Влияние характера и режима питания на сон человека

Введение

Сон является базовой потребностью человека. Для оптимального физического и психического здоровья, адекватной иммунной реакции организма, освоения новых навыков и принятия решений продолжительность сна должна быть достаточной [1]. Современное общество активно 24 часа в сутки, семь дней в неделю, что закономерно влечет за собой возникновение проблем со сном, затрагивающих его продолжительность и качество.

Согласно рекомендациям Национального фонда сна, минимальная продолжительность сна у новорожденных в возрасте до трех месяцев должна составлять 14–17 часов. Несколько меньше она у младенцев 4–11 месяцев – 12–15 часов. У детей одного-двух лет продолжительность сна составляет 11–14 часов, у дошкольников в возрасте от трех до пяти лет – 10–13 часов, у школьников 6–13 лет – 9–11 часов, у подростков 14–17 лет – 8–10 часов. Совершеннолетним рекомендуется спать не менее семи часов в сутки, а именно 7–9 часов – в возрасте от 18 до 64 лет и 7–8 часов – в возрасте от 65 лет [2]. Свыше трети населения Европы, Азии, Соединенных Шатов Америки спят менее семи часов в будни и рабочие дни, причем этот показатель может быть еще выше среди молодежи и лиц с низким социально-экономическим статусом [3].

Под ограничением сна понимается сокращение его продолжительности в течение нескольких последовательных ночей. Нарушение качества сна часто наблюдается при таком расстройстве, как инсомния. В соответствии с 3-й версией Международной классификации расстройств сна (МКРС-3) 2014 г., основными признаками инсомнии являются повторяющиеся нарушения консолидации, инициации, продолжительности или качества сна, которые возникают при наличии достаточного времени и условий для сна и сопровождаются нарушением дневного функционирования [4]. Хроническое нарушение ночного сна обусловлено множеством факторов, в том числе социальными аспектами жизни пациента, особенностями поведения и состоянием его здоровья. Ограничение сна приводит к снижению когнитивных функций, производительности, изменению настроения, сонливости, увеличению риска развития сердечно-сосудистых заболеваний и метаболического синдрома [1, 5, 6].

В связи с влиянием нарушений сна на все аспекты жизни и здоровья человека активно изучаются факторы, способные приводить к подобным изменениям или положительно влиять на их коррекцию. Как известно, нарушение цикла «сон – бодрствование» из-за сменной работы или ранних подъемов, наличие неврологических и психиатрических заболеваний, несоблюдение гигиены сна и прием ряда лекарственных средств влияют на качество и продолжительность сна [7].

В статье проанализированы исследования влияния характера и режима питания на характеристики сна, обобщена имеющаяся информация по данному вопросу.

Нейрохимические аспекты регуляции цикла «сон – бодрствование»

В зависимости от характера циклических изменений цикла выделяют три основных биологических ритма: инфрадианный, ультрадианный и циркадный. Циркадный ритм широко распространен в биологическом мире и формируется под воздействием эндогенных и экзогенных факторов окружающей среды. Внутренний циркадный ритм в точности не соответствует 24-часовому циклу окружающей среды, поэтому необходима ежедневная корректировка внутренних часов организма. Она осуществляется благодаря главному генератору циркадного ритма, расположенному в супрахиазменном ядре (СХЯ) передней части гипоталамуса, дорсально по отношению к перекресту зрительных нервов [8]. Поведенческие, физиологические и гормональные циркадные ритмы зависят от целостности СХЯ. Специализированные ганглиозные клетки сетчатки, содержащие фотопигмент меланопсин, передают информацию об уровне освещенности в СХЯ, позволяя им корректировать свои временные метки и «сообщать» об этом другим клеткам организма посредством невральных проекций и выработке гормона мелатонина [9].

СХЯ включает в себя гетерогенную популяцию свыше 20 000 нейронов. В дорсальной части ядер вырабатываются антидиуретический гормон (АДГ) соматостатин, регуляторы передачи сигналов G-белка, в вентральной – вазоактивный интестинальный пептид и гастрин-высвобождающий пептид [10]. Помимо этого практически все нейроны СХЯ экспрессируют гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК). Отдельные нейроны СХЯ демонстрируют циркадные ритмы даже в условиях in vitro, что указывает на наличие у них собственного циркадного осциллятора [11]. Нейропептиды важны не только для внутренней регуляции нейронных сетей в СХЯ, но и для осуществления циркадной регуляции ряда физиологических и поведенческих алгоритмов. Например, нейроны, синтезирующие АДГ, регулируют потребление воды, а ГАМКергические нейроны СХЯ контролируют агрессивное поведение [12, 13].

Цикл «сон – бодрствование» регулируется и гормональными факторами, наибольшее значение из которых имеют мелатонин, серотонин и аденозин [14]. Аденозин – пуриновый нуклеозид, участвующий во многих сигнальных путях энергетического гомеостаза. Одной из функций сна является восстановление энергетического гомеостаза мозга, в котором важнейшую роль играет аденозин, поскольку он выделяется в процессе деградации молекулы аденозинтрифосфорной кислоты. Показано, что стимуляция свободным аденозином рецепторов A1 и А2A играет важную роль в индукции медленноволнового сна [15]. Серотонин, являющийся моноамином и производным триптофана, необходим для регуляции фазы быстрого сна [16]. Свой вклад в процессы регуляции сна и бодрствования также вносят гистамин, норадреналин, гипокретин, глутамат. В настоящее время самым изучаемым гормоном, связанным с регуляцией сна и бодрствования, является мелатонин.

Мелатонин представляет собой индольное производное, синтезирующееся из серотонина посредством триптофан-серотонинового пути биосинтеза в шишковидной железе и ряде других органов [14]. СХЯ обеспечивает симпатическую эфферентную иннервацию шишковидной железы через медиальный переднемозговой пучок, переходящий в спинной мозг и далее в шейные ганглии [14]. Недостаточный синтез мелатонина при сменной работе или в условиях избыточного ночного освещения влияет на архитектонику сна: снижается продолжительность медленного сна, увеличивается процент быстрого сна и его фрагментации [17, 18]. Эндогенный мелатонин синтезируется в пинеалоцитах и других тканях из триптофана и серотонина с помощью ферментов, причем арилалкиламин-N-ацетилтрансфераза является скорость-лимитирующим компонентом этой реакции [19]. В среднем шишковидная железа вырабатывает от 0,1 до 0,9 мг мелатонина в день. Мелатонин помимо шишковидной железы и слизистой оболочки кишечника присутствует во многих тканях, включая мозг, сетчатку, хрусталик, улитку, трахею, кожу, печень, почки, щитовидную и поджелудочную железы, тимус, селезенку и репродуктивную систему [20].

Собственный циркадный ритм каждой клетки организма обеспечивается локально за счет транскрипции/трансляции часовых генов: факторы транскрипции CLOCK и BMAL1 управляют экспрессией генов Period (Per1/2) и Cryptochrome (Cry1/2), чьи белковые продукты в свою очередь влияют на их же активность [21]. Этот механизм сохраняет активность в условиях in vitro, однако в отсутствие корректирующего влияния со стороны главного пейсмейкера – СХЯ он постепенно отклоняется от 24-часового, составляя в среднем 24 часа 15 минут.

Влияние биологически активных веществ на регуляцию цикла «сон – бодрствование»

В силу доказанности влияния эндогенного мелатонина на цикл «сон – бодрствование» возник вопрос о его использовании в качестве корректора биологических ритмов при нарушениях сна. В одном из первых фармакокинетических исследований I. Zhdanova и соавт. показали, что при пероральном приеме мелатонина биодоступность составляет всего 3% из-за деградации при первом прохождении через печень [22]. В более поздних работах сообщалось о биодоступности около 33% с диапазоном от 10 до 56% [19]. Принимаемый перорально мелатонин достигает максимальной концентрации в плазме через 41 минуту. В исследованиях не отмечалось развития толерантности, сенсибилизации или привыкания при использовании мелатонина [22, 23]. Несмотря на невысокую биодоступность, препарат продемонстрировал эффективность в коррекции нарушений сна у работников со сменным графиком [24]. В рандомизированном клиническом исследовании даже прием малых доз мелатонина (0,5 мг) за час до отхода ко сну в сочетании с коррекцией поведенческих факторов в течение четырех недель приводил к улучшению инициации сна, увеличению его эффективности, а также снижению числа субъективных жалоб [25]. Мелатонин рекомендован при нарушениях сна, связанных со сменой часовых поясов, поскольку способен ускорить синхронизацию циркадных ритмов [26].

Еще одно биологически активное вещество, которое рассматривается в качестве агента, способного положительно повлиять на сон, – триптофан. У людей эндогенный мелатонин вырабатывается исключительно из пищевого триптофана, но лишь небольшая его часть (1–2%) превращается в мелатонин серотониновым путем [27, 28]. Триптофан относится к незаменимым аминокислотам. Он содержится в основном в продуктах животного происхождения – мясе птицы, говядине, свинине, баранине и молочных продуктах, а также в орехах и семенах, цельнозерновых и бобовых [29]. Распад белков во время пищеварения высвобождает аминокислоты для транспортировки в печень. Большая часть триптофана транспортируется в связанном виде с альбумином. При прохождении через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) для дальнейшего преобразования в мелатонин и серотонин триптофану приходится конкурировать с другими большими нейтральными аминокислотами (БНАК). Данная конкуренция может быть уменьшена при перенаправлении БНАК в периферические ткани, которое может быть осуществлено за счет выброса инсулина при потреблении сложных углеводов с продуктами, богатыми триптофаном [30].

После прохождения ГЭБ триптофан превращается сначала в серотонин, затем в мелатонин в процессе двух ферментативных реакций, требующих присутствия витаминов группы B и магния в качестве кофакторов [27]. Добавление к рациону триптофана через увеличение количества субстрата для выработки мелатонина теоретически способно положительно повлиять на отдельные характеристики сна. Триптофан поступает в организм как с продуктами, так и в качестве биологической добавки.

Как показал метаанализ C.N. Sutanto и соавт., применение L-триптофана в дозе 1 г/сут сокращало время бодрствования в период сна, но не влияло на другие параметры [31]. L-триптофан принимался за 20–30 минут до сна, причем доза 0,25 г была менее эффективна, чем доза 1 г и выше [31].

При использовании пищевого триптофана следует учитывать его соотношение с БНАК. В ряде исследований показано, что альфа-лактальбумин, входящий в состав коровьего молока, увеличивает соотношение триптофана и БНАК и улучшает его поступление в головной мозг. Использование альфа-лактальбумина в животных моделях увеличивало процент медленноволнового сна [32]. В исследованиях с участием людей получены противоречивые результаты. В одной работе употребление протеинового коктейля, богатого альфа-лактальбумином, привело к увеличению общей продолжительности сна и его эффективности, в другом подобный эффект не зафиксирован [33, 34].

Кроме того, в исследованиях оценивали влияние на сон триптофана, добавленного в различные продукты питания. В исследовании R. Bravo и соавт. у пациентов старшей возрастной группы при добавлении триптофана в каши, являющиеся частью нормального рациона, увеличивались продолжительность и эффективность, а также уменьшались латентность и фрагментация сна по данным актиграфии [35]. Однако следует учитывать, что выработка мелатонина уменьшается с возрастом и подобная положительная динамика может быть обусловлена особенностями выбранной возрастной группы.

Магний является кофактором биосинтеза мелатонина из триптофана, поэтому его также активно изучали в качестве биологической добавки для улучшения сна. Магний способен связываться с рецепторами ГАМК, снижая возбудимость нервной системы, а также ингибировать рецептор N-метил-D-аспартат (NMDA), способствуя мышечной релаксации за счет уменьшения внутриклеточного содержания кальция [36]. Такие эффекты определяют потенциальную возможность магния положительно влиять на процессы инициации и поддержания сна.

Результаты большинства рандомизированных контролируемых исследований, в которых участвовали лица старшей возрастной группы, неоднозначны [37, 38].

В ряде исследований оценивали связь потребления магния со сном у молодых людей, более восприимчивых к эффектам депривации сна на фоне сменной работы по сравнению с пожилыми [39]. В исследовании CARDIA рабочей группы Y. Zhang и соавт. сделан вывод, что потребление дополнительного магния связано с лучшим качеством и продолжительностью сна, особенно среди лиц без депрессивных расстройств, но эта связь слабо достоверна [36].

Витамины группы B являются кофактором в ферментативных реакциях биосинтеза мелатонина из триптофана. Данные об их эффективности при нарушениях сна крайне скудные. В работе D. Adventure-Heart и соавт. прием 240 мг витамина B6 (пиридоксина гидрохлорида) перед сном в течение пяти дней подряд сопровождался лучшим запоминанием сновидений, но не влиял на другие параметры сна. В качестве группы сравнения были выбраны участники, принимавшие комплекс витаминов группы B или плацебо. В данной когорте добровольцы по субъективным оценкам продемонстрировали более низкое качество сна и высокую утомляемость после пробуждения по сравнению с теми, кто получал витамин B6 или плацебо [40]. Тем не менее в другом 16-недельном исследовании J. Sarris и соавт. прием витаминов группы B сопровождался субъективным улучшением качества сна [41].

В качестве вещества, потенциально способного улучшить сон, также изучали цинк. При добавлении цинка к дневному рациону у лиц с уровнем цинка ниже оптимального (≤ 79,9 мкг/дл) наблюдалось улучшение показателей по Питтсбургскому индексу качества сна [42].

H. Saito и соавт., использовавшие в своем исследовании астаксантин (кетокаротиноид) в сочетании с цинком, отмечали значительное улучшение латентного периода засыпания, но не улучшение продолжительности или эффективности сна [43].

Помимо соединений, служащих кофакторами ферментативных реакций или основой для биосинтеза мелатонина, оценивались эффекты на сон и других групп биологических веществ – полифенолов. Полифенолы представляют собой группу растительных соединений, включающую флавоноиды, фенольные кислоты, стильбены и лигнаны. В клиническом исследовании С. Romain и соавт. применение смеси полифенольных соединений в течение 16 недель сопровождалось увеличением общей продолжительности и качества сна. Однако прием только ресвератрола (стилбеноида) в течение 28 дней не оказал влияния на сон у молодых людей [44, 45].

Большое количество видов биологических добавок предлагается в качестве продуктов, способных положительно влиять на показатели сна. Тем не менее лишь в немногих исследованиях, использующих оптимальную выборку участников и адекватные методы объективизации сна, такие как полисомнография, актиграфия или опросники, получены значимые результаты.

Влияние диеты и режима питания на сон

Характер, режим питания и сон взаимосвязаны. Распространенность плохого качества сна у медсестер, работающих посменно, превышает 70% [45]. В ряде исследований показано, что нерегулярное питание, употребление продуктов с повышенным содержанием жиров, кондитерских изделий, энергетических и подслащенных напитков, недостаток овощей и рыбы в рационе ассоциируются с низким качеством сна. В то же время средиземноморская диета характеризуется обратным эффектом [46, 47]. Работники ночной смены, как правило, едят менее здоровую пищу, чем сотрудники, работающие днем. Завтрак после ночной смены обычно высококалорийный. Нередко после такого приема пищи люди ложатся спать. Короткие временные интервалы между едой и сном, а также употребление высококалорийных блюд линейно и нелинейно связаны с более продолжительным и качественным сном, а доля белка в рационе – с лучшей объективно измеренной эффективностью сна [48]. Следует учитывать, что при сменной работе меняется циркадный ритм и, как следствие, влияние режима питания на сон.

Не только депривация сна, но и его регулярное ограничение негативно сказывается на пищевых привычках. Исследования показали, что люди с продолжительностью сна менее семи часов в сутки потребляют больше энергии, особенно из жиров и быстрых углеводов. Питание становится менее разнообразным, повышается частота перекусов [47].

Между качеством сна и питанием прослеживается и обратная связь. В исследовании E. Tanaka и соавт. показано, что низкое потребление белка (< 16% общего рациона) связано с плохим качеством сна и трудностями засыпания, тогда как при высоком потреблении белка (> 19%) нарушается непрерывность сна. Низкое потребление углеводов (< 50% энергии из углеводов) незначительно связано с трудностями поддержания сна, причем чаще подобная закономерность отмечается у мужчин [49].

Выявление такой связи способствовало поиску  оптимального характера и режима питания. Диеты, характеризующиеся повышенным потреблением овощей, фруктов, бобовых, орехов, цельного зерна, ненасыщенных растительных масел, рыбы и нежирного мяса или птицы, связаны со снижением риска смертности от всех причин [50]. Подобная взаимосвязь актуальна и для качества сна. Одной из самых популярных диет, отражающих указанный ранее характер и режим питания, считается средиземноморская. Потенциальный механизм, связывающий диету и улучшение сна, включает модуляцию системы «триптофан – серотонин – мелатонин». Большинство продуктов средиземноморской диеты служат естественными источниками биодоступных предшественников мелатонина. Еще один путь, посредством которого средиземноморская диета может влиять на биосинтез мелатонина, – воздействие на транспорт триптофана через ГЭБ, а следовательно, его биодоступность для синтеза мелатонина. Изменение соотношения триптофана и других БНАК впоследствии облегчает прохождение триптофана через ГЭБ. Помимо этого диета богата микро- и макроэлементами, являющимися кофакторами ферментативных реакций. Таким образом, соблюдение средиземноморской диеты положительно влияет на качество и продолжительность сна в интервенционных и перекрестных исследованиях [51]. Прочие программы питания включают в себя иное соотношение пищевых элементов, но независимо от ее названия и режима для положительного влияния на различные параметры сна она должна содержать оптимальное количество белка и низкий процент продуктов с высоким содержанием жиров и быстрых углеводов.

В последнее время появился новый тренд снижения веса с помощью хронопитания. Предлагается адаптировать диету к хронотипу человека. В работе J. Muñoz и соавт. добровольцы с утренним и вечерним хронотипом получали рекомендации по распределению потребления энергии по хронотипу. При этом относительно больший объем энергии приходился на утреннее или дневное время [52]. Авторы сообщили о значительной потере веса среди участников, которые получали адаптированную диету. Исследование F. Mazri и соавт. подтвердило тезис о том, что как утренним, так и вечерним хронотипам подходит режим питания с высоким потреблением энергии в начале дня и низким – во второй его половине [53].

Одним из комплексных препаратов, содержащих предшественник серотонина и мелатонина 5-гидрокситриптофан (5-HTP) и кофакторы (пиридоксин – витамин B6), является продукт VITime® Aquastick® Antistress (ООО «ВТФ», Россия). В его состав входят также растительные компоненты с седативным действием, такие как экстракты пассифлоры, валерианы, мелиссы, мяты. Прием комплекса VITime® Aquastick® Antistress рекомендован не только при нарушениях сна, но и при синдроме хронической усталости, стрессах, эмоциональном напряжении, состояниях, сопровождающихся тревогой и раздражительностью, снижением работоспособности.

Другим комплексным препаратом, который используется при указанных нарушениях, является VITime® Aquastick® Memory (ООО «ВТФ», Россия), содержащий наряду с витаминами группы B вещества, участвующие в обеспечении нейромедиаторной функции центральной нервной системы: холин, глицин. Компоненты этого комплекса, такие как экстракт гинкго билоба, родиола розовая, ацетилкарнитин, наряду с ноотропным оказывают отчетливое антистрессовое и антиастеническое действие. Комплекс VITime® Aquastick® Memory рекомендуется применять для улучшения когнитивных функций, снижения уровня тревоги и повышения работоспособности.

Заключение

Сон, режим и характер питания взаимосвязаны. Все процессы в организме в той или иной степени обладают ритмическим характером, обусловленным прежде всего изменением светового дня. Эти процессы осуществляются через регуляторные пути, важнейшим из которых является синтез мелатонина из триптофана и серотонина.

Получены ограниченные данные о том, что характер питания, изменяющий доступность триптофана в триптофан-серотониновом пути биосинтеза мелатонина в шишковидной железе и других органах, может влиять на качество и эффективность сна. Модуляция активности может происходить как на уровне первичных или конечных продуктов этого пути, так и кофакторов, таких как витамины или микроэлементы. Показано, что при использовании только одного из этих компонентов в качестве биологически активной добавки убедительного улучшения сна достигнуть не удается. Однако при их сочетании, например, в средиземноморской диете увеличение эффективности и продолжительности сна становится более достоверным и обнаруживается в большем количестве исследований. Продолжительность сна в свою очередь влияет на рацион. Люди со сменной работой и хроническим ограничением сна более склонны к употреблению нездоровой пищи с высоким содержанием калорий, быстрых углеводов и жиров.

Публикация подготовлена при поддержке ООО «ВТФ», Россия.