第二节　睡眠的生理

睡眠是人类不可缺少的生理现象。睡眠和觉醒是相互对应的两个生理过程，随着昼夜规律变化而相互转化。睡眠时人体对外界刺激的反应能力下降，能量消耗大幅度减少，同时机体各个系统出现一系列的生理变化。当睡眠状态结束后，下降的反应能力很快能够得到恢复。本节将介绍睡眠时各系统的生理变化情况。

一、睡眠期神经系统变化

睡眠期神经系统会发生显著的变化，表现包括：①嗅觉、视觉、听觉、触觉等感觉功能暂时性减退；②骨骼肌反射及肌张力下降；③自主神经功能改变，如血压下降、心率减慢、体温下降、瞳孔缩小、代谢率下降等。当外界刺激导致睡眠中断时，这些功能可立刻恢复。

二、睡眠期运动系统功能变化

在睡眠期，由于支配肌纤维的运动神经元突触被抑制性神经递质所抑制，因此睡眠时机体的肌肉活动减少，尤其是在REM睡眠期，肌肉活动会显著减少，甚至消失。在REM睡眠期，也会偶有短暂的肌肉收缩（如抽动）发生，这可能与运动神经元被甘氨酸抑制有关。

大部分REM睡眠阶段还同时伴随着强烈的运动兴奋性驱动增加，如眼球运动、中耳肌活动、面肌抽动，以及四肢小肌肉的抽动。除此之外，人类存在的各种各样的睡眠紊乱和结构异常中，伴随着异常的运动抑制和/或兴奋，如猝倒、REM睡眠期行为紊乱、睡眠呼吸暂停等。这些都是由于REM睡眠期控制肌肉活动的机制异常所致。

三、睡眠期内分泌功能变化

睡眠时机体内分泌系统会发生一系列变化，且睡眠对内分泌功能发挥着重要的调节作用。睡眠时，生长激素（growth hormone，GH）和催乳素（prolactin，PRL）分泌量明显增高，而甲状腺素和皮质醇的释放受到抑制，觉醒期则相反。性腺轴也会受到睡眠的影响，同时性激素也会影响睡眠质量。睡眠还参与碳水化合物代谢、维持水和电解质平衡、血糖的调节、食欲的多种激素的调节。

（一）睡眠与生长激素

正常情况下，生长激素（GH）的自然分泌量夜间高于白天，在入睡30～40分钟后GH急剧上升，90～100分钟达到高峰。GH分泌高峰往往发生在NREM睡眠的N3期，因此GH的分泌量与入睡深度有关。另外，如果睡眠时间推迟，GH的分泌也会随之推迟，且当睡眠被打断后，GH的分泌会立刻受到抑制。GH的分泌与年龄亦存在相关性。在新生儿的全部睡眠中GH分泌均处于旺盛状态，16周之后才出现分泌曲线。青春期儿童无论睡眠中还是觉醒期，GH分泌量均为各年龄段最高。50岁后GH分泌量明显下降，几乎无法检测到。

（二）睡眠与催乳素

正常条件下，催乳素（PRL）在入睡后60分钟缓慢上升，至次日清晨06：00—08：00时到达高峰，并可持续到10：00左右，此后保持在低分泌水平。当睡眠被打断后，可以对PRL分泌立刻产生抑制。常用的催眠药物（如苯二氮类）会增加夜间PRL的释放，并且超过正常高限。

（三）睡眠与促肾上腺皮质轴

血浆促肾上腺皮质激素和皮质醇是促肾上腺皮质轴中的两个重要激素，这两种激素水平在早晨呈高峰，之后随时间而下降，于午夜降到最低。但有些异常睡眠会干扰其分泌，如夜间睡眠剥夺可能会延迟促肾上腺皮质轴向夜间静息状态的正常回归，且睡眠剥夺后皮质醇波动幅度减小。

（四）睡眠与甲状腺功能

日间甲状腺素浓度较低，在夜间前期快速上升并在睡眠开始时达到高峰，睡眠后期大幅度降低，意识状态逐渐觉醒。睡眠剥夺时，甲状腺素的分泌是正常的2倍。由此可见，睡眠对甲状腺素分泌具有抑制作用。因此甲状腺素升高是昼夜节律和睡眠的共同作用结果。

（五）睡眠与性腺轴

睡眠和昼夜节律对夜间促性腺激素脉冲式分泌起着重要作用。在青春期前，促卵泡激素和黄体生成素呈脉冲式分泌，且脉冲活动增加与睡眠有关。成年后，也存在日间脉冲式分泌增加，但每天的分泌节律消失。老年男性黄体生成素脉冲式分泌幅度减低，频率增加，无明显昼夜节律，但睾酮变化仍存在。有研究发现，对于围绝经期女性外源性雌激素应用能够增强女性REM睡眠，减少睡眠中的觉醒次数。

总之，睡眠参与人体多种内分泌功能的调节，因此睡眠对人体正常功能的维持起着至关重要的作用。

四、睡眠期呼吸功能变化

清醒时，兴奋性信号的输入来自脑干网状结构，在NREM睡眠期这些兴奋性传入逐渐减少。40%～80%健康人在NREM睡眠的N1、N2期出现由呼吸强度规律性的增减所构成的周期性呼吸，周期性呼吸一般持续10～20分钟，长者可持续约1小时。当进入N3期睡眠时，这种呼吸模式开始变得规则整齐，但换气量常有减少，通气量减少，气道阻力增加，这些变化与睡眠期代谢率下降有关。

在REM睡眠期，张力性兴奋性信号会导致呼吸幅度不规则、频率增快，呼吸的不规则性与快速眼球运动的出现有关。此期常容易出现中枢性睡眠呼吸暂停（central sleep apnea，CSA）和过度通气。

在通气量方面，睡眠时由于呼吸运动随意控制消失，通气反应动态减低，因此患有呼吸系统疾病的人在睡眠中易发生低氧血症。

五、睡眠期心血管功能变化

随着睡眠不同阶段的改变，心血管系统也会发生相应变化。一般情况下，在NREM睡眠期心血管功能会有不同程度的下降，包括血压、心率、每搏输出量，以及外周血管阻力等，其中心率减慢可达10%，收缩压在入睡后第一小时呈进行性下降，下降最大幅度可达30%，这种改变有利于维持心血管系统的稳定性。但对于心动过缓的人来说，需注意睡眠中发生意外的可能。

当处于REM睡眠期，大脑兴奋性增加，中枢调节机制及外周多条反射通路相互协调，引起血压升高、心率显著增快，这也是REM睡眠期的重要特征。在此睡眠期，心脏迷走神经传出纤维的活动一般呈抑制状态。

六、睡眠期泌尿系统变化

泌尿系统通过脑垂体后叶、肾素-血管紧张素-醛固酮系统，参与人体水、盐平衡的调节。这种调节机制受昼夜节律的影响，在睡眠时，肾小球滤过率比日间低，肾小管对水分的重吸收增加，因此夜间尿量及电解质的排出较日间少（减少15%左右），但尿液浓度较日间高。如睡眠结构异常，可能会导致激素分泌异常而影响水、盐平衡，如急性睡眠剥夺者，夜间醛固酮水平降低，可导致尿钠排出增加。

七、睡眠期消化系统的变化

消化功能主要受迷走神经的调节，与觉醒时相比，睡眠期间由于迷走神经兴奋性降低，消化系统的活动也会发生一系列变化。主要表现为唾液分泌减少，食管蠕动幅度下降，吞咽频率明显减少，食管上段、下段括约肌维持适当张力以防止胃内容物反流，结肠的收缩性运动和电活动也大大减少。因此，昼夜节律紊乱和睡眠障碍可对消化系统疾病造成直接或间接影响；反之，消化系统疾病也会影响睡眠质量，如功能性消化不良患儿的睡眠障碍主要表现为REM睡眠潜伏期缩短，并伴有REM睡眠较早出现，睡眠效率差。

（王　纺　钟华英）

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付聪，谢晨，陈云飞.性别及性腺激素对睡眠影响的临床研究进展.华西医学，2015，30（3）：577-581.