的頂峰期是針對諸如“收縮期持續時間”和“舒張期持續時間”之類的,這意味著夜間心率較慢。同樣,我們在睡覺時血壓也較低。

黎明時分,心率和血壓逐漸升高。這是晝夜節律時鐘驅動血漿腎上腺素和皮質醇逐漸升高的直接結果。所有這四個引數(心率、血壓、腎上腺素和皮質醇)在大約黎明時分同時升高,並在早晨,當我們自然醒來時達到一個小的峰值

這種升高使身體為覺醒做好準備。醒來後,心臟引數有所穩定,然後在一整天中緩慢升高,直到在傍晚達到峰值。

由於在大多數健康人中,這四條曲線往往相似且同步,因此為了更容易和更清楚地觀察變化,讓我們只關注早晨的皮質醇曲線,並理解心臟將透過心率和血壓的同時升高來響應。這就是當我們允許自己自然醒來時一天的樣子

但是我們中的許多人沒有每天自然醒來的奢侈。我們使用鬧鐘代替。如果我們每天都在完全相同的時間設定鬧鐘(即使在週末),在大多數情況下(在城市地區比農村地區更可能),我們的晝夜節律系統將與每日時間訊號 - 鬧鐘鈴聲 - 以特定的相位關係同步。這通常意味著心血管引數的升高將在鬧鐘響起之前開始,但不會完全達到自然覺醒時的峰值

問題是,我們中的許多人在週末不設定鬧鐘。我們在週六和週日讓自己自然醒來,這使得我們的晝夜節律時鐘開始漂移 - 緩慢地相位延遲(因為對於我們大多數人來說,自由執行週期略長於24小時)。因此,在星期一,當鬧鐘響起時,皮質醇、心率和血壓的逐漸升高將不會像前一週那樣進行得那麼遠。鬧鐘鈴聲將啟動晝夜節律時鐘的重置過程 - 但那是長期效應(可能需要幾天才能完成,或更長時間。)。

短期效應更為顯著 - 鬧鐘鈴聲是一種環境壓力源。結果,腎上腺素和皮質醇(兩種應激激素)將立即且顯著地飆升,導致血壓和心率瞬間急劇升高。如果心臟已經受損,這種心血管引數的急劇升高可能會導致心臟病發作。這解釋了兩個事實:1)星期一心臟病發作的頻率高於一週中的其他日子,以及2)早晨醒來時心臟病發作的頻率高於一天中的其他時間

現在讓我們看看明天,即時間變化後的第二天會發生什麼。在週末,當您睡懶覺時,您的晝夜節律系統會稍微漂移,平均相位延遲約20分鐘(請記住,這是一個平均值 - 人類自由執行晝夜節律週期的數值變化很大)。因此,明天早晨您的心血管引數開始升高的時間比上週晚約20分鐘。但是,您的鬧鐘將比上週晚整整一個小時響起 - 讓您平均有40分鐘的優勢。與一年中的任何其他星期一相比,您的心臟將更好地為聽到鈴聲的壓力做好準備

現在讓我們快進六個月到明年三月或四月的“提前入春”週末。您的晝夜節律系統在週末延遲約20分鐘。最重要的是,在那個星期一,您的鬧鐘將比前一週早一個小時響起。因此,您的心血管系統比平時落後更多(80分鐘)。鬧鐘壓力的影響將因此更大 - 血壓和心率的升高將比平時更快更大。因此,如果您的心臟在某種程度上已經受損,那麼在那個星期一您患心肌梗塞的機率將高於一年中的任何其他日子

這就是晝夜節律理論所暗示的 - 星期一心臟病發作的數量多於一週中的其他日子(週末最低),在“提前入春”時間變化後的星期一心臟病發作的數量最多,而在“推遲入秋”時間變化後的星期一心臟病發作的發生率最低。

幾天前,一篇簡短的論文發表,測試了該理論預測,發現它完全正確(Imre Janszky 和 Rickard Ljung,2008年10月30日,夏令時轉換與心肌梗塞發生率,《新英格蘭醫學雜誌》,第 359 卷:1966-1968 頁,第 18 期。)。作者查看了瑞典在很長一段時間內的大量心臟病發作資料集,發現(如果您檢視數字)星期一心臟病發作的數量最多,高於一週中的其他日子(是的,週末的數字最低),在“提前入春”時間變化後的星期一,心臟病發作的數量最多,高於前後兩週的星期一,而在“推遲入秋”時間變化後的星期一,心臟病發作的發生率最低,低於前後兩週的星期一

因此,晝夜節律理論的預測完全且清晰地正確。但我對作者從資料中得出的結論感到震驚。他們寫道

我們研究結果最合理的解釋是睡眠剝奪對心血管健康的不利影響。根據實驗研究,這種不利影響包括交感神經活動的優勢和促炎細胞因子水平的升高。3,4 我們的資料表明,脆弱人群可能會受益於避免生物節律的突然變化。

有人認為,西方社會的人們長期處於睡眠不足的狀態,因為20世紀的平均睡眠時間從9.0小時減少到7.5小時。4 因此,重要的是要檢查我們是否可以透過延長睡眠時間來獲得有益效果。秋季時間調整後,額外睡眠的可能性似乎對第一個工作日具有保護作用,這一發現很有趣。星期一是與急性心肌梗塞風險最高的日子,人們認為開始新的工作周的精神壓力和活動增加是原因。5 我們的結果提出了另一種可能性,即星期一急性心肌梗塞的發生率過高還有另一個與睡眠相關的因素。睡眠日記研究表明,週末的就寢時間和起床時間通常比工作日晚;一週的第一個工作日較早的起床時間和隨之而來的輕微睡眠剝奪可能被假設為對某些人的心血管產生不利影響。對於退出夏令時的過渡,這種影響將不那麼明顯,因為它允許額外的睡眠。有必要進行研究,以檢查更穩定的每週早晨起床和晚上睡覺模式,或者星期一稍晚的起床時間是否可以預防一些急性心肌梗塞。

新聞稿中的引述中,他們也說了同樣的話,所以這不是巧合

“人們一直認為這主要是由於新工作周之前的壓力增加,”Janszky 博士說。“但也許這也與週末晝夜節律變化引起的睡眠中斷有關。”

Isis 博士已經注意到這一點並得出了正確的結論。然後她接著說了一些切中要害的話

當然,我的第一個想法是,當我們被剝奪睡眠一小時時,所有其他時間又會怎樣呢?半夜醒來餵養 Isis 寶寶是否有可能導致 Isis 博士早日去世?如果是那樣,Isis 寶寶可以餓死。但是,這是《新英格蘭醫學雜誌》,Isis 博士讚賞在此處發表文章的作者天生需要在其作品中包含一些臨床適用性。

作者在她的部落格上回應了 Isis 博士的評論,並說,除此之外

我們想知道您是否曾經嘗試在某處發表研究信。引文數量(最多 5 個!)和字數受到嚴格限制。當然,我們熟悉關於晝夜節律和心血管生理學的研究。根本沒有空間談論比我們實際做的更多的生物節律。

但是他們寫的東西背叛了,即使他們熟悉晝夜節律文獻,他們也並沒有真正理解它。任何有晝夜節律背景的人都不會推測人們對壓力重重的一週的自覺期望是星期一早晨心臟病發作的原因。讓我嘗試解釋為什麼我在他們提出的兩點上不同意(其中一點我的不同意程度更強烈)。

1) 睡眠剝奪。明確區分急性慢性睡眠剝奪非常重要。一天中任何給定時間的睡意都由兩個過程決定:一個穩態驅動,它取決於一個人在前一段時間內的睡眠量,以及睡意的晝夜節律門控,即,一天中的哪個時間最容易入睡。睡眠剝奪僅影響穩態驅動,與晝夜節律時間無關。

像大多數其他動物一樣,人類在急性睡眠剝奪方面具有極大的靈活性和彈性。我們大多數人都曾為了考試熬夜,或者整夜狂歡而沒有不良影響 - 您只需在第二天或下一個週末補覺,您就沒事了。Isis 博士不會因為她的寶寶在晚上多次叫醒她而去世。這都是正常人類生態的一部分,人類生理學已經適應了這種每天睡眠機會的變化。

慢性睡眠剝奪是完全不同的動物。這意味著您日復一日、周復一週、月復一月、年復一年地睡眠不足,很少或從未補上您的睡眠債(“補覺”)。結果,您的認知功能會受到影響。如果您是學生,您將難以理解和記住材料。如果您是“創意階層”的一部分,您的創造力就會降低。如果您是科學家,您可能不太能夠清楚地思考您所有的實驗、您的資料和您的結論。無論您做什麼工作,您都會犯更多錯誤。您可能會在駕駛時發生微睡眠事件並在車禍中喪生。您的免疫系統會受到損害,因此您會不斷地打噴嚏和感冒,並且可能更容易患上其他疾病。

是的,長期的慢性睡眠剝奪最終可能會損害您的心臟,以至於您更容易患上心臟病。這意味著您更有可能患上心臟病發作,但對心臟病發作的時間沒有影響 - 是您身體的自然晝夜節律與透過非常苛刻的壓力源 - 鬧鐘 - 施加的社會節律之間的不匹配決定了時間。多年睡眠不足意味著您更有可能患上心臟病發作,但無法確定何時。僅僅失去一個小時的睡眠肯定不會有任何影響。

因此,論文中呈現的資料與睡眠剝奪無關。

2) 細胞因子。這些是參與免疫系統中細胞間訊號傳導的小分子。像其他所有事物一樣,它們以晝夜節律方式合成。但它們的作用緩慢。也許它們在某些情況下(例如,長期炎症)對心臟的逐漸損害中起著很小的作用,因此它們可能在增加心臟病發作風險方面發揮作用。但它們在心臟病發作的時間安排中不起作用。因此,它們不可能是本文中提出的資料的因果因素,這些資料僅關於時間安排,而不是根本原因。資料沒有說明會患心臟病發作以及為什麼,只說明如果您患病,何時會患病。

如果我受委託撰寫關於睡眠剝奪的全面綜述,我可能不得不強迫自己仔細研究令人沮喪地複雜和含糊不清的細胞因子文獻,以便在綜述的第 27 頁某個位置的副標題下寫幾段簡短的段落。

如果我受到嚴格的字數限制並且需要展示他們在本文中顯示的資料,我根本不會浪費空間提及“細胞因子”這個詞(坦率地說,我甚至不會想到這樣做),因為它在一般心臟病發作的潛在原因列表中排名靠後,並且與心臟病發作的時間安排完全無關,因此與本文無關。

所以,他們做了這項研究很好。它證實並用清晰的數字說明了晝夜節律界“每個人都知道了幾十年”的事情。但他們對資料的解釋是不正確的。這是一項純粹的生物鐘學研究,但他們選擇將其作為自己寵物專案的一部分呈現,並極力試圖與他們最喜歡的分子細胞因子建立某種聯絡,儘管沒有任何理由建立這種聯絡。釘子:遇到錘子。

他們以虛假的侮辱、傲慢和不恰當的方式/語氣回應 Isis 博士,這對我來說在職業上很重要,他們對科學部落格的作用和語氣的誤解也是如此,因此我將在以後的單獨帖子中重新審視這個問題。我保證。這很重要。

但回到夏令時。首先,讓我(再次)請您檢視Larry 去年的帖子,您將在其中找到許多有用的資訊和連結。重要的是要記住,夏令時本身不是問題 - 真正令人困擾的是每年兩次的時間變化。

另一個需要記住的重要事項是,夏令時是在過去世界看起來非常不同的時代建立的。在只有極少數人口仍然從事(相當自動化和機械化)農業的時候,當電力更多地用於照明以外的其他事物時(更不用說即使是今天簡單的白熾燈泡也比過去更節能,更不用說今天可用的所有新型超高效燈泡了),當從事第二班和第三班工作的人比以前更多時,當更多的人按照自己的時間表工作時 - 夏令時的整個想法不再有任何意義。

即使最初夏令時為經濟節省了一些能源(這值得懷疑),但它不再這樣做。而交通事故和心臟病發作的社會成本現在遠高於我們理論上可能節省的任何能源。

此外,現在看來,晝夜節律時鐘比我們過去認為的更難調整。即使是那一個小時的變化也可能需要幾周的時間來適應,因為它不僅僅是一個單獨的時鐘,而是一個系統 - SCN 中的主要起搏器可能會在幾天內發生變化,但整個系統將在一段時間內不同步,因為肝臟和腸道中的外周時鐘可能需要幾周的時間才能趕上 - 導致其他疾病的更大可能性,例如,胃潰瘍。

社會線索(包括鬧鐘)可能不像我們以前認為的那樣是好的同步因子,尤其是在自然光照仍然具有深刻影響的農村地區。

最後,一年中的兩個時間變化日對患有雙相情感障礙和季節性情感障礙的人的打擊尤其嚴重 - 這並非少數群體,當然也不值得在夏令時的概念中找到任何積極因素。我們應該選擇一個時間並堅持下去。正是這種轉變使社會付出的代價遠遠超過了夏令時的任何潛在好處。

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