Тае Уон Ким

Катедра по психиатрия, Медицински колеж, Католически университет в Корея, Сувон, Сеул 442723, Република Корея

съня

Jong-Hyun Jeong

Катедра по психиатрия, Медицински колеж, Католически университет в Корея, Сувон, Сеул 442723, Република Корея

Seung-Chul Hong

Катедра по психиатрия, Медицински колеж, Католически университет в Корея, Сувон, Сеул 442723, Република Корея

Резюме

Нивата на няколко хормона варират в зависимост от светлинния и тъмния цикъл и също се влияят от съня, храненето и общото поведение. Регулацията и метаболизмът на няколко хормона се влияят от взаимодействията между ефектите на съня и вътрешната циркадна система; нивата на растежен хормон, мелатонин, кортизол, лептин и грелин са силно свързани със съня и циркадната ритмичност. Съществуват и ендогенни циркадни механизми, които служат за регулиране на метаболизма на глюкозата и подобни ритми, свързани с липидния метаболизъм, регулирани чрез действията на различни тактови гени. Нарушението на съня, което влияе отрицателно на хормоналните ритми и метаболизма, също е свързано със затлъстяване, нечувствителност към инсулин, диабет, хормонален дисбаланс и нарушена регулация на апетита. Циркадните смущения, обикновено предизвикани от работа на смени, могат да повлияят отрицателно на здравето поради нарушена хомеостаза на глюкозата и липидите, обърнат ритъм на мелатонин и кортизол и загуба на тактова генна ритмичност.

1. Въведение

2. Сън и хормони

Няколко хормона участват в съня и циркадната ритмичност.

Нивата на хормона на растежа се повишават по време на сън и достигат връх непосредствено след настъпването на съня [3, 4]. В предишно проучване нивата на растежния хормон, измерени на всеки 30 s по време на сън, се увеличават значително по време на бавен вълнен сън (SWS) в сравнение със стадии 1 и 2 и REM сън [5]. Растежният хормон се отделя периодично по време на сън, което може да бъде свързано с цикличния характер на SWS [6]. Пациентите с посттравматично стресово разстройство, характеризиращи се с често нарушен сън, показват по-ниски плазмени нива през нощта на растежен хормон в сравнение със здрави индивиди [7]. Заместителна терапия на растежен хормон, за педиатрични пациенти с дефицит на растежен хормон, засилено ЕЕГ бавно трептене [8].

Използвайки постоянен рутинен протокол, концентрациите на тиреостимулиращия хормон (TSH) достигнаха своя максимум и минимум съответно в средата на биологичната нощ и биологичния следобед [19, 20]. Общата концентрация на трийодтиронин (Т3) и тироксин (Т4) не е свързана с циркадна ритмичност [19]. Отчетена е отрицателна корелация между нивата на TSH и SWS [21, 22].

Кортизолът проявява циркадна ритмичност; нивото му се повишава бързо в средата на биологичната нощ и достига върхове през биологичната сутрин [23, 24]. Кортизолът се освобождава пулсиращо в продължение на 24 часа с циркорен ултрадианен ритъм. Пулсиращата секреция на гонадотропин освобождаващ хормон предотвратява десенсибилизацията на рецептора [25, 26]. SCN е в центъра на този спектър за регулиране на ритъма. Хормоналният път, залегнал в основата на тази регулация, се проектира от SCN към суб-PVN и дорзомедиалното ядро ​​на хипоталамуса (DMH) и след това се проектира към медиалната парвоцелуларна част на PVN, която стимулира освобождаването на кортикотропин хормон (CRH) [27]. Невроналният път, участващ в регулацията на кортизола, се проектира от SCN към PVN и след това към надбъбречната кора през гръбначния мозък [27]. Нивата на кортизол се намаляват по време на SWS; съобщава се и за временна връзка между SWS и намалените нива на кортизол. Интравенозната инфузия на кортизол увеличава SWS и намалява REM съня; по отношение на механизма, лежащ в основата на този ефект, Steiger съобщава, че инфузията на кортизол потиска CRH, като по този начин намалява SWS в съответствие с механизма за отрицателна обратна връзка [28].

Грелин и лептин насърчават и потискат приема на храна, съответно [29, 30]. Нивата на грелин се увеличават преди обичайните часове на хранене и след това намаляват [31, 32]. Няколко проучвания са оценили връзката между нивата на съня и хормоните [24]. След интравенозно инжектиране на грелин се наблюдават повишени нива на растежен хормон и дял на SWS и намален REM сън [33]. В проучване на гризачи SWS се увеличава и REM сънят намалява след вливане на лептин [34]. Възрастните мъже, прилагани грелин, впоследствие се характеризират с увеличен дял на сън в стадий 2 и SWS и намален сън в стадий 1 и REM [35]. Съобщава се и за повишени нива на грелин по време на ранен стадий на сън и притъпен отговор на грелин по време на лишаване от сън [36]. В друго проучване обаче не се съобщава за значителна връзка между нивата на грелин и етапа на съня [37]. Що се отнася до лептина, в едно проучване нивата бяха повишени през биологичната нощ и достигнаха своя връх през биологичната сутрин [38]. Но Scheer и сътр. не съобщава за колебания в нивата на лептин според циркадните ритми [24].

3. Циркадна регулация на въглехидратите

4. Циркадна регулация на липидите

5. Влияние на нарушенията на съня върху хормоните и метаболизма

Повишеният прием на храна и намалената физическа активност са и двата основни фактора за развитието на затлъстяване; епидемиологичните проучвания показват, че разпространението на затлъстяването в световен мащаб продължава да се увеличава. Продължителността на съня може също да бъде свързана с развитието на затлъстяване [56]. Дългът на съня при хората може да увеличи риска от затлъстяване [57]. Според анкета на Националната фондация за сън средната продължителност на съня при възрастни американци е била 6 ч. 40 мин. През 2008 г. в сравнение с 8 ч. 30 мин. През 1960 г. [58]. Проучванията в напречно сечение показват положителна връзка между липсата на сън и риска от затлъстяване [59, 60]. Няколко проспективни проучвания предоставят сериозни доказателства за причинно-следствена връзка между дефицита на съня и затлъстяването. В проучване в Обединеното кралство съкратената продължителност на съня при малки деца (9 часа/ден) при спящите е спечелила значително повече ДДС; освен това, преминаване от къс към среден траверс, защитен срещу печалба от ДДС [65]. Тези проучвания показват, че съществува връзка между недоспиването и риска от затлъстяване. В друго проучване продължителността на съня и качеството на храненето при юноши са свързани; недостатъчните спящи показаха по-ниски резултати от индекса за качество на диетата в сравнение с тези, които спят за оптимална продължителност (≥9 часа) [66].

Дори една нощ на пълно лишаване от сън може да повлияе на разхода на енергия и метаболизма; при субекти с 24-часово събуждане енергийните разходи за почивка и след хранене са намалени; сутрешната плазмена концентрация на грелин, нощни и дневни циркулиращи концентрации на тиротропин, кортизол и норепинефрин бяха увеличени. Сутрешните постпрандиални плазмени концентрации на глюкоза също са по-ниски в сравнение с контролите, които спят в продължение на 8 часа [83]. В друго проучване една нощ на пълно лишаване от сън повишава нивата на лептин, но не е свързана с промени в нивата на адипонектин или кортизол или на кръвното налягане, сърдечната честота или глада [84].

Намаленото качество на съня може да повлияе отрицателно на метаболизма на глюкозата, дори ако общото време за сън е непроменено. Tasali и сътр. потиснат SWS при здрави субекти с акустични стимули с различна честота и интензивност, така че дълбокият NREM сън беше заместен с плитък NREM сън, без да се събужда субекта [85]. Когато дълбоката NREM беше потисната в продължение на 3 последователни нощи, инсулиновата чувствителност намаляваше без адекватно компенсаторно увеличение на инсулина. Следователно, глюкозният толеранс е намален и рискът от диабет е пропорционално увеличен. Степента на намаляване на инсулиновата чувствителност беше силно корелирана с величината на намаляването на SWS. Тези данни показват ролята на SWS в поддържането на глюкозната хомеостаза. Сутрешните плазмени отговори на глюкозата и серумния инсулин бяха значително увеличени след селективно потискане на SWS в подобно проектирано проучване [86].

Острото или хронично недоспиване може да предизвика нарушаване на апетита и да повиши риска от наддаване на тегло, като по този начин води до инсулинова резистентност, непоносимост към глюкоза и съпътстващ повишен риск от захарен диабет. При пациенти с нарушения на съня нарушаването на съня може да доведе до кумулативен дефицит на съня, което да доведе до повишена активност на симпатиковия нерв и повишен вечерен кортизол. При този сценарий може да бъдат причинени инсулинова резистентност, наддаване на тегло и диабет [70].

6. Влияние на циркадните нарушения върху хормоните и метаболизма

Нивата на мелатонин на работниците на смени по време на нощния и дневния сън са значително по-ниски в сравнение с тези на дневните работници, а сутрешният серумен кортизол след работа и след сън също е с 24% и 43% по-нисък [87]. Хроничното намаляване на мелатонина и нарушената секреция на кортизол при работниците през нощната смяна може да окаже канцерогенен ефект. Нивата на пролактин обаче не се променят по време на въртяща се смяна [88].