米乐m6官方网站(以下简称“AIST”)、米乐m6官方网站(以下简称“AIST”)细胞分子工程系大石胜隆、人类信息交互研究部高级研究员开田幸佐、国立大学法人茨城大学学术研究部应用生物学系丰田淳教授、吉田裕太,慢性病讲师睡眠质量差使用唾液。
睡眠障碍众所周知,它会增加患抑郁症和生活方式相关疾病等精神疾病的风险。然而,虽然使用简单的设备可以相对容易地客观测量日常睡眠状况,但诊断慢性睡眠障碍却很困难。匹兹堡睡眠问卷 (PSQI)和睡眠日记。
这次,为了寻找非侵入性生物标志物来确定长期睡眠不良,我们收集了 50 名没有睡眠问题、PSQI 得分为 2 分或以下的受试者和 50 名睡眠不佳、PSQI 得分为 6 分或更高的受试者的唾液。CE-FTMS代谢组分析基于唾液中检测到的683种代谢物的浓度信息随机森林分析(一种机器学习)并确定了六种代谢物,它们对于区分没有睡眠问题的受试者和睡眠不佳的受试者很重要。当我们使用这些创建辨别模型时,我们发现可以以 866% 的概率识别出根据 PSQI 分数确定的睡眠不佳的人。
这一结果不仅使客观、非侵入性评估慢性睡眠问题成为可能,而且有可能评估日常睡眠状态的变化,而这对于 PSQI 来说是困难的。未来,通过开发测量作为生物标志物的代谢物的试剂盒和简单装置,并将其建立为睡眠自我保健技术,预计将用于了解日常生活中的睡眠质量以及管理家庭、工作和护理机构的健康。
此项研究成果详情请参阅英国自然出版集团2025年4月21日报道。科学报告''将以网络版发布。
随着社会变得更加一天24小时运转以及人口老龄化,社会对睡眠的兴趣与日俱增。在日本,据说五分之一的成年人对睡眠不满意*1睡眠障碍是与睡眠和觉醒相关的各种疾病的总称,已知慢性睡眠障碍会增加患抑郁症和生活方式相关疾病等精神疾病的风险。最近,使用市售可穿戴设备可以轻松测量每日睡眠时间和睡眠质量。然而,人们感到满意的睡眠量和质量存在很大的个体差异,为了评估慢性睡眠障碍,需要评估每个人的长期睡眠状态。目前评估长期睡眠状态的主要方法是依赖受试者主观性的自我评估,例如PSQI、睡眠日记等问卷调查。
PSQI 是医生用于诊断和筛查以确定睡眠障碍的问卷之一。在PSQI中,受试者填写自己对过去一个月的睡眠质量、睡眠持续时间、白天醒来困难等7个项目的主观评价,并根据每个项目的得分(0至3分)的总分(0至21分)来确定睡眠障碍的程度。如果总分在6分以上,则评价为睡眠障碍,可以作为医生诊断的依据。尽管PSQI拥有大量证据并在世界范围内使用,但由于结果取决于测试对象的主观性且难以获得随时间的变化,因此存在一定偏差等问题。因此,目前很难客观地评估可能导致抑郁症等疾病发作的慢性睡眠问题。
在 AIST,我们一直在开发非侵入性生物标记物,以便及早发现因长期睡眠不足而导致的患病风险增加,这是一项研究项目的一部分,该项目旨在开发技术来监测个人的精神和身体状况,并鼓励医疗机构尽早咨询以延长健康寿命。到目前为止,我们关注的是精神压力和慢性疲劳是口腔炎的诱因,并研究了长期睡眠不足可能改变口腔环境的可能性。我们使用从 AIST 最初开发的慢性应激性睡眠障碍模型小鼠和健康小鼠收集的唾液,通过 CE-FTMS 进行代谢组分析,研究了唾液中所含代谢物的差异。结果表明,各种代谢物的量根据睡眠障碍的负担而变化*2因此,我们决定鉴定人类唾液中受慢性睡眠剥夺影响的代谢物,并旨在开发生物标志物来客观评估慢性睡眠剥夺。
这项研究和开发是 AIST 下一代医疗保健服务研究实验室在信息和人体工程学领域、生物技术领域以及其他三个领域推动的学科融合项目的一部分。
在这项研究中,我们使用 PSQI 评估了 730 名 45 至 60 岁日本男性的睡眠情况,这些男性没有服用任何药物或补充剂。其中,对照组有50人没有睡眠问题(PSQI≤2),50人被认为有睡眠问题(PSQI≥6)。在睡眠剥夺组中的50人醒来后采集唾液,并使用CE-FTMS进行代谢组分析,对唾液中所含的代谢物进行分析。在检测到的 683 种代谢物中,使用在超过一半的受试者中检测到的 435 种代谢物的数据进行了随机森林分析(图 1)。随机森林分析揭示了六种代谢物,它们对于区分对照组和睡眠剥夺组很重要(图 2,左)。我们创建了一个判别模型来使用这些代谢物来预测睡眠质量不佳 (ROC 曲线)、AUC评估辨别性能(图2右)。结果显示,根据 PSQI 评分识别睡眠不佳的人的概率为 866%。六种代谢物中的一些被认为来自肠道或口腔中的细菌,这表明这些细菌与睡眠不良之间存在关系。
这一结果不仅可以客观、非侵入性地评估慢性睡眠问题,而且有可能评估睡眠状态随时间的变化,而这对于 PSQI 来说是困难的。未来,这项技术有可能被应用于诊断睡眠障碍患者并确定治疗的有效性。还设想它将用于家庭自我护理以治疗慢性睡眠不足,以及用于学校、工作场所、疗养院等的睡眠管理。

图 1 睡眠不良的唾液生物标记物开发流程

图 2 通过测量唾液中的六种代谢物,可以以 866% 的概率确定睡眠剥夺
*原始论文中的数字被引用或修改。
我们将开发试剂盒和简单的设备,可以轻松测量唾液中的六种代谢物。此外,本次测试的受试者不包括正在接受严重睡眠障碍治疗的患者,未来我们将针对睡眠障碍患者进行评估,并考虑将其用于诊断睡眠障碍和确定治疗效果。
已出版的杂志:科学报告
论文标题:通过日本中年男性唾液代谢组学分析鉴定慢性睡眠障碍的潜在非侵入性生物标志物
作者:Katsutaka Oishi、Yuta Yoshida、Kosuke Kaida、Kozue Terai、Hiroyuki Yamamoto、Atsushi Toyoda
DOI:101038/s41598-025-95403-1
发明名称:“用于评估睡眠不良的生物标记物组”
申请号:专利申请2024-153011
申请日期:2024 年 9 月 5 日
*1:摘自《2019 年全国健康与营养调查报告》(厚生劳动省,2020 年 12 月)
*2:Oishi K、Yajima Y、Yoshida Y、Hagihara H、Miyakawa T、Higo-Yamamoto S、Toyoda A。心理生理应激引起的慢性睡眠障碍雄性小鼠模型唾液的代谢特征。科学代表 2023;13:11156.