Циркадные ритмы гормонов

Недостаток сна отрицательно влияет на обмен веществ. Было доказано, что сон и эндокринная система взаимодействуют через широкий спектр гормонов.

Что такое сон?

Сон — это состояние, при котором на время отключается сознание, снижается двигательная функция и органы чувств слабее реагируют на сенсорную стимуляцию. Сон включает в себя несколько стадий с различными паттернами мозговых волн, а именно:

• сон с быстрым движением глаз (БДГ);
• сон без быстрого движения глаз (ББДГ).

После начала сна активность головного мозга становится более синхронной и упорядоченной. Затем мозг переходит в фазу более глубокого сна с медленными глубокими дельта-волнами. Это фаза самого глубокого сна. В это время мышцы максимально расслаблены, но не парализованы.

БДГ-сон, или парадоксальный сон, начинается после завершения медленноволнового сна. Мозг на стадии БДГ показывает беспорядочные мозговые волны, напоминающие волны бодрствующего мозга. Преобладают тета-волны с частотой 4-8 Гц против 0-4 Гц у дельта-волн. Скелетные мышцы находятся в состоянии паралича.

Сон и циркадные ритмы

Сон регулируется двумя противоположными системами: одна из которых отвечает за засыпание человека, а вторая за его пробуждение. Обе системы работают параллельно и реагируют на время суток, внешние факторы и гомеостатические процессы организма.

Циркадные ритмы являются эндогенными, но изменяются и посредством внешних сигналов.

На них влияют такие факторы, как:

• свет и темнота;
• физические нагрузки;
• прием пищи;
• температура внешней среды;
• лекарства и химические вещества.

Центр, отвечающий за циркадные колебания находится в супрахиазматическом ядре ​​(СХЯ) гипоталамуса. Это водитель, который управляет синхронизированными суточными ритмами во многих периферических органах.

СХЯ побуждает человека спать продолжительными периодами, связанными с внешним светом и темнотой. Таким образом, световые день и ночь переводятся в биологические.

Циркадная система, участвует в регуляции суточного ритма гормональной секреции и других биологических процессах.

Система давления сна определяет, сколько сна нужно человеку, чтобы восстановиться после любого заданного периода бодрствования. Она задает количество сна, необходимое в определенный период, независимо от того, соответствует ли он циркадному ритму или сигналам свет-темнота. Считается, что эта система помогает нам выспаться и отдохнуть после длительного бодрствования.

Что делает с нами сон?

Сон имеет ряд физиологических эффектов, в том числе:

• усиление циркуляции лимфы в 10 раз;
• очищение мозга от метаболитов и потенциально токсичных соединений, накопившихся в состоянии бодрствования;
• консолидация памяти;
• равномерное снижение синаптической силы, что способствует формированию долгосрочных паттернов синаптической передачи и укрепление памяти в долгосрочной перспективе.

Более того, сон играет роль ключевого связующего звена между регуляцией метаболизма и эндокринной системой, уменьшая воздействие окислительных молекул на мозг.

Также сон влияет на уровень гормонов. Проведенные раннее исследования установили связь между сном и секрецией ключевых гормонов, таких как кортизол, лютеинизирующий гормон (ЛГ), лептин и гормон роста (ГР).

Сон и кортизол

Гипофиз получает сигналы СХЯ в колебательном ритме, синхронизирующемся с циклом день-ночь, а также другие сигналы, обусловливающие суточный ритм секреции кортизола. Благодаря этому пиковый уровень кортизола наблюдается рано утром, сразу после пробуждения. В этот момент проснувшийся человек ощущает прилив активности.

Ночной сон подавляет выброс кортизола, классического гормона стресса.

Таким образом, цикл сна влияет на гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую ось (ГГН). Природная зависимость ритмов секреции кортизола от времени суток означает, что он глубоко нарушается у людей, работающих в ночные смены или при перемещении из одного часового пояса в другой.

И кортизол и ось регулируют реакцию на стресс, которая подавляется сном. Введение кортизола и других глюкокортикоидов блокирует быстрый сон за счет ингибирующего обратного влияния на кортикотропин-рилизинг-гормон, который обычно стимулирует и увеличивает продолжительность периода бодрствования.

Бессонница связана с избыточной активностью ГГН в течение дня, и с более высокой секрецией кортизола во второй половине дня вместо ожидаемого падения. Предполагается, что это имитирует старение и приводит к резистентности к инсулину. Сон также снижает реакцию надпочечников на действие адренокортикотропного гормона (АКТГ), опять же с суточным ритмом.

Лишение сна ускоряет ночное повышение уровня кортизола на один час. После восстановления нормального сна подъем происходит на час позже, чем в исходном состоянии.

Сон и гормон роста

Уровень гормона роста (ГР) повышается во время ночного сна. По мнению некоторых ученых, он многократно увеличивается каждые два часа.

ГР важен для липолиза и роста мышц. Слишком позднее засыпание снижает его продукцию.

Однако в периоды лишения сна уровень ГР не повышался, восстанавливаясь после восстановления сна. Секреция ГР достигает пика во время медленноволнового сна (МВС). Второй пик наблюдается в восстановительном сне после периода бессонницы.

Это подтверждает, что ночной сон подавляет секрецию кортизола, но повышает уровень ГР, вызывая его ночной всплеск. Лишение сна разрушает эту зависимость для гормона роста и изменяет время повышения уровня кортизола.

Мелатонин

Мелатонин это гормон, который влияет на сон и отвечает за циркадные ритмы. Его уровень низок в дневное время, но повышается с наступлением темноты, облегчая засыпание. Мелатонин секретируется шишковидной железой.

Таблетки мелатонина стали популярным стимулятором сна, помогая синхронизировать световые и темные сигналы с циркадными ритмами. Когда мелатонин используется вне циркадной фазы, он улучшает и помогает поддерживать сон в целом.

Бета-блокатор атенолол продлевает период бодрствования, подавляя секрецию мелатонина ночью. Сон возвращается к норме, если атенолол сочетают с приемом мелатонина.

Однако у ночных грызунов пиковые уровни мелатонина сопровождаются высокими уровнями активности, что указывает на обратное влияние мелатонина на физиологию сна по сравнению с людьми.

Сон и метаболические гормоны

Ранний сон вызывает повышение уровня грелина. Нарушения сна также сопровождаются повышением уровня грелина и снижением уровня лептина, усиливая аппетит и резистентность к инсулину.

Уровень инсулина также зависит от ритма сна, повышаясь во время позднего засыпания. Даже незначительный дефицит сна приводит к изменениям чувствительности к инсулину, массе тела и концентрации лептина в плазме в течение короткого периода времени.

Чувствительность жировой ткани к инсулину днем ​​значительно выше, чем ночью. Нарушение режима сна увеличивает риск метаболического синдрома и сопутствующих ему состояний, таких как ожирение.

Сон и половые гормоны

Несколько исследований показывают, что существуют половые различия в качестве сна в зависимости от уровня половых стероидов. Гормоны яичников тесно связаны со сном в исследованиях на самках грызунов, а эстрогены, продлевают время бодрствования, но нарушают сон у крыс.

Интересно, что эстрадиол, самый мощный эстроген, по-разному взаимодействует с циркадной системой в зависимости от времени суток. Он улучшает ночной сон, возобновившийся после периода депривации, но уменьшает сон во время фазы бодрствования. Было обнаружено, что несколько нейронных цепей и ядер, которые регулируют сон у грызунов, связаны с действием эстрадиола через рецепторы эстрадиола.

Не было доказано, что сон влияет на женские репродуктивные гормоны, но пик уровня тестостерона приходится на середину цикла сна, примерно в то время, когда вот-вот начнется быстрый сон. Слишком мало сна или фрагментарный сон могут остановить этот рост, вызывая низкий уровень тестостерона.

Сон и ТТГ

Тиреотропный гормон (ТТГ) также чувствителен к режиму сна. Недостаток сна угнетает его циркадный ритм секреции, и при возобновлении сна после периода депривации снижение уровня ТТГ больше, чем при нормальном сне.

Вывод

Сон и эндокринная система взаимодействуют между собой. Так поведение во сне оказывает сильное влияние на эндокринные факторы, а эндокринные факторы взаимно влияют на поведение во сне. Дальнейшие исследования должны выявить эти связи, особенно в отношении половых гормонов.

Ночная работа и регулярное недосыпание нарушают циркадные ритмы секреции гормонов, повышая риск развития сердечно-сосудистых заболеваний, ожирения и проблем с обменом глюкозы.

Стоит задуматься, является ли круглосуточный доступ почти ко всем удобствам целью, которую нужно преследовать? Или было бы правильнее следовать природной потребности во сне и восстановлении, которая перезапускает метаболизм тела, помогая ему справляться с нагрузками в течение дня.