无创血糖监测新方向？最新研究发现深度睡眠的脑电波可预测血糖波动

睡眠不足会损害葡萄糖的调节从而增加糖尿病的风险。2022年2月，发表于《Diabetologia》的一项临床研究发现较低的睡眠效率和较晚的就寝时间与第二天早餐后更高的餐后血糖水平有关^[1]。这些发现强调了睡眠可作为调节人类代谢健康的非药物治疗靶点，然而人类睡眠中的大脑是如何调节血糖的尚不可知。

2023年7月3日，《Cell Reports Medicine》在线发表一篇来自加州大学伯克利分校睡眠科学家小组的新发现接近了答案（题为“Coordinated human sleeping brainwaves map peripheral body glucose homeostasis”）^[2]。研究人员在人类身上发现了一种潜在的机制，可以解释在深度睡眠状态下脑波为何能够调节身体对胰岛素的敏感性从而提高第二天的血糖控制。更有意思的是，该研究发现深度睡眠脑电波可以作为一种新的，非仅入性的、敏感的标志物用于血糖水平的有效预测。

研究基础

脑电波反映血糖水平？

这咋一听似乎挺玄，科学家们是如何将看似八竿子打不着的二者联系起来的？一切有迹可循。

2021年9月，《Nature》的一项研究发现从海马体记录的急剧波纹簇可靠地预测了外周葡萄糖浓度的下降^[3]。这种相关性不依赖于昼夜节律、超声或饮食引发的波动。作者认为脑电图尖锐波纹的一个功能为调节外周葡萄糖稳态，并为2型糖尿病患者睡眠中断和血糖失调之间的联系提供了一种潜在的机制。

所以这项新的研究是建立在Nature既往发现的基础上，进一步在临床中揭示了脑电波与血糖管理关系。

研究过程

在该研究中，科学家们首先统计了一组600人的睡眠数据。他们发现即使在控制了年龄、性别、睡眠时间和质量等其他因素后，这种特殊的深睡眠脑电波组合也能预测第二天的血糖控制情况（图1）。作者表示“深度睡眠脑电波的这种特殊耦合更能预测葡萄糖，而不是个人的睡眠时间或睡眠效率，这表明，在深度睡眠期间，这些大脑振荡的电生理质量和协调血糖之间存在一些独特的关系”。

图1. NREM睡眠主轴和慢速振荡的耦合是葡萄糖稳态的一个显著标志

接下来，该团队开始探索下行路径，用于解释深度睡眠脑电波如何向身体发送信号，最终实现血糖的调节。首先，他们发现深度睡眠脑电波更强和更频繁的耦合预示着身体的神经系统状态会转变为更平静的分支，可使用心率变异性作为指标来测量身体的变化以及向低压力状态的转变。进一步研究后发现，这种深度睡眠向神经系统平静分支的转变进一步预示着身体对葡萄糖调节激素的敏感性增加，胰岛素指示细胞从血液中吸收葡萄糖，防止血糖飙升（图2）。

该文章的研究者称:“深度睡眠的脑电波会在第二天发出信号，让你的神经系统重新校准。这种神奇的舒缓神经系统的作用与你的身体对胰岛素敏感性的重新启动有关，从而在第二天更有效地控制血糖”。随后，研究人员通过对另外一组1900名参与者的检测重复验证了以上结果。

图2. 睡眠纺锤波和慢波这两种脑波的结合，预示着身体对胰岛素的敏感性增加，从而有益地降低血糖水平

研究结论与前景

综上，这是一个令人兴奋的发现，慢速振荡和主轴之间的耦合是预测第二天空腹血糖的最重要的睡眠因素，这些发现描述了人类最佳葡萄糖平衡的睡眠-大脑-身体框架，为血糖控制提供了一个潜在的预后性睡眠特征。而睡眠作为一种可以改变的生活方式因素，未来有机会成为糖尿病的无痛辅助治疗的重要部分。

简单的说，这项研究不仅进一步证实充足的睡眠对血糖控制的重要性，而且为无创血糖监测技术的发展提供了一个全新的可能：或能通过监测脑电图来预测和反映血糖的波动情况。

文献来源：

1.Tsereteli N, Vallat R, Fernandez-Tajes J, et al. Impact of insufficient sleep on dysregulated blood glucose control under standardised meal conditions. Diabetologia. 2022;65(2):356-365. doi:10.1007/s00125-021-05608-y;

2.Vallat R, Shah VD, Walker MP. Coordinated human sleeping brainwaves map peripheral body glucose homeostasis [published online ahead of print, 2023 Jul 3]. Cell Rep Med. 2023;101100. doi:10.1016/j.xcrm.2023.101100；

3.Tingley D, McClain K, Kaya E, Carpenter J, Buzsáki G. A metabolic function of the hippocampal sharp wave-ripple. Nature. 2021;597(7874):82-86. doi:10.1038/s41586-021-03811-w