食物中蛋白质和碳水化合物对睡眠影响的研究进展

赖美伶，李安琦，王巧平

（中山大学药学院（深圳），广东 广州 510275）

睡眠是人和其他动物不可或缺的行为，是身体及精神得以正常运作的保证。研究表明睡眠能够影响认知和记忆行为。睡眠还可以促进大脑发育、保护中枢神经系统、减轻炎症、增强机体免疫、促进机体生长。同时，睡眠可消除疲劳、缓解焦虑情绪以及恢复精神和体力。此外，睡眠与衰老和寿命密切相关，良好的睡眠质量在一定程度上可以帮助机体延缓衰老和延长寿命。

睡眠不足容易使人精神疲乏、情绪不稳，产生焦虑、烦躁等情绪，导致社交障碍和孤独心理的产生。临床研究表明长期睡眠障碍与糖尿病或者高血压、心肌梗死等心血管疾病的发病率密切相关。另外，睡眠紊乱或剥夺与帕金森综合征、阿尔茨海默症有关联，而充足的睡眠在一定程度上可抑制帕金森综合征及阿尔茨海默症等疾病的发生。除此之外，睡眠时间和质量等与肥胖、免疫功能、脂质代谢紊乱和过早死亡等有关。

睡眠障碍已成为世界范围内的一个普遍性问题。而随着社会和经济的发展以及工作压力的不断增大，睡眠障碍患者数量也逐年增多。根据世界卫生组织统计，全球睡眠障碍患病率高达27%，大约10%的成年人患有慢性失眠症。近期公布的睡眠调查结果显示，中国有36.1%的人存在睡眠问题，超过3亿中国人有睡眠障碍，大约10%～20%的青少年和成年人受到不同程度的失眠困扰，老年人睡眠障碍发生率在30%～40%。尽管不同国家之间睡眠障碍现患率的调查结果存在一定的差异，但各国睡眠障碍患病率仍在逐年攀升。传统的促进睡眠方法主要是利用安眠药物，包括西药和中药。其中，西药易产生依赖性并具有其他方面的毒副作用；中药毒副作用较少，但仍然存在潜在损害机体的风险。

食物和睡眠都是人体维持生命的基础，它能为机体提供能量与营养，调节人体物质代谢，维持人体的合成与分解代谢平衡，调整机体内环境相对恒定，确保机体正常运转、保持健康。不同的食物中，营养素的种类及构成均有所差异，但主要都是以蛋白质、碳水化合物以及脂肪为主，三者称为主要营养素或常量营养素。常量营养素对机体健康及生理行为都具有重要影响，其中，蛋白质和碳水化合物对包括果蝇在内许多生物体的生长繁殖都产生深远的影响，此外，两者对睡眠行为也会产生重要影响。本文结合国内外研究，对蛋白质和碳水化合物对睡眠的具体影响进行综述，以期从膳食营养素角度出发为改善睡眠提供一定的理论指导。

1 蛋白质和碳水化合物影响睡眠的研究现状

目前临床上已有大量关于营养素，尤其是蛋白质和碳水化合物对于睡眠影响的流行病学研究（表1）。在大部分横断面研究中，睡眠质量以不同的方式来定义。临床上，睡眠质量可以通过快速眼动（rapid eye movement，REM）睡眠量、非快速眼动（non-rapid eye movement，NREM）睡眠量、慢波睡眠量（slow wave sleep，SWS）和入睡潜伏期（sleep-onset latency，SOL）等来表征。睡眠质量可以用简单的主观方法和客观方法进行评估。主观方法包括睡眠日记和经过验证的问卷，如匹兹堡睡眠质量指数（Pittsburgh sleep quality index，PSQI）问卷和卡罗林斯卡困倦量表（the Karolinska sleepiness scale，KSS）等，而多导睡眠图（polysomnography，PSG）和活动监测仪可提供更客观的结果。PSQI是一种经过验证的睡眠质量评估标准，可以对睡眠质量和睡眠障碍进行主观评估，由受试者在每次治疗期间完成。问卷的每个独立部分都有成分评分，最终将其相加以确定总体睡眠评分，总体得分高于5表示睡眠质量差。KSS用于评估困倦程度，可通过脑电图（electroencephalogram，EEG）活动以及眼电图（electro-oculogram，EOG）活动进行验证，并广泛用于评估轮班工作者的睡眠情况。活动监测仪也称活动变化记录仪，以小型便携式手表装置为主，通常以数字形式对受试者运动总量进行综合记录，并可使用相应的计算机软件对数据进行分析。

表1 食物中蛋白质和碳水化合物对睡眠影响的临床研究总结Table 1 Summary of clinical studies on the effects of dietary protein and carbohydrates on sleep

续表1

2 蛋白质对睡眠的影响

尽管已有不少关于食物中蛋白质对睡眠影响的研究，但这些研究结果却不尽相同。

横断面研究结果表明，蛋白质的摄入量与睡眠时间、睡眠质量和睡眠习惯养成密切相关。蛋白质的摄入量与睡眠时间呈正相关，高蛋白质的摄入能够有效地改善睡眠质量。睡眠时间较长的人群通常比短睡眠时间人群摄入的蛋白质更多。另外，高蛋白质食物的摄入与早睡早起的睡眠习惯养成有关，表明蛋白质摄入量可能会影响睡眠习惯。Lindseth等的研究还发现高蛋白质食物的摄入在一定程度上能够减少觉醒次数。

Lacey等研究了高蛋白质（＞100 g），低蛋白质（＜15 g）或正常蛋白质饮食干预7 d对女性睡眠情况的影响。结果表明，高蛋白质摄入导致受试者不安情绪增加，而低蛋白质摄入则导致SWS减少，但总的睡眠时间并无显著性差异。

相反，另一些研究则表明蛋白质摄入量与睡眠时间呈负相关，蛋白质摄入量越高，SOL越长。并且，Santana等的研究结果显示，睡眠时间与食物中蛋白质摄入量呈负相关的趋势在肥胖男性中更为明显。总地来说，尽管很难从这些研究中得出明确的结论，但仍然可以看出食物中的蛋白质会一定程度影响睡眠结构。

3 碳水化合物对睡眠的影响

同样，有大量证据表明碳水化合物摄入对睡眠存在影响，高碳水化合物和低碳水化合物摄入都与睡眠结构的改变有关。但碳水化合物对睡眠具体的影响仍无确切结论，不同研究之间也存在争议。部分研究认为碳水化合物比例高的食物容易导致人类短暂和低质量的睡眠，此外，摄入低碳水化合物的食物可显著增加REM睡眠量，减少SWS。还有报道称，碳水化合物摄入量越高，SOL越长，而Lindseth等的研究结果则相反，其通过横断面研究发现，高碳水化合物食物反而缩短了SOL。

另一种观点则认为碳水化合物的摄入与睡眠调控无相关性，食物中碳水化合物的含量对总体的睡眠质量、觉醒次数以及昼夜节律相位均无明显影响。

关于碳水化合物对睡眠的调控，大部分研究还是认为高碳水化合物的食物能够促进睡眠，并且与良好的睡眠质量相关。Cappuccio等在美国240 名健康青少年中开展的一项横断面研究显示，睡眠时间与碳水化合物摄入量呈正相关，睡眠时间越长的青少年，其碳水化合物摄入量越高。Nehme等在对男性夜班工作者的研究中同样发现了富含碳水化合物的食物可显著延长睡眠时间。Afaghi等研究中表明，就寝前4 h食用高血糖指数的碳水化合物食物可明显缩短SOL，而摄入低碳水化合物的食物后则容易导致REM睡眠量减少，NREM睡眠量和SWS增加。此外，研究表明食物中碳水化合物对睡眠时间的影响存在性别差异，Komada等对日本成年人群展开的睡眠调查研究结果显示，男性的睡眠时间与食物中碳水化合物和蛋白质的摄入量呈正相关，而女性碳水化合物和蛋白质的摄入量与睡眠时间之间无显著相关性。

4 蛋白质与碳水化合物相结合对睡眠的影响及可能机制

Boelsma等研究了蛋白质与碳水化合物结合相结合对21 名健康男性睡眠情况的影响，结果表明低碳水化合物高蛋白质食物和高碳水化合物低蛋白质食物对于睡眠的影响无显著性差异。部分研究显示，同时含有蛋白质与碳水化合物的食物对睡眠的影响更为明显。相比仅含碳水化合物的食物，蛋白质源色氨酸与碳水化合物结合的食物可以更好地改善失眠，其效果相当于食用药用色氨酸结合碳水化合物。对于常量营养素相结合调控睡眠，大多数研究显示高碳水化合物低蛋白质食物更能改善睡眠情况。

研究发现睡眠受到机体能量状态的影响。部分研究者在饮食干预后抽取受试者血液样本，对血清葡萄糖和血脂样本进行分析，结果显示，SOL的延长与甘油三酯和总胆固醇水平的增加显著相关。食用高蛋白质或高碳水化合物食物后，体内葡萄糖水平与睡眠时间之间无显著相关性，而睡眠质量与葡萄糖水平呈显著正相关。Boelsma等的研究结果显示，高碳水化合物低蛋白饮食下机体血液葡萄糖水平更高。另一项横断面研究结果显示，青少年的短睡眠时间与葡萄糖或胰岛素抵抗有关。此外，哥伦比亚儿童和青少年中展开的调查研究结果显示，睡眠时间与血糖和甘油三酯水平变化有关。这些研究从机体营养状态出发揭示了蛋白质和碳水化合物改变睡眠情况可能与基础能量代谢物水平有关。因此，评估不同食物之间的代谢物差异，厘清其变化规律有助于了解食物蛋白质和碳水化合物调控睡眠的规律，可能为揭示蛋白质和碳水化合物调控睡眠的机制研究提供指导。

有研究进一步揭示高碳水化合物低蛋白质的食物之所以能够促进睡眠，可能与餐后体内胰岛素（血糖）和色氨酸含量升高有关。色氨酸是血清素（也称5-羟色胺）和褪黑素的前体，是必需氨基酸，缺乏色氨酸会导致血清素含量减少，并可能导致睡眠障碍。除了色氨酸，体内还有大量其他的氨基酸能够与色氨酸以竞争性的方式进入大脑，将这些氨基酸统称为大链中性氨基酸（large-chain neutral amino acids，LCNAAs）。随着高碳水化合物食物的摄入，机体容易产生更高水平的餐后胰岛素，其通过促进肌肉对LCNAAs的吸收而降低进入大脑中的LCNAAs量，从而提高了色氨酸/LCNAAs，当色氨酸的浓度高于LCNAAs时，促进前者进入大脑，血清素的含量也会随之上调，进而促进睡眠。因此，高碳水化合物食物，特别是具有高血糖指数的碳水化合物食物能够显著提高色氨酸/LCNAAs，增加血清素含量，从而有利于睡眠。而对于蛋白质，其含量高的食物反而有利于提高机体血液循环中LCNAAs水平，降低色氨酸水平，从而降低大脑中血清素含量，导致睡眠量减少。研究显示，高碳水化合物情况下，大脑中色氨酸水平在蛋白质含量低的食物干预下更高，食用低蛋白质的食物会升高色氨酸/LCNAAs，从而增加血清素的水平，促进睡眠。尽管有相当一部分研究均支持这一说法，但由于碳水化合物和蛋白质在体内相互作用过程非常复杂，因此，进一步的机制研究仍然非常必要。

5 结 语

总地来说，上述流行病学研究揭示了食物中的蛋白质和碳水化合物可能是睡眠质量的重要调节因子，但流行病学研究无法全面地分析其中的变量关系，这两种营养素之间究竟如何影响睡眠，以及两者相互作用如何至今仍未解释清楚。

先前已有大量研究报道了蛋白质和碳水化合物比例不同的食物对生殖和寿命的影响，低蛋白、高碳水化合物食物有利于延缓衰老、延长寿命，而高蛋白、低碳水化合物食物能够提高生殖潜力以优化生殖输出。另外，研究发现，低碳水化合物、高蛋白食物可能与全因死亡率、2型糖尿病和心血管疾病患病率的增加有关。因此，正如蛋白质杠杆理论建议增加高碳水化合物低蛋白质食物的摄入一样，从睡眠及寿命等健康代谢角度出发考虑，低蛋白质、高碳水化合物食物将有可能成为值得被提倡的饮食策略。