Abstract

Nivelurile mai multor hormoni fluctuează în funcție de ciclul de lumină și întuneric și sunt, de asemenea, afectate de somn, alimentație și comportament general. Reglarea și metabolismul mai multor hormoni sunt influențate de interacțiunile dintre efectele somnului și sistemul circadian intrinsec; nivelurile hormonului de creștere, melatoninei, cortizolului, leptinei și grelinei sunt foarte corelate cu somnul și ritmicitatea circadiană. Există, de asemenea, mecanisme circadiene endogene care servesc la reglarea metabolismului glucozei și ritmuri similare referitoare la metabolismul lipidic, reglementate prin acțiunile diferitelor gene de ceas. Tulburările de somn, care au un impact negativ asupra ritmurilor hormonale și a metabolismului, sunt, de asemenea, asociate cu obezitatea, insensibilitatea la insulină, diabetul, dezechilibrul hormonal și dereglarea apetitului. Perturbarea circadiană, indusă în mod obișnuit de munca în schimburi, poate avea un impact negativ asupra sănătății din cauza alterării homeostaziei glucozei și lipidelor, a ritmurilor inversate ale melatoninei și cortizolului și a pierderii ritmicității genelor ceasului.

1. Introducere

Serințele umane dorm timp de aproximativ o treime din viața lor, dar mecanismele endogene care stau la baza somnului și rolul său în homeostazie rămân să fie pe deplin elucidate. Ceasul circadian este un mecanism autonom care pregătește un organism pentru a interacționa cu stimulii externi la nivel de celulă, organ și organism, în conformitate cu o buclă de feedback transcripție-translație . Sistemul circadian este caracterizat de o ritmicitate endogenă (adică de o oscilație independentă) și de o capacitate de a-și modifica sincronizarea în funcție de factorii externi. Nucleul suprachiasmatic (SCN), situat în hipotalamusul anterior, deasupra chiasmei optice, constituie locul principal de reglare a ritmului circadian. Focalizarea neuronală din cadrul SCN propagă ritmurile circadiene și este, de asemenea, implicată în coordonarea sistemului periferic de ceasuri. Pe lângă sistemul de sincronizare circadiană, stadiul de somn, nivelul de excitație, mișcarea rapidă a ochilor (REM) și somnul cu unde lente sunt alți factori importanți în ritmurile circadiene. Modelele Process S și Process C reprezintă încercări de delimitare a mecanismului care stă la baza reglării somnului . În modelul Process S, un impuls homeostatic pentru somn crește în timpul stării de veghe și scade în timpul somnului. Modelul Process C se referă la o propensiune pentru modularea circadiană în timpul somnului. Interacțiunea proceselor descrise de modelul celor două procese determină calitatea și durata somnului, precum și nivelurile de excitație și de performanță. Nivelurile mai multor hormoni fluctuează în funcție de ciclul de lumină și întuneric și sunt, de asemenea, afectate de somn, de alimentație și de comportamentul general. Reglarea acestor hormoni este influențată de interacțiunile dintre efectele somnului și sistemul circadian intrinsec, astfel încât efectele adverse asupra sănătății datorate dezechilibrelor hormonale sau metabolice pot apărea atunci când ciclul de somn și sistemul de sincronizare intrinsec sunt nesincronizate. În această trecere în revistă, discutăm despre asocierea dintre somn, metabolism și nivelurile diferiților hormoni, în special în ceea ce privește efectele tulburărilor de somn și ale dereglării circadiene asupra funcției hormonale și metabolice.

2. Somnul și hormonii

Diferiți hormoni sunt implicați în somn și în ritmicitatea circadiană.

Nivelurile hormonului de creștere sunt crescute în timpul somnului și ating un vârf imediat după începerea somnului . Într-un studiu anterior, nivelurile hormonului de creștere, măsurate la fiecare 30 s în timpul somnului, au crescut semnificativ în timpul somnului cu unde lente (SWS) în comparație cu stadiile 1 și 2 și cu somnul REM . Hormonul de creștere este secretat în mod intermitent în timpul somnului, ceea ce ar putea fi legat de natura ciclică a SWS . Pacienții cu tulburări de stres posttraumatic, caracterizate prin tulburări frecvente ale somnului, au prezentat niveluri plasmatice mai scăzute ale hormonului de creștere pe timp de noapte în comparație cu subiecții sănătoși . Terapia de substituție a hormonului de creștere, pentru pacienții pediatrici cu deficit de hormon de creștere, a îmbunătățit oscilația lentă EEG .

Melatonina prezintă o ritmicitate circadiană robustă. Studiile care utilizează protocoale de rutină constantă și de desincronizare forțată demonstrează că nivelurile de melatonină sunt ridicate în timpul nopții biologice față de zi . Calea de secreție a melatoninei se proiectează de la SCN la nucleul paraventricular (PVN) și mai departe la măduva spinării toracice superioare, ganglionul cervical superior și glanda pineală . Melatonina joacă un rol important în reglarea somnului uman. Administrarea de melatonină cu eliberare prelungită sau formulare transdermică reduce latența somnului, crește timpul total de somn și îmbunătățește menținerea somnului . Administrarea melatoninei crește frecvența fusurilor de somn pe EEG . Beta-blocantele posedă proprietăți de suprimare a melatoninei; la pacienții care au luat atenolol împreună cu melatonina, timpul total de veghe și somnul au fost îmbunătățite . Într-un studiu care a utilizat subiecți cu leziuni ale măduvei spinării cervicale și cu o producție de melatonină afectată, eficiența somnului a fost îmbunătățită în comparație cu un grup de control cu niveluri normale de melatonină . Într-un alt studiu, eficiența medie a somnului la subiecții sănătoși cărora li s-a administrat melatonină exogenă a crescut cu 88% în timpul nopții circadiene, moment în care melatonina endogenă era prezentă. Melatonina nu a afectat inițierea somnului sau temperatura corpului central. Eficacitatea melatoninei a perseverat de-a lungul studiului și nu a afectat în mod semnificativ proporția de SWS sau de somn REM . Melatonina conferă, de asemenea, un efect cronobiotic și poate facilita menținerea unui ciclu optim de somn și trezire . Subiecții nevăzători cu tulburări de ritm circadian cu funcționare liberă au fost antrenați la un ritm de 24 h în urma administrării de melatonină.

Utilizând un protocol de rutină constantă, concentrațiile hormonului de stimulare a tiroidei (TSH) au atins maximul și minimul la mijlocul nopții biologice și, respectiv, după-amiaza biologică . Concentrațiile totale de triiodotironină (T3) și tiroxină (T4) nu au fost asociate cu ritmicitatea circadiană . A fost raportată o corelație negativă între nivelurile de TSH și SWS .

Cortizolul prezintă ritmicitate circadiană; nivelul său crește rapid la mijlocul nopții biologice și atinge maximul în timpul dimineții biologice . Cortizolul se eliberează într-o manieră pulsatilă pe parcursul celor 24 h cu un ritm ultradian circuitat. Secreția pulsatilă a hormonului de eliberare a gonadotropinei previne desensibilizarea receptorului . SCN se află în centrul acestui spectru de reglare a ritmului. Calea hormonală care stă la baza acestei reglări se proiectează din SCN în sub-PVN și în nucleul dorsomedial al hipotalamusului (DMH) și apoi se proiectează în partea parvocelulară medială a PVN, care stimulează hormonul eliberator de corticotropină (CRH) . Calea neuronală implicată în reglarea cortizolului se proiectează de la SCN la PVN și apoi la cortexul suprarenal prin măduva spinării . Nivelurile de cortizol sunt reduse în timpul SWS; a fost raportată, de asemenea, o relație temporală între SWS și scăderea nivelurilor de cortizol. Infuzia intravenoasă de cortizol a crescut SWS și a scăzut somnul REM; în ceea ce privește mecanismul care stă la baza acestui efect, Steiger a raportat că infuzia de cortizol suprimă CRH, scăzând astfel SWS în conformitate cu un mecanism de feedback negativ .

Ghrelina și leptina promovează și, respectiv, suprimă aportul alimentar . Nivelurile de grelină cresc înainte de orele obișnuite de masă și scad după aceea . Mai multe studii au evaluat relația dintre somn și nivelurile hormonale . S-au observat niveluri crescute ale hormonului de creștere și proporția de SWS și scăderea somnului REM în urma injecției intravenoase de grelină . Într-un studiu pe rozătoare, SWS a crescut și somnul REM a scăzut în urma infuziei de leptină . Bărbații vârstnici cărora li s-a administrat grelină s-au caracterizat ulterior printr-o proporție crescută de somn în stadiul 2 și SWS și o scădere a somnului în stadiul 1 și REM . Au fost raportate, de asemenea, niveluri crescute de grelină în timpul somnului în stadii timpurii și un răspuns atenuat al grelinei în timpul privării de somn . Cu toate acestea, într-un alt studiu nu a fost raportată nicio relație semnificativă între nivelurile de ghrelin și stadiul de somn . În ceea ce privește leptina, într-un studiu, nivelurile au crescut în timpul nopții biologice și au atins vârful în timpul dimineții biologice . Dar Scheer și colab. nu au raportat fluctuații ale nivelurilor de leptină în funcție de ritmurile circadiene .

3. Reglarea circadiană a carbohidraților

Oscilațiile zilnice în metabolismul glucozei au fost raportate în mod constant. Utilizarea glucozei crește proporțional cu activitatea fizică și este mai mare în timpul stării de veghe față de somn. Dovezile sugerează că și alți factori pot fi, de asemenea, asociați cu oscilațiile metabolismului glucozei, inclusiv mecanismele de reglare circadiană. Șobolanii cu leziunea nucleului suprachiasmatic nu au prezentat variații ritmice de 24 de ore în concentrațiile bazale de glucoză. Într-o analiză sistemică recentă, axa SCN-PVN-sistemul nervos autonom a jucat un rol critic în ritmurile zilnice ale producției hepatice de glucoză . Homeostazia glucozei implică coordonarea mecanismelor exogene (digestie și absorbție) și endogene (gluconeogeneză și utilizare). Se știe că ceasul circadian al hepatocitelor reglează homeostazia glucozei. Mai multe studii au investigat genele asociate cu ritmurile circadiene celulare implicate în metabolismul glucozei. Șoarecii mutanți ClockΔ19 se caracterizează printr-o oscilație scăzută a nivelurilor de glicogen hepatic și a expresiei și activității glicogen-sintetazei . La șoarecii BMAL1 knock-out, expresia ritmică a genelor hepatice de reglare a glucozei, cum ar fi PEPCK, este absentă și se observă o eliminare exagerată a glucozei . Criptocromul CRY1 și criptocromul CRY2 sunt exprimate ritmic în ficat, ceea ce modulează gluconeogeneza hepatică. Expresia crescută a CRY1 în timpul tranziției noapte-zile a redus expresia genelor gluconeogene la post, proporțional cu creșterea concentrațiilor intracelulare de AMPc . S-a raportat, de asemenea, o relație între melatonină și metabolismul glucozei. Șoarecii knockout ai receptorilor de melatonină continuă să exprime PER1 circadian și prezintă o secreție crescută de insulină din insule și ritmuri circadiene modificate ale transcrierii insulinei . Un alt studiu in vivo și in vitro a arătat că incubarea melatoninei a sporit expresia și secreția de glucagon; administrarea orală pe termen lung de melatonină a dus la creșterea glucagonului plasmatic la șobolani .

4. Reglarea circadiană a lipidelor

Metabolismul lipidic are, de asemenea, ritmuri zilnice. La șobolani, absorbția colesterolului și a lipidelor crește și scade în timpul perioadelor de activitate ridicată (adică faza întunecată) și, respectiv, scăzută; o astfel de variație diurnă a absorbției lipidelor nu se observă la șoarecii mutanți ClockΔ19 . Mai multe gene diferite implicate în metabolismul lipidic din intestin, care codifică apolipoproteina B (Apob), proteina intestinală de legare a acizilor grași (Fabp) și proteina de transport microsomal intestinal al trigliceridelor (Mtp), prezintă ritmuri circadiene . Inhibarea ceasului și a PER2 a crescut hiperpermeabilitatea intestinală indusă de alcool, ceea ce sugerează un rol al genelor circadiene în reglarea permeabilității intestinale . Șoarecii mutanți ai ceasului circadian prezintă niveluri plasmatice scăzute și non-ritmice de acizi grași liberi și glicerol, o lipoliză scăzută și o sensibilitate crescută la post. Perturbarea ceasului circadian promovează acumularea de trigliceride în țesutul adipos alb și hipertrofia adipocitelor . Șoarecii mutanți ai ceasului au prezentat hiperlipidemie, steatoză hepatică, hipertrigliceridemie și hipercolesterolemie . Oscilația zilnică a trigliceridelor plasmatice a fost întreruptă la șoarecii mutanți BMAL1 . BMAL1 joacă, de asemenea, un rol important în diferențierea adipocitelor și în lipogeneză în studiul rozătoarelor . Șoarecii mutanți BMAL1 au prezentat o valoare ridicată a coeficientului respirator, ceea ce indică faptul că BMAL1 a fost implicat în utilizarea grăsimilor ca sursă de energie . Șoarecii knock-out Nocturnin (o deadenilază reglată de ceasornic) au un tranzit redus al chilomicronilor în plasmă în urma ingestiei de lipide alimentare .

5. Impactul tulburărilor de somn asupra hormonilor și metabolismului

Creșterea consumului de alimente și scăderea activității fizice sunt amândoi factori majori în dezvoltarea obezității; studiile epidemiologice demonstrează că prevalența obezității la nivel mondial continuă să crească. Durata somnului ar putea fi, de asemenea, asociată cu dezvoltarea obezității . Datoria de somn la om poate crește riscul de obezitate . Conform unui sondaj realizat de National Sleep Foundation, durata medie a somnului adulților americani a fost de 6 h 40 min în 2008, comparativ cu 8 h 30 min în 1960 . Studiile transversale demonstrează o corelație pozitivă între privarea de somn și riscul de obezitate . Mai multe studii prospective oferă dovezi puternice pentru o relație de cauzalitate între deficitul de somn și obezitate. Într-un studiu realizat în Marea Britanie, durata redusă a somnului la copiii mici (<10,5 h/zi) ar putea crește riscul de obezitate la vârsta de 7 ani . Sugimori et al. au evaluat somnul și indicele de masă corporală (IMC) la pacienții pediatrici la vârsta de 3 și 6 ani; <9 h de somn a fost asociat cu un risc crescut de obezitate la bărbați . Într-un studiu de urmărire de 5 ani, privarea de somn a fost asociată cu un IMC mai mare 5 ani mai târziu la adolescenții de atunci . Durata scurtă a somnului în copilărie a fost asociată cu supraponderabilitatea 3 ani mai târziu . Într-un studiu longitudinal, a fost investigată relația dintre durata somnului și modificările pe termen lung ale adipozității viscerale. Țesutul adipos visceral (VAT) a fost evaluat cu ajutorul tomografiei computerizate în timpul urmăririi de 6 ani. Persoanele cu somn scurt (<6 h/zi) și cu somn lung (>9 h/zi) de referință au câștigat semnificativ mai mult TVA; în plus, trecerea de la somn scurt la somn mediu a protejat împotriva creșterii TVA . Aceste studii indică faptul că există o asociere între privarea de somn și riscul de obezitate. Într-un alt studiu, durata somnului și calitatea dietei la adolescenți au fost corelate; cei care dorm insuficient au prezentat scoruri mai mici ale indicelui de calitate a dietei în comparație cu cei care dorm pe o durată optimă (≥9 h) .

Privarea somnului este un factor de risc pentru diabetul zaharat. Un studiu epidemiologic pe un eșantion de adulți a demonstrat o asociere între durata scurtă a somnului și riscul de diabet zaharat . În mod similar, într-un articol de analiză sistemică, durata scurtată a somnului a fost un factor de risc pentru diabet . Un studiu de laborator a dezvăluit un efect al datoriei de somn asupra funcției metabolice și endocrine . Bărbați tineri sănătoși au fost restricționați la 4 ore pe noapte de somn timp de șase nopți (condiția de îndatorare a somnului) urmată de o perioadă de recuperare a timpului de somn de 12 ore pe noapte (condiția de recuperare a somnului). Toleranța la glucoză și concentrațiile de tirotropină au fost semnificativ scăzute în timpul privării de somn. În plus, concentrația de cortizol de seară și activitatea sistemului nervos simpatic au crescut în timpul privării de somn, timp în care nivelurile de leptină au fost, de asemenea, la cel mai scăzut nivel. Răspunsul HOMA (evaluarea modelului homeostatic; glucoză insulină /22,5) a fost semnificativ mai mare în starea de îndatorare față de cea de recuperare . Nivelurile crescute ale HOMA indică o scădere a toleranței la glucoză și/sau a sensibilității la insulină. Într-un studiu care a comparat efectele condițiilor de somn de 4,5 și 8,5 h la adulți sănătoși, răspunsul Akt fosforilat și Akt total, care reprezintă o etapă critică în calea de semnalizare a insulinei, au fost scăzute în timpul privării de somn . Studiul a implicat, de asemenea, că restricția somnului a dus la rezistența la insulină la nivel de semnalizare celulară. Relația dintre durata somnului și sindromul metabolic a fost explorată într-un studiu japonez. Pacienții cu diabet de tip 2 au fost împărțiți în cinci grupuri în funcție de durata somnului. Cei cu somn mai scurt și cei cu somn mai lung prezentau un sindrom metabolic semnificativ mai sever și alți factori de risc cardiovascular (curbă în formă de U) . Pentru a investiga impactul restricției somnului asupra pacienților pediatrici, a fost utilizat un design încrucișat, contrabalansat, în interiorul subiecților, subiecții crescând sau scăzând timpul petrecut în pat cu 1,5 h pe noapte. În grupul cu durata crescută a somnului, consumul de alimente, nivelurile de leptină la post și greutatea corporală au fost toate scăzute . În cadrul unui studiu de somn folosind actigrafia, subiecții au dormit 1,4 h pe noapte timp de 3 săptămâni, după care sensibilitatea la insulină a scăzut inițial și apoi a revenit la valoarea inițială. Concentrația de leptină a fost redusă, iar greutatea corporală a rămas neschimbată . Restricția acută a somnului, de exemplu, 4 h timp de 3 nopți consecutive, a redus sensibilitatea la insulină la adolescenții sănătoși cu greutate normală . Atunci când subiecții adulți au fost restricționați la două treimi din timpul lor obișnuit de somn, aportul lor caloric a crescut în absența unor modificări ale cheltuielilor energetice sau ale concentrațiilor de leptină și grelină; 5 zile de 4 ore de somn au fost asociate cu creșterea glicemiei, insulinei, cortizolului și leptinei, scăderea trigliceridelor și nicio modificare a nivelului de testosteron . Într-un alt studiu, restricționarea somnului, la 4 ore pe noapte timp de 4 zile, nu a avut niciun efect asupra profilelor de glucoză, insulină sau leptină, fără dovezi de creștere a rezistenței la insulină .

Într-un studiu clinic randomizat, încrucișat, efectuat de Spiegel et al. au fost măsurate nivelurile plasmatice de leptină și grelină și s-au obținut evaluări subiective ale foamei și apetitului în timpul privării de somn și al recuperării . Subiecții au prezentat o scădere cu 18% a leptinei (un hormon anorexigenic), o creștere cu 24% a ghrelinului (un hormon orexigenic), o creștere cu 24% a foamei și o creștere cu 23% a apetitului atunci când somnul a fost restricționat la 4 h. Apetitul pentru alimente bogate în carbohidrați a crescut cu 32% în timpul privării de somn; aceste date sugerează că oamenii vor consuma mai multe calorii atunci când sunt privați de somn din cauza creșterii foamei și a scăderii sațietății. Un alt studiu a explorat efectele privării de somn asupra aportului energetic. Într-un design randomizat încrucișat, voluntari sănătoși au dormit 5,5 sau 8,5 h pe noapte timp de 14 zile . Subiecții privați de somn au prezentat un aport similar în timpul meselor obișnuite, dar au crescut consumul caloric din gustări în comparație cu grupul de 8,5 h. Creșterea medie a caloriilor derivate din gustări a fost de aproximativ 220 kcal/zi, sugerând că restricția persistentă a somnului ar putea modifica cantitatea, compoziția și distribuția aportului alimentar uman. Restricția la 6,5 h de culcare la adolescenți a fost asociată cu un consum crescut de alimente cu conținut ridicat de calorii și indice glicemic . Mecanismele neuronale care stau la baza efectelor restricției de somn asupra aportului alimentar au fost investigate recent într-o paradigmă de imagistică prin rezonanță magnetică funcțională. În urma a cinci nopți de 4 h de culcare, subiecților sănătoși li s-au oferit alimente sănătoase sau nesănătoase în timpul postului. Răspunsul la stimulii alimentari nesănătoși a fost mai mare în regiunile cerebrale de recompensă și sensibile la alimente în timpul privării de somn . Într-un alt studiu de imagistică, subiecții privați de somn au prezentat o activitate scăzută în regiunile sensibile la apetit din cortexul frontal și insular și o activitate crescută a amigdalei în timpul unei sarcini de evaluare a dorinței alimentare .

Chiar și o singură noapte de privare totală de somn poate influența cheltuielile energetice și metabolismul; la subiecții cu 24 h de veghe, cheltuielile energetice în repaus și postprandiale au fost diminuate; au crescut concentrațiile plasmatice de dimineață de grelină, tirotropină circulantă nocturnă și diurnă, cortizol și norepinefrină. Concentrațiile de glucoză plasmatică postprandială de dimineață au fost, de asemenea, mai mici în comparație cu controalele care au dormit 8 h . Într-un alt studiu, o noapte de privare totală de somn a crescut nivelurile de leptină, dar nu a fost asociată cu modificări ale nivelurilor de adiponectină sau cortizol sau ale tensiunii arteriale, ritmului cardiac sau foamei .

Calitatea redusă a somnului ar putea avea un impact negativ asupra metabolismului glucozei chiar dacă timpul total de somn este neschimbat. Tasali și colab. au suprimat SWS la subiecții sănătoși cu stimuli acustici de diferite frecvențe și intensități, astfel încât somnul NREM profund a fost înlocuit cu somnul NREM superficial, fără a trezi subiectul . Atunci când NREM profund a fost suprimat timp de 3 nopți consecutive, sensibilitatea la insulină a scăzut fără o creștere compensatorie adecvată a insulinei. Prin urmare, toleranța la glucoză a scăzut și riscul de diabet a crescut în mod proporțional. Magnitudinea scăderii sensibilității la insulină a fost puternic corelată cu magnitudinea reducerii SWS. Aceste date indică un rol al SWS în menținerea homeostaziei glucozei. Răspunsurile de dimineață la glucoza plasmatică și insulina serică au fost semnificativ crescute în urma suprimării selective a SWS într-un studiu cu un design similar .

Privarea acută sau cronică a somnului poate induce dereglarea apetitului și crește riscul de creștere în greutate, ducând astfel la rezistență la insulină, intoleranță la glucoză și un risc crescut concomitent de diabet zaharat. La pacienții cu tulburări de somn, întreruperea somnului poate avea ca rezultat un deficit de somn cumulativ, ceea ce duce la creșterea activității nervoase simpatice și la creșterea cortizolului de seară. În acest scenariu ar putea fi cauzată rezistența la insulină, creșterea în greutate și diabetul .

6. Impactul perturbării circadiene asupra hormonilor și metabolismului

Nivelurile de melatonină ale lucrătorilor în schimburi în timpul muncii de noapte și al somnului din timpul zilei au fost semnificativ mai mici în comparație cu cele ale lucrătorilor de zi, iar cortizolul seric de dimineață după muncă și după somn au fost, de asemenea, cu 24% și 43% mai mici . Reducerile cronice ale melatoninei și secreția deficitară de cortizol la lucrătorii în schimburi de noapte ar putea exercita un efect carcinogen. Cu toate acestea, nivelurile de prolactină nu au fost modificate în timpul muncii în schimburi rotative .

Lucrătorii în schimburi de noapte se caracterizează prin răspunsuri postprandiale semnificativ mai mari la glucoză, insulină și triacilglicerol . Mai multe studii indică faptul că munca în schimburi este asociată cu o incidență crescută a sindromului metabolic, a obezității și a diabetului . Lucrătorii de noapte prezintă o proporție mai mare de masă adipoasă corporală, o sensibilitate mai scăzută la insulină, o creștere a trigliceridelor și o atenuare a suprimării ghrelinei și a eliberării de xenină după masă . Se știe că xenina, o peptidă secretată predominant în partea superioară a intestinului, conferă un efect de sațietate. Munca în schimburi este asociată cu creșterea nivelului de supraponderabilitate și a prevalenței obezității . Într-un studiu de laborator de somn, dezalinierea circadiană a fost asociată cu metabolismul uman. Scheer et al. au utilizat un protocol de desincronizare forțată de 11 zile pentru a induce o dezaliniere circadiană, toți subiecții au primit patru diete izocalorice în fiecare zi de 28 de ore, în urma cărora nivelurile de leptină au scăzut, glucoza și insulina au crescut, ritmul cortizolului a fost inversat, eficiența somnului a fost redusă, iar presiunea arterială medie a crescut . Studiul a demonstrat efectele cardiometabolice adverse ale dezalinierii circadiene, observate acut în timpul jetlag-ului și cronic în timpul muncii în ture. Privarea de somn cu perturbare circadiană este privită ca un factor de risc modificabil pentru bolile metabolice. Subiecții restricționați la <5,6 h de somn/zi s-au caracterizat prin scăderea ratei metabolice în repaus și creșterea concentrațiilor plasmatice de glucoză după o masă . Un alt studiu de laborator a indus privarea de somn, cu și fără dezaliniere circadiană; în timpul dezalinierii circadiene, sensibilitatea la insulină a crescut de două ori în comparație cu grupul fără dezaliniere, iar inflamația a crescut, de asemenea, . În mod similar, dezalinierea circadiană a fost indusă cu ajutorul a două cicluri circadiene diferite antrenate de lumină (21 și 27 de ore), care au modificat arhitectura somnului, au dereglementat axa HPA și au redus sensibilitatea la insulină . O meta-analiză recentă a relației dintre munca în schimburi și diabet a demonstrat o dimensiune generală a efectului de 1,09 .

Lucrul în ture de noapte pe termen lung este, de asemenea, asociat cu scăderea cortizolului total . Într-un studiu al lucrătorilor în schimburi oscilante (1 săptămână de lucru în ture de noapte urmată de 1 săptămână de lucru în ture de zi) nu s-a observat nicio reducere a timpilor de reacție sau a stării generale de sănătate, dar ritmurile de cortizol nu s-au normalizat complet nici după 4 săptămâni de concediu . Un studiu japonez a folosit un design de urmărire de 3 ani pentru a explora efectele pe termen lung ale muncii în schimburi asupra sindromului metabolic. Raporturile de probabilitate pentru sindromul metabolic, pentru modelele de lucru în două și trei schimburi, au fost de 1,88 și, respectiv, 0,87, astfel încât un model de lucru în două schimburi a părut a fi un factor de risc pentru sindromul metabolic . Într-o altă urmărire de 4 ani, riscul relativ pentru sindromul metabolic la lucrătorii în schimburi de noapte a fost de cinci ori mai mare în comparație cu lucrătorii în schimburi de zi . Într-un studiu realizat de Guo și colab., munca în schimburi la lucrătorii pensionari a fost asociată cu o calitate redusă a somnului, diabet și hipertensiune arterială. Munca în schimburi ar putea fi asociată cu efecte negative de lungă durată asupra sănătății, chiar și după încetarea acesteia .

În diverse modele animale, tulburările circadiene cauzează probleme metabolice. Modelul experimental “muncă de noapte” a fost aplicat șobolanilor supuși la 8 h de activitate forțată în timpul fazelor de odihnă și de activitate, ceea ce a perturbat ritmul ceasului și al genelor metabolice. Vârful zilnic al ritmurilor PER1, BMAL1 și al ceasului a fost inversat, în timp ce ritmul PER2 a fost pierdut în ficat; genele NAMPT și PPARα, implicate în metabolism, și-au pierdut ritmul și sincronia cu genele ceasului, ceea ce ar putea duce la sindrom metabolic și obezitate . Tulburările circadiene provocate de luminile slabe pe timp de noapte (dLAN) au crescut masa corporală, au redus toleranța la glucoză și au perturbat sincronizarea consumului de alimente la șoareci . Atunci când au fost expuși la dLAN pe timp de noapte, amplitudinea ritmurilor PER1 și PER2 a fost redusă în hipotalamus . Într-un alt studiu, perturbarea metabolică indusă de dLAN a fost ameliorată în urma eliminării acestuia .

Efectele decalajului orar cronic au fost evaluate în studii pe șoareci. Atunci când șoarecii au fost expuși la condiții cronice de decalaj orar, expresia diferitelor gene de ceas, cum ar fi Per2 și BMAL1 în ficat, a fost atenuată, expresia genei supresoare de tumori p53 a fost suprimată, iar expresia genei de progresie a ciclului celular c-Myc a fost indusă . Un alt studiu a arătat că decalajul orar cronic la șoareci duce la schimbarea de fază a genelor ceasului (Per1, BMAL1 și Per2) și la activarea expresiei p53 și c-Myc în ficat.

S-a raportat că modelul de alimentație este un zeitgeber puternic pentru ceasurile circadiene periferice. Restricția alimentară la șoareci resetează faza de expresie ritmică a genelor în ficat, rinichi și inimă și a dus la o disincronie circadiană între ceasurile centrale și periferice . Șoarecii hrăniți în faza de lumină au câștigat semnificativ mai multă greutate decât șoarecii hrăniți doar în timpul fazei întunecate de 12 ore și au prezentat un procent mai mare de grăsime în compoziția corporală . Într-un alt studiu, șoarecii hrăniți cu faza de lumină au fost asociați cu un consum mai mare de masă și calorii, cu modificări specifice țesutului în fazele și amplitudinile ceasului circadian și ale genelor metabolice (cele mai mari diferențe de fază observate în ficat și diminuarea amplitudinilor în grăsimea epididimală, mușchiul gastrocnemian și inimă) și cu o creștere în greutate mai mare . Subiecții umani cu viață nocturnă (consumând majoritatea caloriilor chiar înainte de somnul de peste zi) au prezentat o asociere slăbită între creșterea glucozei și secreția de insulină, care este probabil să fie un factor de risc al obezității și diabetului . Atunci când șoarecii au fost restricționați să fie hrăniți în faza de întuneric, aceștia au fost protejați împotriva obezității, hiperinsulinemiei, steatozei hepatice și inflamației în condițiile unei diete bogate în grăsimi . Tsai și colab. au raportat că șoarecii hrăniți cu o dietă bogată în grăsimi în timpul fazei întunecate au prezentat o creștere normală a greutății corporale și un echilibru energetic, au crescut oxidarea acizilor grași la nivelul întregului corp, au indus genele sensibile la acizii grași și au îmbunătățit funcția contractilă a miocardului . Aceste date susțin ipoteza că ingestia de grăsimi alimentare numai în timpul perioadei mai active/veghe permite o adaptare metabolică adecvată.

7. Concluzie

Evidențele sugerează că diverși hormoni și procese metabolice sunt afectați de calitatea somnului și de ritmurile circadiene; aceste interacțiuni sunt mediate de numeroase gene de ceas. Hormoni precum hormonul de creștere, melatonina, cortizolul, leptina și grelina sunt strâns asociate cu somnul și ritmicitatea circadiană, iar mecanismele endogene de reglare circadiană joacă un rol important în homeostazia glucozei și a lipidelor. Tulburările de somn și, în special, privarea de somn sunt asociate cu un risc crescut de obezitate, diabet și insensibilitate la insulină, precum și cu dereglarea leptinei și a ghrelinei, care au un impact negativ asupra sănătății umane. Perturbarea circadiană, care este de obicei indusă de munca în schimburi, poate afecta negativ sănătatea din cauza deteriorării homeostaziei glucozei și a lipidelor, a inversării ritmurilor melatoninei și cortizolului, a dereglementării leptinei și a grelinei, a unui sindrom metabolic mai sever și a pierderii ritmului genei ceasului. Cercetările viitoare ar trebui să elucideze relația dintre tulburările de somn și diverse rezultate fizice și să identifice abordarea terapeutică optimă pentru rezolvarea tulburărilor de somn și de ritm circadian prin recuperarea genelor ceasului.

Conflict de interese

Autorii declară că nu există niciun conflict de interese în ceea ce privește publicarea acestei lucrări.

.