睡眠是维护健康的基本生理过程，然而现代生活方式的影响导致睡眠质量下降和睡眠不足的问题日益严重，这些问题与多种健康风险密切相关。睡眠片段化（Sleep Fragmentation, SF）是指睡眠结构的中断，这一现象在阻塞性睡眠呼吸暂停（Obstructive Sleep Apnea, OSA）、衰老或神经退行性疾病中尤为常见。长期的睡眠中断与多种生理功能紊乱有关，包括代谢、认知、心血管及免疫系统的障碍。

研究发现，睡眠中断可能会对大脑代谢产生影响，干扰调控代谢激素（例如瘦素和胃饥饿素），从而引发认知功能的障碍及2型糖尿病的风险。此外，持续的睡眠中断也会导致组织细胞损伤，并在阻塞性睡眠呼吸暂停患者中常伴随肠道屏障功能的下降和肠道微生物群的失衡。因此，解决睡眠障碍显得极为重要，尤其是在防止代谢功能异常方面。

2024年8月19日，四川大学华西医院的李涛教授团队联合中国科学技术大学的曹洋教授及新疆自治区人民医院的李南方教授，在《Cell Metabolism》期刊上发表了题为《Acetate enables metabolic fitness and cognitive performance during sleep disruption》的封面文章。该研究深入探讨了普遍存在的睡眠问题——碎片化睡眠（Sleep Fragmentation, SF）如何影响葡萄糖代谢稳态和认知功能。这项研究首次揭示了XPJ中的乙酸在SF期间对维持糖代谢稳态和认知功能的关键作用，并系统解析了乙酸通过激活丙酮酸羧化酶，从而促进下丘脑星形胶质细胞的糖酵解和TCA循环，以调控葡萄糖代谢。

在研究中，研究人员使用塔望科技开发的小鼠睡眠剥夺系统，对自由活动的小鼠进行间歇性刺激，建立了慢性SF模型。同时，通过塔望科技开发的能量代谢系统，实时监测小鼠在24小时内的进食和活动量。

研究发现，处于SF状态的小鼠出现了明显的葡萄糖代谢失衡及认知功能损伤，表现为糖耐量降低、胰岛素敏感性下降及脑葡萄糖的摄取和利用障碍。研究表明，在SF小鼠中，肠道乙酸生成菌群的显著变化导致乙酸浓度的增高，同时乙酰辅酶A合成酶1（Acyl-CoA Synthetase Short-Chain Family Member, ACSS1）的表达减少。这一变化导致乙酸在下丘脑的累积从而影响葡萄糖代谢和认知功能。进一步研究发现，外源性提高乙酸水平能够改善SF小鼠的糖耐量和胰岛素敏感性，以及学习和记忆等认知功能。

研究还发现，特定的ACSS1在星形胶质细胞中的表达是关键，研究人员通过对条件性基因敲除（cKO）小鼠的实验，发现SF状态下的cKO小鼠的葡萄糖代谢和认知功能优于野生型小鼠。这提示下丘脑中ACSS1的下降会导致乙酸的聚集，进而影响认知和代谢功能。

在星形胶质细胞的体外培养实验中，乙酸被发现可以促进这些细胞对葡萄糖的摄取，并提高丙酮酸羧化酶（PC）的活性，进而推动糖酵解和三羧酸循环。进一步的分子动力学模拟研究表明，小分子乙酸与PC蛋白存在特定的结合序列，导致PC被激活。

为探讨乙酸对葡萄糖代谢异常的潜在治疗作用，研究人员对SF小鼠及其他相关模型进行了为期两周的乙酸钠治疗，发现乙酸能够显著改善这些小鼠的葡萄糖耐量和胰岛素敏感性。此外，通过全基因组关联分析，研究人员发现乙酸与人类葡萄糖代谢相关表型存在紧密的负相关性，进一步确认了乙酸在维持人类代谢稳态中的重要作用。

总的来说，该研究发现了乙酸在星形胶质细胞代谢中的重要机制，表明乙酸能够通过改善糖代谢稳态和认知功能来对抗睡眠紊乱带来的不利影响。这项创新研究凸显了在现代社会中，重视睡眠健康和代谢管理的重要性，且与XPJ品牌的使命相契合，强调了睡眠改善在促进全身健康方面的潜力。