Nature：為什麼睡前總是想喝水？原來是生物鐘「作祟」

儘管可能會面臨著起夜或第二天浮腫的困擾，許多人仍然有在晚上睡覺前喝水的習慣。來自麥克吉爾大學的健康中心研究所的研究人員發現了這種行為背後的分子生物學機制——大腦生物鐘刺激著我們在睡前幾小時出現口渴的感覺。這項研究發表於9月28日的Nature雜誌上。

哺乳動物的大腦中存在一個生物節律的起搏器，它位於下丘腦前部的視交叉上核（SCN），視上核受到光暗周期的影響從而發出信號調控機體的生理活動。雖然科學家對建立在SCN生物鐘神經元基礎之上的分子機制已經有較多的了解。但是生物鐘如何驅動行為節律的具體過程仍然不清楚。

小鼠睡前飲水激增並非出於當時的生理需求

科學家們已經知道，小鼠在睡前兩個小時內飲水量會激增。研究人員發現這一過程並非出於生理需要（比如血清高滲透壓、核心體溫增加、血容量降低等等），而是完全由中央生物鐘驅動。當研究人員限制小鼠在這一階段攝取水時將會導致它們在睡眠周期末出現明顯的脫水現象。因此，小鼠在睡覺前飲水量激增更像是一種未雨綢繆，有備無患的行為，以避免之後出現脫水，並保持健康。

刺激大腦生物鐘促進SCN釋放血管加壓素

接下來，科學家們研究了這種口渴反應的具體機制。該機制建立在大腦渴覺感受器內的渴覺神經元之上。研究人員想要知道，SCN腦區是否可以與這些渴覺神經元相互交流。研究人員推測血管加壓素——一種由SCN產生的神經肽，或許在這一過程中發揮著重要作用。為了證實他們的猜想，研究人員設計了一種遇到血管加壓素會產生熒光的「嗅探細胞」。他們將這些細胞應用到小鼠大腦組織中，再用電刺激SCN腦區，結果發現嗅探細胞的熒光信號顯著增加，這意味著刺激生物鐘導致了該區域的血管加壓素釋放。

血管加壓素作用於渴覺神經元引發口渴感覺

為了探究血管加壓素是否可以刺激渴覺神經元，研究人員用光遺傳學技術，開啟或關閉血管加壓素神經元。利用基因工程技術讓小鼠的血管加壓素神經元包含一個可被光激活的分子，研究人員就可以觀察血管加壓素是否確實啟動了渴覺神經元。研究人員發現，SCN內的血管加壓素神經元會投射到終板血管器（organum vasculosum of lamina terminalis，OVLT）區域，後者與渴覺產生有關。利用光遺傳學誘導血管加壓素的釋放可以興奮OVLT神經元並促進飲水行為。而抑制血管加壓素的釋放就阻止飲水行為發生。

科學家表示，雖然這項研究是在嚙齒類動物中完成的，但是研究結果也可以解釋為什麼我們在睡前常常會感到口渴，並且需要攝取水或者牛奶等液體來解渴。更重要的是，這項研究有助於科學家更深入地理解生物鐘如何行使節律調控的功能，並將其應用於時差或者輪班工作的情形中。

我們所有的器官都遵循一個生物節律，生物節律優化著這些器官行使功能的過程。輪班工作破壞了人們的自然生物節律，這必然會對健康造成影響。因此，了解生物鐘如何工作有利於我們人為地調節這個系統。

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