Az alvás és a cirkadián zavar hatása a hormonokra és az anyagcserére

Tae Won Kim

Koreai Orvostudományi Főiskola, Pszichiátria Tanszék, Suwon, Szöul, 442723, Koreai Köztársaság

Jong-Hyun Jeong

Koreai Katolikus Egyetem Pszichiátriai Osztálya, Suwon, Szöul 442723, Koreai Köztársaság

Seung-Chul Hong

Koreai Katolikus Egyetem Pszichiátriai Osztálya, Suwon, Szöul 442723, Koreai Köztársaság

Absztrakt

Több hormon szintje a fény és a sötét ciklus szerint ingadozik, és az alvás, az etetés és az általános viselkedés is befolyásolja őket. Számos hormon szabályozását és metabolizmusát befolyásolják az alvás és a belső cirkadián rendszer kölcsönhatásai; a növekedési hormon, a melatonin, a kortizol, a leptin és a ghrelin szintje szoros összefüggésben van az alvással és a cirkadián ritmusával. Vannak endogén cirkadián mechanizmusok is, amelyek a glükóz metabolizmusának és a lipid anyagcseréhez kapcsolódó hasonló ritmusok szabályozását szolgálják, különféle óra gének hatására szabályozva. Az alvászavar, amely negatívan befolyásolja a hormonális ritmust és az anyagcserét, elhízással, inzulinérzékenységgel, cukorbetegséggel, hormonális egyensúlyhiánnyal és étvágyzavarral is jár. A tipikusan műszakos munkával kiváltott cirkadián zavarok negatívan befolyásolhatják az egészséget a káros glükóz- és lipid homeosztázis, a megfordított melatonin- és kortizolritmus, valamint az óra génritmusának elvesztése miatt.

1. Bemutatkozás

2. Alvás és hormonok

Számos hormon vesz részt az alvásban és a cirkadián ritmusban.

A növekedési hormon szintje alvás közben növekszik, és az alvás kezdete után közvetlenül tetőzik [3, 4]. Egy korábbi vizsgálatban a növekedési hormon szintje, amelyet alvás közben 30 másodpercenként mértek, jelentősen megnőtt a lassú hullámú alvás (SWS) alatt az 1. és 2. stádiumhoz, valamint a REM alváshoz képest [5]. A növekedési hormon szakaszosan szekretálódik alvás közben, ami összefüggésbe hozható az SWS ciklikusságával [6]. A gyakran zavart alvással jellemzett poszttraumás stressz-rendellenességű betegek alacsonyabb éjszakai növekedési hormon plazmaszintet mutattak az egészséges alanyokhoz képest [7]. Növekedési hormonpótló terápia, növekedési hormonhiányos gyermekeknél, fokozott EEG lassú oszcilláció [8].

Állandó rutinprotokoll alkalmazásával a pajzsmirigy-stimuláló hormon (TSH) koncentrációja a biológiai éjszaka közepén, illetve a biológiai délután közepén érte el a maximumot és a minimumot [19, 20]. A teljes trijód-tironin (T3) és a tiroxin (T4) koncentrációja nem volt összefüggésben a cirkadián ritmusossággal [19]. Negatív korrelációt jelentettek a TSH szintek és az SWS között [21, 22].

A kortizol cirkadián ritmusú; szintje gyorsan emelkedik a biológiai éjszaka közepén, és a biológiai reggel alatt tetőzik [23, 24]. A kortizol pulzáló módon, 24 órán keresztül felszabadul, circhoral ultradian ritmus mellett. A gonadotropint felszabadító hormon pulzáló szekréciója megakadályozza a receptor deszenzitizálódását [25, 26]. Az SCN áll a ritmusszabályozási spektrum középpontjában. Az e szabályozás alapjául szolgáló hormonális út az SCN-től a hipotalamusz (PVH) sub-PVN és dorsomedialis magjáig vetül, majd a PVN mediális parvocelluláris részébe vetül, amely stimulálja a kortikotropin felszabadító hormont (CRH) [27]. A kortizol-szabályozásban részt vevő idegpálya az SCN-ből a PVN-be, majd a gerincvelőn keresztül a mellékvesekéregbe vetül [27]. A kortizol szintje csökken az SWS során; az SWS és a csökkent kortizolszint közötti időbeli összefüggésről is beszámoltak. A kortizol intravénás infúziója növelte az SWS-t és csökkentette a REM-alvást; az effektus hátterében álló mechanizmust illetően Steiger arról számolt be, hogy a kortizol infúzió elnyomja a CRH-t, ezáltal negatív visszacsatolási mechanizmusnak megfelelően csökkenti az SWS-t [28].

A ghrelin és a leptin elősegíti és elnyomja az ételbevitelt [29, 30]. A ghrelin szint a szokásos étkezési idők előtt növekszik, majd csökken [31, 32]. Számos tanulmány értékelte az alvás és a hormonszint kapcsolatát [24]. A növekedési hormon szintjének növekedését és az SWS arányát, valamint a REM alvás csökkenését figyelték meg a ghrelin intravénás injekcióját követően [33]. Egy rágcsáló-vizsgálatban az SWS nőtt és a REM alvás csökkent a leptin infúziót követően [34]. A ghrelint kapó idős férfiakra ezután a 2. stádium és az SWS alvás megnövekedett aránya, valamint az 1. stádium és a REM alvás csökkenésének jellemzője volt [35]. Szintén beszámoltak a korai stádiumú alvás alatti megnövekedett ghrelin-szintről és az alvásmegvonás során a tompa ghrelin-válaszról [36]. Egy másik tanulmányban azonban nem számoltak be szignifikáns kapcsolatról a ghrelin szint és az alvási stádium között [37]. Ami a leptint illeti, egy tanulmányban a szintek a biológiai éjszaka folyamán emelkedtek, és a biológiai reggel alatt értek el csúcsot [38]. De Scheer és mtsai. nem számoltak be a leptin szint ingadozásáról a cirkadián ritmus szerint [24].

3. A szénhidrát cirkadián szabályozása

4. A lipid cirkadián szabályozása

5. Az alvászavar hatása a hormonokra és az anyagcserére

A fokozott táplálékfelvétel és a csökkent fizikai aktivitás egyaránt fő tényező az elhízás kialakulásában; epidemiológiai vizsgálatok azt mutatják, hogy az elhízás prevalenciája világszerte folyamatosan növekszik. Az alvás időtartama társulhat az elhízás fejlődésével is [56]. Az emberek alvási adóssága növelheti az elhízás kockázatát [57]. A National Sleep Foundation felmérése szerint az amerikai felnőttek átlagos alvási időtartama 2008-ban 6 óra 40 perc volt, míg 1960-ban 8 óra 30 perc volt [58]. A keresztmetszeti vizsgálatok pozitív összefüggést mutatnak az alváshiány és az elhízás kockázata között [59, 60]. Számos prospektív tanulmány erős bizonyítékot szolgáltat az alváshiány és az elhízás közötti oksági kapcsolatra. Egy brit tanulmányban a kisgyermekek (9 óra/nap) alvók rövidített alvási időtartama jelentősen több áfát nyert; ezenkívül az áfa-nyereséggel szemben védett rövid alvóhelyről az átlagos alvásra való áttérés [65]. Ezek a tanulmányok azt mutatják, hogy összefüggés van az alváshiány és az elhízás kockázata között. Egy másik vizsgálatban az alvás időtartama és a táplálkozás minősége korrelált a serdülőknél; az elégtelen alvók alacsonyabb étrendi minőségi index pontszámokat értek el, mint azok, akik optimális ideig (≥9 óra) aludtak [66].

A teljes alváshiány egyetlen éjszakája is befolyásolhatja az energiafelhasználást és az anyagcserét; a 24 órás ébrenlétű alanyokban csökkent a pihenés és az étkezés utáni energiafelhasználás; a reggeli plazma ghrelin, az éjszakai és a nappali keringő tirotropin, a kortizol és a noradrenalin koncentrációja megnőtt. A reggeli étkezés utáni plazma glükózkoncentráció szintén alacsonyabb volt a 8 órát aludó kontrollokhoz képest [83]. Egy másik tanulmányban a teljes alváshiány egy éjszakája növelte a leptin szintjét, de nem volt összefüggésben az adiponektin vagy a kortizol szintjének, illetve a vérnyomás, a pulzus vagy az éhség változásával [84].

A csökkent alvásminőség negatívan befolyásolhatja a glükóz metabolizmusát, még akkor is, ha a teljes alvási idő változatlan. Tasali és mtsai. elnyomta az SWS-t egészséges alanyokban, különböző gyakoriságú és intenzitású akusztikus ingerekkel, így a mély NREM-alvást sekély NREM-alvással helyettesítették, anélkül, hogy felébresztenék az alanyot [85]. Amikor a mély NREM-et 3 egymást követő éjszakán át elnyomták, az inzulinérzékenység csökkent az inzulin megfelelő kompenzációs növekedése nélkül. Ezért a glükóz tolerancia csökkent és a cukorbetegség kockázata arányosan nőtt. Az inzulinérzékenység csökkenésének nagysága szorosan korrelált az SWS csökkenésének mértékével. Ezek az adatok jelzik az SWS szerepét a glükóz homeosztázis fenntartásában. A reggeli plazma glükóz és szérum inzulin válaszok szignifikánsan növekedtek a szelektív SWS szuppressziót követően egy hasonlóan tervezett tanulmányban [86].

Az akut vagy krónikus alváshiány étvágy-rendellenességet idézhet elő, és növelheti a súlygyarapodás kockázatát, ezáltal inzulinrezisztenciához, glükóz-intoleranciához és egyidejűleg megnövekedett diabetes mellitus-kockázathoz vezethet. Alvászavaros betegeknél az alvászavar kumulatív alváshiányt eredményezhet, ami fokozott szimpatikus idegaktivitást és megnövekedett esti kortizolt eredményez. Ebben a forgatókönyvben inzulinrezisztenciát, súlygyarapodást és cukorbetegséget okozhat [70].

6. A cirkadián zavarok hatása a hormonokra és az anyagcserére

Az éjszakai munka és a nappali alvás során a műszakban dolgozók melatoninszintje lényegesen alacsonyabb volt, mint a nappali dolgozóké, és a reggeli szérum kortizol munka után és alvás után szintén 24% -kal és 43% -kal alacsonyabb volt [87]. A melatonin krónikus csökkenése és a kortizol-szekréció károsodása az éjszakai műszakban dolgozóknál rákkeltő hatást fejthet ki. A prolaktin szintje azonban nem változott a rotációs műszakban [88].