熬夜追劇的副作用:睡眠不足會改變體內食慾激素,讓身材越來越胖

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當睡眠時間受到限制,但飲食控制在標準一天所需的能量時,由於醒著時間增加,導致消耗能量也增加,進一步使促進食慾的飢餓素增加、造成飽腹感的瘦體素減少,從而導致飢餓感增加。
隨著文明的發展,許多人的生活型態已不再規律。無論是旅行產生的時差,或是熬夜加班、寫報告、追劇等,人們在夜間暴露到人造光源的機率愈來愈高,而晝夜節律的紊亂與睡眠不足已成為現代人生活中無可避免的問題。
科學家利用許多高通量的基因轉錄(transcription)和蛋白質體學分析方法發現,生理時鐘以十分廣泛且複雜的機制在調節生理上的晝夜節律。以一個生物體來看,約50%的基因有節律週期的表現,而這些有節律週期的基因掌管著許多影響身體健康的功能,例如荷爾蒙的釋放、體溫、細胞週期、代謝、免疫等。可想而知,一旦晝夜節律紊亂,身體健康也可能會跟著出狀況了。
目前研究發現,當生理時鐘調控的晝夜節律和外在明暗循環不同步時,會增加許多疾病發生或惡化風險。例如肥胖、糖尿病等代謝性疾病、睡眠障礙、憂鬱症、躁鬱症等神經精神疾病,以及癌症、炎症性、心血管疾病的發生,都與生理時鐘調控紊亂有牽扯不清的關係。
這些議題自2017年諾貝爾生理學或醫學獎頒給三位研究生理時鐘的學者之後,有許多詳盡的文獻回顧,而本篇文章將對現代人常面對的文明病⸺肥胖與情緒障礙做較詳盡的探討。
睡眠不足造成肥胖
一般認為,肥胖是由於吃太多和缺乏身體活動造成。然而,這兩者不全然是造成肥胖高好發率的原因。在過去十年裡,睡眠不足和晝夜節律失調導致個體易罹患代謝疾病並促進體重增加的研究愈來愈多。目前研究顯示,一個成人若睡眠不足,體內食慾激素(註)會隨之改變,每天能量消耗雖然會增加約100千卡(kcal),但也會多出250kcal的能量攝入,因此造成體重增加。
註釋:人體內的食慾激素包含瘦體素(leptin)、飢餓素(ghrelin)、腸泌素(GLP-1)、PYY 激素(peptide tyrosine-tyrosine)等。
許多食慾激素會被生理時鐘調節,在體內的濃度有晝夜變化。例如瘦體素是一種降低食慾的激素,由白色脂肪細胞產生,在作息規律且能量平衡的健康成人體內,白天時瘦體素的濃度低,晚上較高。另外,飢餓素是一種增加食慾的激素,由胃中的P/D1細胞產生。在能量平衡的條件下,飢餓素會在兩餐之間升高、飯後降低,白天體內的飢餓素濃度通常較高,夜晚則漸漸降低。
PYY與腸泌素都是一種降低食慾的激素,由小腸的L細胞產生。PYY在白天時分泌量較高,夜間分泌量較低。腸泌素則會在進食後增加,但它的分泌是否有晝夜節律變化或受晝夜節律及睡眠影響,目前尚不清楚。
當睡眠時間受到限制,但飲食控制在標準一天所需的能量時,由於醒著時間增加,導致消耗能量也增加,進一步使促進食慾的飢餓素增加、造成飽腹感的瘦體素減少,從而導致飢餓感增加。相較之下,當限制睡眠期間可隨意飲食時,飢餓素減少,瘦體素和PYY 增加,雖然降低了飢餓感,但這些個體的攝入的能量已經多過於一般正常成人所需,最後造成體重增加(圖三)。
另外,有趣的是當一個人睡眠不足時,想進食高油、高糖等不健康的食物的慾望會特別增加,這種行為不單純只因為食慾激素增加的關係,而是與腦部的認知控制及獎勵機制有關。此外,在囓齒動物研究中也發現,即便是消耗同樣的熱量,晝夜節律紊亂的小鼠體重會增加更多。
因此,即使能量攝入無變化,如果在不適當的晝夜節律時間消耗能量,也可能因代謝不良使得體重隨之增加。順道一提,其實肥胖也會反過來影響睡眠,許多肥胖患者有睡眠時間改變和睡眠品質下降的問題,但目前對於肥胖如何影響睡眠所知甚少。
睡眠與情緒障礙的關聯
晝夜節律與心理健康有密切的關係,不過直到最近才有研究探討兩者之間的相互作用。許多情緒症狀是由於不規律的明暗循環引起。舉例來說,不規律的睡眠和皮質醇分泌會導致或加劇易感人群的情緒症狀。在冬季白天較短的情況下,惡劣情緒的發生率較高;在白天較長的夏季期間,安樂情緒的發生率較高。
反觀許多情緒障礙的患者,包括重度憂鬱症(major depressive disorder, MDD)、雙極性情感疾患(bipolar disorder)、創傷後壓力症候群(post-traumatic stress disorder, PTSD)、廣泛性焦慮症(generalized anxiety disorder, GAD)等,都會有睡眠中斷的問題,由此可見情緒障礙也會影響睡眠的品質。因此,晝夜節律與心理健康有著雙向的相互作用。
患有多種情緒障礙,包括重度憂鬱症、雙極性情感疾患、焦慮症(anxiety disorder)、思覺失調症(schizophrenia)等疾病患者,常有晝夜節律紊亂的情況。不過到底是晝夜節律紊亂使個體易患情緒障礙?還是情緒障礙的表現導致晝夜節律紊亂?兩者是否有雙向因果關係?雖然大多數臨床數據顯示這類情緒障礙與晝夜節律有關,但人們對這兩者之間的因果關係與相關分子機制尚不清楚。
不過臨床觀察也發現,若是針對患者重新調整晝夜節律,則可改善情緒障礙的症狀。
調控晝夜節律以改善身體健康
現代生活中,導致失眠、晝夜節律紊亂的因子無所不在,對個人和人群整體層面的健康均有不良影響。除了本文中探討的肥胖與情緒障礙之外,目前已知會被晝夜節律紊亂影響的疾病還包含其他神經精神疾病、代謝、心血管、免疫疾病、癌症等。而這些因為晝夜節律紊亂會增加發生率或嚴重程度的疾病,也會造成個體晝夜節律的紊亂,兩者有雙向影響的關係。
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綠能x數位,科技助攻水產養殖產業升級

我們想讓你知道的是
水產養殖結合太陽光電是一種創新的經營模式,讓漁場除了既有的漁獲外,更能提供綠電創造額外收益,國內更有漁場順勢導入數位工具管理養殖環境,持續提升水產質量。我們可以看到,數位與能源的雙軸轉型正在養殖漁業發生。
糧食生產是農漁業的主要功能,順應環境選擇不同的作物與耕種策略,是農漁民智慧的累積,臺灣的農漁業實力更是享譽國際。然而,由於整體產業結構轉型、生活型態轉變,傳統看天吃飯的一級產業,較不容易成為新世代就業的優先選項,如何在現有產業基礎上創造新商機、吸引年輕人返鄉,是各界都在思考的課題。
近年來,各國政府致力推動再生能源以實踐減碳,在不同場域、建物等結合光電開發的複合式發展模式,成為兼顧空間利用效率、提高單位面積產值的創新解決方案,這樣的趨勢正在農漁業現場發生。
農漁業結合光電創造附加價值
農電共生可提供自給自足的再生能源,還能保護農作物免受極端天氣影響,提高生產韌性,多餘的電力也可以躉售,提升農民收入。著眼於光電帶來的附加價值,越來越多國家看好農業結合太陽光電的發展潛力,德國、日本已有多個果園結合太陽光電從事農電共生,法國也實驗在成列的葡萄藤上安裝太陽光電模組。
不只農業,國際也開始出現結合水產養殖與太陽光電的漁電共生。例如美國切薩皮克灣(Chesapeake Bay)發展出太陽能牡蠣生產系統,不僅實現綠電自發自用,漁產收穫量更高達傳統養殖場的45倍;而在養蝦大國越南,也開始執行養蝦場結合太陽能發電的漁電共生計畫,為養殖場提供穩定電力並帶來漁獲,一舉兩得。

數位轉型為漁電共生添助力
漁電共生是利用漁業養殖場域結合太陽光電設置,期能改善生產環境、增加漁民收益,創造土地多元利用,是臺灣積極推動的重要政策方向之一。不過其他國家與臺灣的漁電共生開發型態不太一樣,其他國家多以沿海鋪設水面型光電為主,臺灣的漁電共生則採用室內養殖場搭配屋頂型光電,或室外魚塭搭配立柱型/水面型/塭堤型光電設備,近年來在許多漁民與光電業者的努力合作下,這樣的複合式土地利用模式逐漸展現效益。
不同養殖物種的環境需求不一,漁電共生導入的過程須經磨合,運用魚塭上方架設太陽能板,冬天防寒害、夏天助降溫,並配合不同物種的習性調整投料策略,同時結合數位環境監控系統調節養殖環境,進而達到提高漁獲收益之積極目的。

光電開發帶來的效益,也讓原本衰頹的產業地景重現生機,例如位於臺南七股的日運案場,原本是高鹽度的廢棄魚塭地,在養殖專家與在地青年的協力下,透過微生物、益生菌來控制池水,搭配AI數位化儀器監控養殖過程,持續累積養殖數據建立資料庫,烏魚、虱目魚、白蝦的混養模式已多次收成;四鯤鯓漁電共生案場過去同樣是廢棄魚塭,改建為室內型漁電共生案場後,能精準控制環境變數以從事精緻養殖,已成功育成一尾重達30克以上的白蝦。
由於漁電共生帶來的效益逐漸獲得認同,有別於過去多為光電業者發起的開發模式,最近也出現由漁民發起的漁電共生規劃,例如茄萣區不少養殖戶視漁電共生為吸引青農返鄉的契機,積極爭取納入漁電共生先行區;目前採用塭堤型與立柱型的光電設施,養殖的虱目魚也已開始收成。

養殖漁業正在實現數位與能源的雙軸轉型
數十年來漁民的養殖專業與經營視野,讓臺灣水產養殖產業在國際上向來有一席之地,但近年來確實也面臨產業結構轉型、從業人口老化凋零的挑戰;如今結合光電的漁電共生模式,讓原本看似傳統的一級產業開始蛻變,養殖模式、經營模式、商業模式不斷創新,也吸引更多青年關注與投入;臺灣養殖王國的美名,相信在不久的未來,將藉由數位與能源的雙軸轉型,再次展現耀眼光芒。
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