Будь на волне! Будь с нами!

Циркадные ритмы и сон

Циркадные ритмы, а вместе с ними и сон, могут нарушиться у кого угодно. Достаточно засидеться допоздна за компьютером или перелететь пару тысяч километров с востока на запад (или наоборот).

Мутации в «генах внутренних часов» (а значит, и нарушения сна) приводят к проблемам с обменом веществ и, в конечном счёте, могут стать причиной разнообразных заболеваний. Интересно, что у людей старшего возраста одновременно встречаются и нарушения сна, и нарушения метаболизма. Скорее всего, это как-то связано.

Правда и мифы о сне пожилых

Люди старшего возраста часто отмечают у себя дневную сонливость, и поэтому считается, что у них нарушен ночной сон. Однако исследование двух групп (первая — из 30 мужчин и женщин средним возрастом 25 лет, вторая — из 23 средним возрастом 83 года) показало, что пожилые только думают, что испытывают сонливость чаще и сильнее молодёжи.

Участники прошли тест на определение частоты периодов скрытой сонливости в течение суток (Multiple Sleep Latency Test). Эта методика направлена на выявление повышенной дневной сонливости, и тестирование по ней проводят обязательно в светлое время суток.

В течение целого дня испытуемому 5 раз предлагают заснуть на кровати в затемнённой комнате. С этим заданием нужно справиться за 20 минут. Если испытуемому удалось заснуть, то после 15 минут сна его будят и просят на два часа уйти из комнаты. Если по прошествии двадцати минут заснуть не удалось, из комнаты всё равно надо выйти и зайти в неё через два часа.

Во время каждой попытки у участника исследования снимают электроэнцефалограмму, электрокардиограмму, а также замеряют частоту дыхания и сердцебиения. Такой комплексный (полисомнографический) анализ позволяет выявить, сколько времени потребовалось человеку, чтобы заснуть, и в какой стадии сна он пребывал во время очередной попытки.

Результаты для старшей группы получились неожиданными: 

Во время теста они засыпали так же часто и так же быстро, как молодые. Правда, самим пожилым участникам казалось, что они засыпают быстрее. Получается, 80–90-летние испытывают сонливость не чаще, чем молодые, даже если сами считают иначе.

Сонливость — не единственный параметр сна и бодрствования, и то, что старики на самом деле хотят спать не чаще, чем их внуки, ещё не означает, что между сном этих двух возрастных категорий нет разницы.

Различия в нормальных циркадных ритмах у молодых и пожилых, безусловно, имеются. Например, в одном из исследований две группы здоровых добровольцев (18–32 года и 60–75 лет), в течение недели спали дома, но бóльшую часть дня проводили в лаборатории. Каждый день испытуемые отмечали время, когда они ложатся спать и когда просыпаются. Кроме того, раз в полтора часа участникам исследования измеряли температуру тела, а также содержание в моче кортизола и 6-сульфатоксимелатонина.

Кортизол часто называют гормоном стресса, так как его особенно много выделяется при сложных жизненных ситуациях. Тем не менее, интенсивность его выработки и в хороших для организма условиях меняется в течение суток.

Больше всего кортизола образуется утром сразу после пробуждения — в 8–9 часов. В течение дня его содержание в крови постепенно падает, хотя и неровно: после еды уровень кортизола временно повышается, но не так сильно, как с утра.

6-сульфатоксимелатонин — это продукт обмена мелатонина, основного «циркадного гормона», который больше всего образуется утром незадолго до пробуждения. По суточному изменению концентрации этих двух гормонов можно отслеживать ход циркадных ритмов у человека (рис. 1)

Рисунок 1. Суточные колебания концентраций мелатонина, кортизола и соматотропина. По горизонтальной оси отложено время суток, по вертикальной — концентрация гормона в мг/дл (децилитр, 100 мл).

Выяснилось, что молодые испытуемые позже ложатся спать, но быстрее засыпают. Чтобы заснуть, им требуется примерно 45 минут против 95 минут, обычных для пожилых. Пожилые спят в среднем на два часа меньше.

Пик концентрации 6-сульфатоксимелатонина и кортизола в моче у представителей старшей возрастной группы наступает раньше по времени суток, чем у молодых. Однако корреляция между изменением содержания двух названных гормонов и временем просыпания и засыпания у людей 60–75 лет немного слабее, чем у людей 18–32 лет.

Получается, что у пожилых время сна и бодрствования несколько сдвигается относительно циркадных ритмов. Известно, что важна не только общая продолжительность сна, но и то, какие его фазы успевают пройти за ночь.

Условно сон можно разделить на две фазы, которые сменяют друг друга на протяжении ночи несколько раз: быстрый сон (быстроволновый, парадоксальный, стадия быстрых движений глаз — БДГ, rapid eye movement — REM); медленный (не-REM-сон; делится на четыре стадии: засыпание, неглубокий сон, глубокий сон, дельта-сон). Фазы отличаются друг от друга частотой волн электрических сигналов, видимых на электроэнцефалограмме (ЭЭГ), а также степенью напряженности мышц и наличием-отсутствием быстрых движений глаз. И REM-, и не-REM-сон важны для нормального самочувствия.

Животные, которых постоянно искусственно лишали какой-то одной из этих двух фаз сна, жили крайне недолго. С возрастом длительность REM-фазы относительно всего времени сна падает, а доля первой и второй стадий не-REM-фазы от общего времени сна растёт. А вот относительная продолжительность четвёртой стадии, дельта-сна, снижается. REM-сон традиционно связывают со сновидениями.

Раз доля этой фазы сна у пожилых уменьшается, то и способность помнить свои сновидения с возрастом должна снижаться. К тому же, сновидения могут быть связаны с автобиографической памятью, а она, как и другие виды памяти, в старости ухудшается. Оба этих предположения подтверждает интернет-опрос 28 888 добровольцев в возрасте от 10 до 79 лет.

На третьей стадии не-REM-фазы сна на электроэнцефалограмме виден сигма-ритм, его второе название — сонные веретёна.

ЭЭГ-исследования показывают, что у пожилых людей частота и амплитуда сонных веретён, регистрируемых электродами над лобными долями коры, снижаются по сравнению с аналогичными показателями у молодых. Для каждого отведения (электрода) ЭЭГ можно построить график изменения частоты появления и амплитуды сонных веретён, и по нему судить о ходе старения.

Вероятно, зная возрастную динамику сонных веретён у конкретного человека, в будущем получится выявлять у него патологии обмена веществ и интеллекта на ранней стадии. Возрастные физиологические изменения сна и обмена веществ, а также их нарушения Рассмотрим изменения в физиологии сна, которые в старости проявляются у любого человека без заметных проблем со здоровьем.

Разумеется, в регуляции состояния организма участвуют гормоны и нейромедиаторы, в том числе те, которые редко бывают на слуху. Вот их список:

1. С возрастом ослабевает выработка орексинов — нейропептидов, выделяемых рядом клеток гипоталамуса (дело в том, что эти клетки со временем отмирают). Орексины поддерживают состояние бодрствования, а существенный недостаток орексина приводит к нарколепсии — внезапным приступам непреодолимой сонливости днём. Судя по всему, одна из причин, почему качество сна у пожилых людей хуже, чем у молодых, — меньшее содержание орексина. Качество сна падает потому, что орексин не просто не даёт человеку заснуть. Он смягчает переход между сном и бодрствованием и, можно сказать, делает его более плавным и предсказуемым. Согласитесь, понимать, когда заснёшь, как-то приятнее, чем «выключаться» внезапно или кататься головой по подушке, ожидая прихода Морфея.

2. Аденозин — один из неклассических медиаторов, вызывающих состояние сонливости. Аденозин — это, по сути, часть молекулы «универсальной энергетической валюты клетки» — АТФ, только уже без фосфат-ионов и без богатых энергией химических связей. Чем дольше человек не спал, тем больше энергии он потратил, и тем выше стала концентрация аденозина в его крови. Можно искусственно снизить чувствительность клеток к аденозину и временно прогнать усталость, приняв антагониста его рецепторов — кофеин. С возрастом в коре больших полушарий меняется баланс активности ферментов, помогающих синтезировать аденозин, и ферментов, помогающих переводить его в форму аденозинфосфатов: первые начинают работать существенно больше вторых. Из-за этого уровень аденозина в мозге повышается. Вероятно, именно поэтому пожилые чаще ощущают сонливость, пусть и «ненастоящую».

Если рассматривать возрастные изменения сна не на уровне клеток и гормонов, а более глобально, обнаруживается вот что. С возрастом ночной сон становится фрагментированным, человек часто просыпается, поэтому общее качество сна падает, даже если ненадолго ложиться спать днём. По сути, это проявление ночной бессонницы.

Бессонница часто встречается у пожилых людей, но большой возраст сам по себе не увеличивает её вероятность. Её повышают такие факторы риска: депрессия (особенно часто возникает после 65), смерть супруга, выход на пенсию, начало проявлений деменции (о деменции см. следующий раздел). Также проявления бессонницы усиливают алкоголь и лекарства, часто применяемые стариками: антидепрессанты, карбидопа и леводопа (их прописывают при лечении паркинсонизма), адреналиновые бета-блокаторы (от болезней сердца; могут вызывать кошмары) и кортикостероиды.

3. При бессоннице и фрагментарном сне возможно нарушение метаболизма глюкозы. Оно происходит потому, что изменяются концентрации грелина и лептина — «гормонов насыщения», а также меняется чувствительность клеток к самому главному «глюкозному гормону» — инсулину (кстати, она зависит и от циркадных ритмов). Вне зависимости от общего времени сна у людей одного и того же возраста бóльшая доля медленноволнового сна коррелирует с меньшей массой тела и меньшим риском ожирения.

Периодические движения конечностей во время медленного сна связывают с повышенным риском сердечно-сосудистых заболеваний и инсульта. Только важно понимать, что эта связь качественная, а не количественная. Например, нельзя по интенсивности движений конечностей во время сна предсказать, как быстро и с какой вероятностью у человека произойдёт инсульт, ведь последний может быть не только следствием патологии сна, но и её причиной.

Зачастую проблемы со здоровьем проявляются как нарушения дыхания во время сна: храп, сонное апноэ и т.п. Они появляются как следствие нарушения работы нейронов моста. Мост — это участок мозга, где расположен один из «центров бодрствования» — ретикулярная формация, скопление нейронов, поддерживающих деятельность организма в тонусе, на уровне бодрствования. Недалеко от них находится дыхательный центр. Поэтому при проблемах с одной группой нервных клеток часто страдает и вторая. К счастью, во время бодрствования у подавляющего большинства пациентов с такими проблемами не проявляется серьёзных нарушений дыхания.

Сон и ухудшение интеллекта в старости

Спать важно ещё и потому, что во время медленноволновой стадии и REM-стадии сна происходит консолидация памяти — перевод информации из кратковременной памяти в долговременную. Ключевую роль в этом процессе играет гиппокамп.

Информация, которую человек получил при бодрствовании, во сне несколько раз «проигрывается» в виде последовательности электрических импульсов в клетках гиппокампа, а затем передаётся в кору больших полушарий (главным образом в префронтальную), где и остаётся на долгосрочное хранение. Передача информации из гиппокампа в префронтальную кору во время сна облегчается, потому что концентрации кортизола и ацетилхолина (веществ, тормозящих консолидацию памяти) в мозге снижены.

Рисунок 2. Возрастное изменение активности передачи сигналов из гиппокампа в кору больших полушарий во время сна. По мере старения доля медленноволновых колебаний в общем времени сна снижается, постепенно деградирует префронтальная кора, повышается уровень кортизола и падает концентрация ацетилхолина.

В пожилом возрасте процесс консолидации памяти идёт с меньшей интенсивностью из-за трёх особенностей, которые уже упоминались выше:

• снижается доля дельта-сна в общем времени сна;
• усиливается выработка кортизола;
• изменяется структура префронтальной коры, её объём с возрастом становится меньше.

Тем не менее, у пожилых людей, которые не страдают серьёзными нарушениями психики и интеллекта, сон имеет для консолидации памяти значение не меньшее, чем для молодых.

Например, задание на запоминание расположения предметов обе эти категории людей выполняют лучше после сна. Этого нельзя сказать о пожилых людях с когнитивными проблемами.

С моторной памятью дело обстоит несколько иначе. Даже здоровым пожилым людям сон не помогает лучше вспоминать недавно выученный двигательный навык. Точные причины этого неизвестны. Быть может, дело в том, что в старости запоминание последовательностей движений в любом случае ухудшается, и на фоне этого ухудшения «помощь» сна в процессах запоминания не заметна.

Нейродегенеративные заболевания и сон

Самые известные нейродегенеративные заболевания — болезнь Альцгеймера, и болезнь Паркинсона встречаются чаще всего. К сожалению, их известность печальная. При болезни Альцгеймера в нейронах накапливаются бляшки бета-амилоида, а при болезни Паркинсона в нейронах образуются тельца Леви (альфа-синуклеин). Количество амилоида в этом случае коррелирует с качеством сна у здоровых людей в возрасте 60–65 лет. Впрочем, не факт, что нарушения сна происходят из-за повышенного содержания этого белка в нейронах. Обратное тоже не доказано: нет оснований утверждать, что недосып провоцирует болезнь Альцгеймера. Тем не менее, по расстройствам сна потенциально можно диагностировать болезнь Альцгеймера на ранней стадии. В пользу этого говорит ещё тот факт, что с усилением симптомов этой деменции тяжесть нарушений сна нарастает (то же касается и деменции с тельцами Леви — заболевания, которое некоторыми симптомами напоминает болезнь Паркинсона, а некоторыми другими — болезнь Альцгеймера.) Помимо этого, несмотря на частую дрёму, у больных деменцией Альцгеймера существенно снижается длительность сна.

При болезни Паркинсона сон становится прерывистым, нарушается течение REM-фазы сна, снижается частота сонных веретён и длительность медленноволнового сна, а суточные колебания уровня кортизола сглаживаются. Получается, у паркинсоников сон и бодрствование нечётко поделены на периоды, границы между ними в некоторой степени стёрты.

При хорее Хантингтона сон и бодрствование фрагментированы. Человек активен ночью и поздно засыпает. У него снижена доля REM-сна, повышена частота сонных веретён, во время стадии 1 не-REM сна может наблюдаться хорея — хаотические неконтролируемые движения конечностями, главное проявление этого заболевания при бодрствовании. При БАС (боковом амиотрофическом склерозе) появляются нарушения дыхания во сне. REM-сон становится прерывистым, а доля медленноволнового сна сокращается. Кроме того, нарушается ход суточных колебаний кортизола. Интересно, что проявление практически всех указанных выше нарушений сна можно ослабить с помощью фототерапии (периодического облучения ярким светом) и организованного (не бесконтрольного!) приёма мелатонина.

Заключение: Итак, циркадные ритмы и сон неразрывно связаны со старением и всеми сопутствующими ему атрибутами. Вероятно, когда-нибудь, повлияв на одно, мы сможем изменить и другое: например, вылечим проблемы со сном у человека, страдающего нейродегенеративным заболеванием, и уровень его интеллекта перестанет снижаться, тем самым время его активной жизни продлится. Может, когда-нибудь сумеем снизить негативное влияние недосыпа на вероятность заболеть раком и будем успевать больше без риска умереть от онкологических проблем. На худой конец, станем по нарушениям быстроволнового и медленноволнового сна распознавать болезнь Альцгеймера или хорею Хантингтона на ранних стадиях. Всё, что ни изучается для здоровья человека, всё к лучшему. опубликовано econet.ru

Автор: Светлана Ястребова