Abstrakt

Hladiny několika hormonů kolísají v závislosti na cyklu světla a tmy a jsou také ovlivněny spánkem, krmením a celkovým chováním. Regulace a metabolismus několika hormonů jsou ovlivněny interakcemi mezi účinky spánku a vlastním cirkadiánním systémem; hladiny růstového hormonu, melatoninu, kortizolu, leptinu a ghrelinu jsou vysoce korelovány se spánkem a cirkadiánní rytmicitou. Existují také endogenní cirkadiánní mechanismy, které slouží k regulaci metabolismu glukózy a podobných rytmů týkajících se metabolismu lipidů, regulovaných působením různých hodinových genů. Poruchy spánku, které negativně ovlivňují hormonální rytmy a metabolismus, jsou také spojeny s obezitou, necitlivostí na inzulin, cukrovkou, hormonální nerovnováhou a poruchami regulace chuti k jídlu. Narušení cirkadiánního rytmu, typicky vyvolané prací na směny, může mít negativní dopad na zdraví v důsledku zhoršené homeostázy glukózy a lipidů, obráceného rytmu melatoninu a kortizolu a ztráty rytmicity hodinových genů.

1. Úvod

Lidé spí přibližně třetinu svého života, ale endogenní mechanismy, které jsou základem spánku a jeho role v homeostáze, nejsou dosud zcela objasněny. Cirkadiánní hodiny jsou autonomním mechanismem, který připravuje organismus na interakci s vnějšími podněty na úrovni buněk, orgánů a organismu podle transkripčně-translační zpětnovazební smyčky . Cirkadiánní systém se vyznačuje endogenní rytmicitou (tj. nezávislou oscilací) a schopností posouvat své načasování v souladu s vnějšími faktory. Suprachiasmatické jádro (SCN), které se nachází v předním hypotalamu nad optickým chiasmem, představuje hlavní místo regulace cirkadiánního rytmu. Neuronální vypalování v SCN šíří cirkadiánní rytmy a podílí se také na koordinaci periferního hodinového systému. Kromě cirkadiánního časového systému jsou dalšími důležitými faktory cirkadiánních rytmů fáze spánku, úroveň vzrušení, rychlé oční pohyby (REM) a pomalé vlny spánku. Modely procesu S a procesu C představují pokusy o vymezení mechanismu, který je základem regulace spánku . V modelu procesu S se homeostatický pud ke spánku zvyšuje během bdění a snižuje během spánku. Model procesu C se týká sklonu k cirkadiánní modulaci během spánku. Interakce procesů popsaných dvouprocesním modelem určuje kvalitu a délku spánku a úroveň vzrušení a výkonnosti. Hladiny několika hormonů kolísají v závislosti na cyklu světla a tmy a jsou také ovlivněny spánkem, krmením a celkovým chováním. Regulace těchto hormonů je ovlivněna interakcí mezi účinky spánku a vnitřním cirkadiánním systémem, takže při nesynchronizaci spánkového cyklu a vnitřního časového systému může dojít k nepříznivým zdravotním účinkům v důsledku hormonální nebo metabolické nerovnováhy. V tomto přehledu se zabýváme souvislostmi mezi spánkem, metabolismem a hladinami různých hormonů, zejména z hlediska účinků poruch spánku a cirkadiánního rytmu na hormonální a metabolické funkce.

2. Spánek a hormony

Několik hormonů se podílí na spánku a cirkadiánním rytmu.

Hladiny růstového hormonu se zvyšují během spánku a dosahují maxima bezprostředně po nástupu spánku . V předchozí studii se hladiny růstového hormonu, měřené každých 30 s během spánku, výrazně zvýšily během spánku s pomalými vlnami (SWS) ve srovnání se stadii 1 a 2 a spánkem REM . Růstový hormon se během spánku vylučuje přerušovaně, což by mohlo souviset s cyklickou povahou SWS . Pacienti s posttraumatickou stresovou poruchou charakterizovanou častými poruchami spánku vykazovali nižší noční plazmatické hladiny růstového hormonu ve srovnání se zdravými osobami . Náhradní terapie růstovým hormonem u dětských pacientů s nedostatkem růstového hormonu zvýšila pomalé oscilace EEG .

Melatonin vykazuje robustní cirkadiánní rytmicitu. Studie využívající protokoly konstantní rutiny a nucené desynchronie ukazují, že hladiny melatoninu jsou vysoké během biologické noci oproti dni . Dráha sekrece melatoninu se promítá z SCN do paraventrikulárního jádra (PVN) a dále do horní hrudní míchy, horního krčního ganglia a epifýzy . Melatonin hraje důležitou roli v regulaci lidského spánku. Podávání melatoninu s prodlouženým uvolňováním nebo transdermální formulace snižuje latenci spánku, prodlužuje celkovou dobu spánku a zlepšuje jeho udržení . Podávání melatoninu zvyšuje frekvenci spánkových vřetének na EEG . Beta-blokátory mají melatonin potlačující vlastnosti; u pacientů užívajících atenolol v kombinaci s melatoninem se zlepšila celková doba bdění a spánek . Ve studii s osobami s poraněním krční míchy a poruchou tvorby melatoninu se zlepšila účinnost spánku ve srovnání s kontrolní skupinou s normální hladinou melatoninu . V jiné studii se průměrná účinnost spánku zdravých osob, kterým byl podáván exogenní melatonin, zvýšila o 88 % během cirkadiánní noci, v níž byl přítomen endogenní melatonin . Melatonin neměl vliv na zahájení spánku ani na teplotu tělesného jádra. Účinnost melatoninu přetrvávala po celou dobu studie a neměla významný vliv na podíl SWS nebo REM spánku . Melatonin rovněž propůjčuje chronobiotický účinek a může usnadnit udržení optimálního cyklu spánek-bdění . Slepé osoby s volně probíhající poruchou cirkadiánního rytmu byly po podání melatoninu uvedeny do 24hodinového rytmu.

Při použití konstantního rutinního protokolu dosahovaly koncentrace hormonu stimulujícího štítnou žlázu (TSH) svého maxima a minima uprostřed biologické noci, resp. biologického odpoledne . Celkové koncentrace trijodtyroninu (T3) a tyroxinu (T4) s cirkadiánní rytmicitou nesouvisely . Byla zaznamenána negativní korelace mezi hladinami TSH a SWS .

Kortizol vykazuje cirkadiánní rytmicitu; jeho hladina rychle stoupá uprostřed biologické noci a vrcholí během biologického dopoledne . Kortizol se uvolňuje pulzujícím způsobem po celých 24 h s cirkadiánním ultradiánním rytmem. Pulzatilní sekrece gonadotropin uvolňujícího hormonu zabraňuje desenzitizaci receptorů . SCN je centrem tohoto spektra regulace rytmu. Hormonální dráha, která je základem této regulace, se promítá z SCN do sub-PVN a dorzomediálního jádra hypotalamu (DMH) a poté se promítá do mediální parvocelulární části PVN, která stimuluje kortikotropin uvolňující hormon (CRH) . Neuronální dráha zapojená do regulace kortizolu se promítá z SCN do PVN a poté přes míchu do kůry nadledvin . Hladina kortizolu je během SWS snížena; byla také zaznamenána časová souvislost mezi SWS a sníženou hladinou kortizolu. Intravenózní infuze kortizolu zvýšila SWS a snížila spánek REM; pokud jde o mechanismus, který je základem tohoto účinku, Steiger uvedl, že infuze kortizolu potlačuje CRH, čímž snižuje SWS v souladu s mechanismem negativní zpětné vazby .

Grelin a leptin podporují, resp. potlačují příjem potravy . Hladiny ghrelinu se zvyšují před obvyklou dobou jídla a poté klesají . Několik studií hodnotilo vztah mezi spánkem a hladinami hormonů . Po intravenózní injekci ghrelinu byly pozorovány zvýšené hladiny růstového hormonu a podíl SWS a snížený REM spánek . Ve studii na hlodavcích se po infuzi leptinu zvýšil SWS a snížil REM spánek . Starší muži, kterým byl podán ghrelin, se následně vyznačovali zvýšeným podílem fáze 2 a SWS spánku a sníženým podílem fáze 1 a REM spánku . Byly rovněž zaznamenány zvýšené hladiny ghrelinu během časné fáze spánku a otupená reakce ghrelinu během spánkové deprivace . V jiné studii však nebyl zaznamenán žádný významný vztah mezi hladinami ghrelinu a stadiem spánku . Pokud jde o leptin, v jedné studii byly hladiny zvýšené během biologické noci a vrcholily během biologického rána . Scheer a kol. však nezaznamenali žádné kolísání hladin leptinu v závislosti na cirkadiánních rytmech .

3. Cirkadiánní regulace sacharidů

Denní oscilace v metabolismu glukózy byly soustavně hlášeny. Využití glukózy se zvyšuje úměrně fyzické aktivitě a je větší během bdění ve srovnání se spánkem. Důkazy naznačují, že s oscilacemi metabolismu glukózy mohou souviset i další faktory, včetně cirkadiánních regulačních mechanismů. Potkani s lezíí suprachiasmatického jádra nevykazovali 24hodinové rytmické změny bazálních koncentrací glukózy . V nedávném systémovém přehledu hrála osa SCN-PVN-autonomní nervový systém rozhodující roli v denních rytmech jaterního výdeje glukózy . Homeostáza glukózy zahrnuje koordinaci exogenních (trávení a absorpce) a endogenních (glukoneogeneze a utilizace) mechanismů. Je známo, že cirkadiánní hodiny v hepatocytech regulují homeostázu glukózy. Několik studií zkoumalo geny spojené s buněčnými cirkadiánními rytmy, které se podílejí na metabolismu glukózy. Mutantní myši ClockΔ19 se vyznačují sníženou oscilací hladiny jaterního glykogenu a exprese a aktivity glykogen syntázy . U myší s knockoutem BMAL1 chybí rytmická exprese jaterních regulačních genů pro glukózu, jako je PEPCK, a je pozorována přehnaná clearance glukózy . Kryptochrom CRY1 a kryptochrom CRY2 jsou rytmicky exprimovány v játrech, což moduluje jaterní glukoneogenezi . Zvýšená exprese CRY1 během přechodu noci a dne snižuje expresi glukoneogenních genů nalačno úměrně se zvýšenou intracelulární koncentrací cAMP . Byl také zaznamenán vztah mezi melatoninem a metabolismem glukózy. Myši s vyřazeným melatoninovým receptorem nadále exprimují cirkadiánní PER1 a vykazují zvýšenou sekreci inzulinu z ostrůvků a změněné cirkadiánní rytmy inzulinového transkriptu . Další studie in vivo a in vitro odhalila, že inkubace melatoninu zvyšuje expresi a sekreci glukagonu; dlouhodobé perorální podávání melatoninu vedlo u potkanů ke zvýšení glukagonu v plazmě .

4. Cirkadiánní regulace lipidů

Metabolismus lipidů má také denní rytmy. U potkanů se vstřebávání cholesterolu a lipidů zvyšuje a snižuje během období vysoké (tj. tmavé fáze), respektive nízké aktivity; takové denní kolísání vstřebávání lipidů není pozorováno u myší s mutací ClockΔ19 . Několik různých genů zapojených do metabolismu lipidů ve střevě, které kódují apolipoprotein B (Apob), střevní protein vázající mastné kyseliny (Fabp) a střevní mikrosomální triglyceridový transportní protein (Mtp), vykazuje cirkadiánní rytmy . Inhibice hodin a PER2 zvýšila alkoholem indukovanou střevní hyperpermeabilitu, což naznačuje roli cirkadiánních genů v regulaci střevní permeability . Myši s mutací cirkadiánních hodin vykazují nízké a nerytmické plazmatické hladiny volných mastných kyselin a glycerolu, sníženou lipolýzu a zvýšenou citlivost na hladovění . Narušení cirkadiánních hodin podporuje akumulaci triglyceridů v bílé tukové tkáni a hypertrofii adipocytů . Hodinové mutantní myši vykazovaly hyperlipidémii, jaterní steatózu, hypertriglyceridémii a hypercholesterolemii . Denní oscilace plazmatických triglyceridů byla u BMAL1 mutantních myší narušena . BMAL1 hraje také důležitou roli v diferenciaci adipocytů a lipogenezi ve studii na hlodavcích . BMAL1 mutantní myši vykazovaly zvýšenou hodnotu respiračního kvocientu, což naznačovalo, že BMAL1 se podílí na využití tuku jako zdroje energie . Nokturnin (hodinově regulovaná deadenyláza) knockoutované myši mají snížený tranzit chylomikronů do plazmy po požití lipidů v potravě .

5 . Vliv poruch spánku na hormony a metabolismus

Zvýšený příjem potravy a snížená fyzická aktivita jsou hlavními faktory rozvoje obezity; epidemiologické studie ukazují, že celosvětová prevalence obezity se stále zvyšuje. S rozvojem obezity může souviset i délka spánku . Spánkový dluh u lidí může zvyšovat riziko obezity . Podle průzkumu National Sleep Foundation byla průměrná délka spánku dospělých Američanů v roce 2008 6 h 40 min ve srovnání s 8 h 30 min v roce 1960 . Průřezové studie prokazují pozitivní korelaci mezi nedostatkem spánku a rizikem obezity . Několik prospektivních studií poskytuje silné důkazy o příčinné souvislosti mezi nedostatkem spánku a obezitou . Ve studii ve Velké Británii mohla zkrácená délka spánku u batolat (<10,5 h/den) zvýšit riziko obezity v 7 letech věku . Sugimori a kol. hodnotili spánek a index tělesné hmotnosti (BMI) u dětských pacientů ve věku 3 a 6 let; <9 h spánku bylo spojeno se zvýšeným rizikem obezity u chlapců . V pětileté následné studii byla spánková deprivace spojena s vyšším BMI o 5 let později u tehdejších adolescentů . Krátká doba spánku v dětství byla spojena s nadváhou o 3 roky později . V longitudinální studii byl zkoumán vztah mezi délkou spánku a dlouhodobými změnami viscerální adipozity . Viscerální tuková tkáň (VAT) byla hodnocena pomocí počítačové tomografie během 6letého sledování. Výchozí osoby s krátkým (<6 h/den) a dlouhým (>9 h/den) spánkem získaly významně více VAT; navíc změna z osoby s krátkým spánkem na osobu s průměrným spánkem chránila před nárůstem VAT . Tyto studie naznačují, že existuje souvislost mezi nedostatkem spánku a rizikem obezity. V jiné studii korelovala délka spánku a kvalita stravy u dospívajících; nedostatečně spící osoby vykazovaly nižší skóre indexu kvality stravy ve srovnání s těmi, které spaly optimální dobu (≥9 h) .

Deprivace spánku je rizikovým faktorem pro diabetes mellitus. Epidemiologická studie se vzorkem dospělých prokázala souvislost mezi krátkou dobou spánku a rizikem vzniku diabetes mellitus . Podobně v systémovém přehledovém článku byla zkrácená délka spánku rizikovým faktorem diabetu . Laboratorní studie odhalila vliv spánkového dluhu na metabolické a endokrinní funkce . Zdravým mladým mužům byla po dobu šesti nocí omezena doba spánku na 4 h za noc (podmínka spánkového dluhu), po níž následovalo sedm nocí s dobou odpočinku 12 h (podmínka obnovy spánku). Během spánkové deprivace byla významně snížena tolerance glukózy a koncentrace tyreotropinu. Dále se během spánkové deprivace zvýšila večerní koncentrace kortizolu a aktivita sympatického nervového systému, během níž byly také nejnižší hladiny leptinu. Odpověď HOMA (hodnocení homeostatického modelu; inzulin glukóza /22,5) byla významně vyšší ve stavu dluhu oproti stavu zotavení . Zvýšené hodnoty HOMA svědčí o snížené glukózové toleranci a/nebo inzulínové senzitivitě. Ve studii porovnávající účinky 4,5hodinového a 8,5hodinového spánku u zdravých dospělých osob byly během spánkové deprivace sníženy fosforylovaný Akt a celková odpověď Akt, které představují kritický krok v inzulínové signální dráze . Studie rovněž naznačila, že omezení spánku má za následek inzulinovou rezistenci na úrovni buněčné signalizace. Vztah mezi délkou spánku a metabolickým syndromem zkoumala japonská studie. Pacienti s diabetem 2. typu byli rozděleni do pěti skupin podle délky spánku. Osoby s kratším a delším spánkem vykazovaly významně závažnější metabolický syndrom a další kardiovaskulární rizikové faktory (křivka ve tvaru U) . Ke zkoumání dopadu omezení spánku na dětské pacienty byl použit v rámci subjektů vyvážený, zkřížený design, kdy subjekty zvyšovaly nebo snižovaly dobu spánku o 1,5 h za noc. Ve skupině se zvýšenou délkou spánku se snížil příjem potravy, hladina leptinu nalačno a tělesná hmotnost . Ve spánkové studii využívající aktigrafii spaly subjekty 1,4 h za noc po dobu 3 týdnů, načež se citlivost na inzulín zpočátku snížila a poté se vrátila na výchozí hodnotu. Koncentrace leptinu se snížila a tělesná hmotnost se nezměnila . Akutní omezení spánku, například 4 h po dobu 3 po sobě jdoucích nocí, snížilo citlivost na inzulin u zdravých dospívajících mužů s normální hmotností . Při omezení spánku dospělých osob na dvě třetiny obvyklé doby spánku se zvýšil jejich kalorický příjem, aniž by se změnil energetický výdej nebo koncentrace leptinu a ghrelinu ; 5 dní spánku po 4 hodinách bylo spojeno se zvýšením hladiny glukózy, inzulinu, kortizolu a leptinu, snížením triglyceridů a beze změny hladiny testosteronu . V jiné studii nemělo omezení spánku na 4 h za noc po dobu 4 d žádný vliv na profily glukózy, inzulínu nebo leptinu, bez důkazu zvýšené inzulínové rezistence .

V randomizované, zkřížené klinické studii provedené Spiegelem a kol. byly měřeny plazmatické hladiny leptinu a ghrelinu a získáno subjektivní hodnocení hladu a chuti k jídlu během spánkové deprivace a obnovy . U subjektů došlo k 18% poklesu leptinu (anorexigenního hormonu), 24% nárůstu ghrelinu (orexigenního hormonu), 24% nárůstu hladu a 23% nárůstu chuti k jídlu, když byl spánek omezen na 4 h. Chuť k jídlu s vysokým obsahem sacharidů se během spánkové deprivace zvýšila o 32 %; tyto údaje naznačují, že lidé budou při spánkové deprivaci konzumovat více kalorií kvůli zvýšenému hladu a sníženému pocitu sytosti. Další studie zkoumala vliv spánkové deprivace na příjem energie. V randomizované zkřížené studii spali zdraví dobrovolníci 5,5 nebo 8,5 h za noc po dobu 14 dní . Osoby s omezeným spánkem vykazovaly podobný příjem během pravidelných jídel, ale zvýšený příjem kalorií ze svačin ve srovnání se skupinou s 8,5 h spánkem. Průměrný nárůst kalorií ze svačin byl přibližně 220 kcal/den, což naznačuje, že trvalé omezení spánku může změnit množství, složení a rozložení příjmu potravy u lidí. Omezení doby spánku na 6,5 h u dospívajících bylo spojeno se zvýšenou konzumací potravin s vysokým kalorickým a glykemickým indexem . Neuronální mechanismy, které jsou základem účinků omezení spánku na příjem potravy, byly nedávno zkoumány v paradigmatu funkční magnetické rezonance. Po pěti nocích s dobou spánku 4 h byly zdravým subjektům během hladovění poskytovány zdravé nebo nezdravé potraviny. Reakce na nezdravé potravinové podněty byla větší v oblastech mozku citlivých na odměnu a potraviny během spánkové deprivace . V jiné zobrazovací studii vykazovaly subjekty s nedostatkem spánku sníženou aktivitu v oblastech frontální a insulární kůry citlivých na chuť k jídlu a zvýšenou aktivitu amygdaly během úkolu hodnocení žádoucnosti potravin .

I jediná noc úplné spánkové deprivace může ovlivnit energetický výdej a metabolismus; u subjektů s 24hodinovou bdělostí se snížil klidový a postprandiální energetický výdej; zvýšily se ranní plazmatické koncentrace ghrelinu, nočního a denního cirkulujícího tyreotropinu, kortizolu a noradrenalinu. Ranní postprandiální koncentrace glukózy v plazmě byly rovněž nižší ve srovnání s kontrolami, které spaly 8 h . V jiné studii jedna noc celkové spánkové deprivace zvýšila hladiny leptinu, ale nebyla spojena se změnami hladin adiponektinu nebo kortizolu nebo krevního tlaku, srdeční frekvence nebo hladu .

Snížená kvalita spánku by mohla negativně ovlivnit metabolismus glukózy, i když se celková doba spánku nezmění. Tasali et al. potlačili SWS u zdravých osob akustickými podněty různé frekvence a intenzity tak, že hluboký NREM spánek byl nahrazen mělkým NREM spánkem, aniž by se subjekt probudil . Při potlačení hlubokého NREM po dobu 3 po sobě jdoucích nocí se snížila citlivost na inzulín bez adekvátního kompenzačního zvýšení inzulínu. Proto se snížila glukózová tolerance a úměrně tomu se zvýšilo riziko diabetu. Velikost snížení citlivosti na inzulín silně korelovala s velikostí snížení SWS. Tyto údaje naznačují úlohu SWS při udržování homeostázy glukózy. Ranní plazmatická glukóza a reakce na inzulín v séru byly po selektivním potlačení SWS v podobně koncipované studii významně zvýšeny .

Akutní nebo chronická spánková deprivace může vyvolat poruchy regulace chuti k jídlu a zvýšit riziko přibývání na váze, což vede k inzulínové rezistenci, glukózové intoleranci a současnému zvýšenému riziku vzniku diabetu mellitu. U pacientů s poruchami spánku může narušení spánku vést ke kumulativnímu spánkovému deficitu, což vede ke zvýšené aktivitě sympatiku a zvýšenému večernímu kortizolu. V tomto případě by mohlo dojít k inzulínové rezistenci, přibývání na váze a diabetu .

6. Vliv narušení cirkadiánního rytmu na hormony a metabolismus

Hladiny melatoninu u pracovníků pracujících na směny během noční práce a denního spánku byly ve srovnání s pracovníky pracujícími přes den výrazně nižší a ranní sérový kortizol po práci a po spánku byl také o 24 % a 43 % nižší . Chronické snížení melatoninu a zhoršená sekrece kortizolu u pracovníků pracujících na noční směny mohou mít karcinogenní účinek. Hladiny prolaktinu však nebyly během práce na střídavé směny změněny .

Pracovníci na noční směny se vyznačují výrazně vyšší postprandiální reakcí na glukózu, inzulin a triacylglyceroly . Několik studií naznačuje, že práce na směny je spojena se zvýšeným výskytem metabolického syndromu, obezity a diabetu . Pracovníci pracující v noci vykazují větší podíl tělesné tukové hmoty, nižší citlivost na inzulin, zvýšenou hladinu triglyceridů a otupené potlačení ghrelinu po jídle a uvolňování xeninu . Je známo, že xenin, peptid vylučovaný převážně v horní části střeva, má sytící účinek. Práce na směny je spojena se zvýšenou mírou výskytu nadváhy a obezity . Ve studii spánkové laboratoře bylo zjištěno, že nesprávné nastavení cirkadiánního rytmu souvisí s lidským metabolismem. Scheer a spol. použili k navození cirkadiánní nesouhry 11denní protokol nucené desynchronizace, všechny subjekty dostaly čtyřikrát izokalorickou stravu každý 28hodinový den, po kterém se snížila hladina leptinu, zvýšila hladina glukózy a inzulinu, obrátil se rytmus kortizolu, snížila se účinnost spánku a zvýšil se střední arteriální tlak . Studie prokázala nepříznivé kardiometabolické účinky cirkadiánního posunu, pozorované akutně během jetlagu a chronicky během práce na směny. Spánková deprivace s cirkadiánním rozladěním je považována za modifikovatelný rizikový faktor metabolických onemocnění. Osoby omezené na <5,6 h spánku/den se vyznačovaly sníženou klidovou rychlostí metabolismu a zvýšenými plazmatickými koncentracemi glukózy po jídle . V jiné laboratorní studii byla navozena spánková deprivace s cirkadiánním posunem a bez něj; během cirkadiánního posunu se citlivost na inzulin zvýšila dvojnásobně ve srovnání se skupinou bez posunu a zvýšil se také zánět . Podobně byla cirkadiánní misalignment vyvolána pomocí dvou různých cirkadiánních cyklů se světelnou zátěží (21 a 27 h), což změnilo architekturu spánku, dysregulaci osy HPA a snížilo citlivost na inzulin . Nedávná metaanalýza vztahu mezi prací na směny a cukrovkou prokázala celkovou velikost účinku 1,09 .

Dlouhodobá práce na noční směny je také spojena se snížením celkového kortizolu . Ve studii pracovníků na střídavé směny (1 týden noční směny následovaný 1 týdnem denní směny) nebylo pozorováno žádné snížení reakční doby ani celkového zdravotního stavu, ale kortizolový rytmus se zcela nenormalizoval ani po 4 týdnech dovolené . Japonská studie použila tříletý design sledování ke zkoumání dlouhodobých účinků práce na směny na metabolický syndrom. Poměr šancí pro metabolický syndrom u dvousměnného a třísměnného pracovního režimu byl 1,88, resp. 0,87, takže dvousměnný pracovní režim se jevil jako rizikový faktor pro metabolický syndrom . V dalším čtyřletém sledování bylo relativní riziko metabolického syndromu u pracovníků pracujících na noční směny zvýšeno pětkrát ve srovnání s pracovníky pracujícími na denní směny . Ve studii Guo et al. byla práce na směny u pracovníků v důchodu spojena se sníženou kvalitou spánku, cukrovkou a hypertenzí. Práce na směny může být spojena s dlouhodobými negativními účinky na zdraví, a to i po jejím ukončení .

Na různých zvířecích modelech způsobují poruchy cirkadiánního rytmu metabolické problémy. Experimentální model “noční práce” byl použit u potkanů, kteří byli vystaveni 8hodinové nucené aktivitě během klidové a aktivní fáze, což narušilo rytmus hodin a metabolických genů. Denní vrchol rytmů PER1, BMAL1 a hodin byl invertován, zatímco v játrech se ztratil rytmus PER2; geny NAMPT a PPARα, které se podílejí na metabolismu, ztratily svůj rytmus a synchronizaci s hodinovými geny, což mohlo vést k metabolickému syndromu a obezitě . Cirkadiánní poruchy vyvolané tlumeným nočním světlem (dLAN) zvýšily tělesnou hmotnost, snížily toleranci glukózy a narušily načasování příjmu potravy u myší . Při vystavení dLAN v noci se v hypotalamu snížila amplituda rytmů PER1 a PER2 . V jiné studii se metabolické narušení vyvolané dLAN zmírnilo po jeho odstranění .

Účinky chronického jet lagu byly hodnoceny ve studiích na myších. Když byly myši vystaveny podmínkám chronického jet lagu, došlo k útlumu exprese různých hodinových genů, jako jsou Per2 a BMAL1 v játrech, k potlačení exprese nádorového supresorového genu p53 a k indukci exprese genu pro progresi buněčného cyklu c-Myc . Jiná studie odhalila, že chronický jet lag u myší vede k fázovému posunu hodinových genů (Per1, BMAL1 a Per2) a aktivované expresi p53 a c-Myc v játrech .

Bylo zjištěno, že stravovací režim je silným zeitgeberem pro periferní cirkadiánní hodiny. Omezení příjmu potravy u myší resetovalo fázi exprese rytmických genů v játrech, ledvinách a srdci a vedlo k cirkadiánní dyssynchronii mezi centrálními a periferními hodinami . Myši krmené ve světelné fázi přibývaly na váze výrazně více než myši krmené pouze během 12 h tmavé fáze a vykazovaly vyšší procento tuku ve složení těla . V jiné studii byly myši krmené světelnou fází spojeny s větší spotřebou jídla a kalorií, tkáňově specifickými změnami ve fázích a amplitudách cirkadiánních hodin a metabolických genů (největší fázové rozdíly byly pozorovány v játrech a snížení amplitud v nadvarleti, svalu gastrocnemius a srdci) a větším přírůstkem hmotnosti . Lidské subjekty s nočním životem (konzumující většinu kalorií těsně před nočním spánkem) vykazovaly oslabenou souvislost mezi zvýšením hladiny glukózy a sekrecí inzulínu, což je pravděpodobně rizikový faktor obezity a diabetu . Když bylo myším omezeno krmení ve fázi tmy, byly chráněny před obezitou, hyperinzulinémií, jaterní steatózou a zánětem v podmínkách diety s vysokým obsahem tuku . Tsai et al. uvedli, že myši krmené dietou s vysokým obsahem tuků ve fázi tmy vykazovaly normální přírůstek tělesné hmotnosti a energetickou bilanci, zvýšenou oxidaci mastných kyselin v celém těle, indukované geny reagující na mastné kyseliny a zlepšenou kontraktilní funkci myokardu . Tyto údaje podporují hypotézu, že příjem tuků v potravě pouze během aktivnějšího/bdělého období umožňuje adekvátní metabolickou adaptaci.

7. Závěr

Důkazy naznačují, že kvalita spánku a cirkadiánní rytmy ovlivňují různé hormony a metabolické procesy; tyto interakce jsou zprostředkovány četnými hodinovými geny. Hormony, jako je růstový hormon, melatonin, kortizol, leptin a ghrelin, jsou úzce spojeny se spánkem a cirkadiánní rytmicitou a endogenní cirkadiánní regulační mechanismy hrají důležitou roli v homeostáze glukózy a lipidů. Poruchy a zejména deprivace spánku jsou spojeny se zvýšeným rizikem obezity, cukrovky a necitlivosti na inzulin a s dysregulací leptinu a ghrelinu, což má negativní dopad na lidské zdraví. Narušení cirkadiánního rytmu, které je typicky vyvoláno prací na směny, může negativně ovlivnit zdraví v důsledku zhoršené homeostázy glukózy a lipidů, obráceného rytmu melatoninu a kortizolu, dysregulace leptinu a ghrelinu, závažnějšího metabolického syndromu a ztráty rytmu hodinových genů. Budoucí výzkum by měl objasnit vztah mezi poruchou spánku a různými fyzickými následky a určit optimální terapeutický přístup k řešení poruchy spánku a cirkadiánního rytmu prostřednictvím obnovy hodinových genů.

Konflikt zájmů

Autoři prohlašují, že v souvislosti s publikací tohoto článku nedošlo ke střetu zájmů.

.