Характеристика сна — маркер метаболического здоровья: данные актиграфии

Патофизиологическое взаимодействие основных метаболических факторов риска, а именно висцерального (абдоминального) ожирения, дислипидемии, артериальной гипертензии, гипергликемии, оказывает влияние на рост заболеваемости и смертности [1]. Такие патологические эффекты, как инициация и поддержание системного воспаления [2], развитие инсулинорезистентности [3], эндотелиальной дисфункции [4], по нашему мнению, определяют висцеральное ожирение как ключевую точку терапевтического вмешательства и профилактики метаболического синдрома. Для оценки накопления жировой ткани в области живота и внутренних органов в современной клинической практике принято оценивать окружность талии (ОТ), так как использование только индекса массы тела (ИМТ) не позволяет правильно оценить композиционный состав тела. Индекс ОТ/Рост является ценным инструментом для выявления факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний у взрослых и наиболее чувствительным маркером для прогнозирования метаболического синдрома [5]. Сердечно-сосудистая патология развивается под воздействием биологических, социальных факторов или факторов окружающей среды, приводящих к накоплению избыточной жировой ткани с последующим развитием окислительного стресса, в связи с этим инструментом для сохранения метаболического здоровья остается модификация образа жизни с целью снижения массы тела [6]. Согласно ВОЗ, на сегодняшний день продолжительность жизни может составлять 120 лет, тогда как по итогам 2023 г. ожидаемая продолжительность жизни в России составила 73,5 года. По данным Z. Ward и соавт., избыточная масса тела является причиной сокращения ожидаемой продолжительности жизни почти на 2,4 года [цит. по 7].

Помимо описания этиологических факторов ожирения, связанных с избыточным потреблением высококалорийной пищи и гиподинамией, в литературе представлено значительное количество исследований влияния характеристик сна на прогрессирование метаболических нарушений. Так, в работах H. Deng и соавт., 2017 [8], J. Fernandez-Mendoza и соавт., 2017 [9], N. Covassin и соавт., 2022 [10] подтверждается взаимосвязь сокращения продолжительности сна с увеличением потребления высококалорийного питания и формированием висцерального ожирения, повышением уровня глюкозы натощак, высоким уровнем артериального давления, низким уровнем холестерина липопротеинов высокой плотности. В обзоре J. Chaput и соавт. (2023) выявлено, что нарушение циркадианных ритмов снижает суточные затраты энергии примерно на 3%, изменяет уровень гормонов аппетита [11].

Современные тенденции в изучении сна свидетельствуют о необходимости поиска новых методов объективной оценки его характеристик, которые могли бы использоваться специалистами в клинической практике. Актиграф — компактный и легкий компьютеризированный прибор на основе акселерометра, который позволяет проводить длительные и непрерывные измерения сна в «домашних условиях». Не являясь заменой «золотого стандарта» регистрации сна — полисомнографии, при подозрении на клинически выраженные расстройства сна актиграфия позволяет подтвердить объективные признаки циркадной десинхронии. Программное обеспечение актиграфа генерирует значительное количество параметров, однако в большинстве исследований сна обычно используют общее время сна, эффективность сна (SE), латентность сна, пробуждение после начала сна (WASO) и количество пробуждений [12]. Данные параметры, наряду с результатами анкетирования о качестве сна, могут стать дополнительными маркерами циркадианного здоровья.

На сегодняшний день ограничено количество исследований, изучающих ассоциации метаболически нездорового фенотипа ожирения с регистрируемыми актиграфом нарушениями характеристик сна.

Цель исследования — изучить характеристики сна и их взаимосвязи с прогрессированием метаболического риска у лиц с ожирением.

Дизайн исследования. Сравнительное одномоментное одноцентровое исследование, включающее женщин (n=80) с ожирением I степени (по классификации ВОЗ), сопоставимых по возрасту (43,61±2,57 года), проведено на базе многопрофильной клиники ФГБОУ ВО «Тюменский ГМУ» Минздрава России. Для выявления метаболического риска рассчитывали отношение ОТ/Рост исследуемых лиц. В рекомендациях NICE (2022) предлагаются следующие предельные значения ОТ/Рост (определяющие степень ожирения по центральному типу): от 0,4 до 0,49 — отсутствие повышенного риска для здоровья; от 0,5 до 0,59 — повышенный риск для здоровья (повышенное абдоминальное ожирение); 0,6 или более — высокий риск для здоровья (выраженное абдоминальное ожирение).

Пациенты разделены на 2 группы: 1-ю — индекс ОТ/Рост <0,6 см, что соответствовало «отсутствию высокого метаболического риска», 2-ю — ОТ/Рост ≥0,6 см, «высокий метаболический риск».

Определение показателей липидного профиля (общего холестерина (ХС), триглицеридов (ТГ), ХС липопротеинов высокой плотности (ЛПВП)) проведено ферментативным методом на автоматическом биохимическом анализаторе Sapphire 400 («Hirose Electronic System Co., Ltd.», Япония). Перевод показателей холестеринов (ХС ЛПВП и ТГ) из мг/дл в ммоль/л осуществляли по формуле:

ХС (ммоль/л)=ХС (мг/дл)·0,0113.

Всем участникам исследования определяли концентрацию эндогенного мелатонина в слюне: после подробных рекомендаций по подготовке к сдаче материала выполняли забор образцов слюны в двух точках (в 20:00 и 3:00) в течение 1 сут. Для этого исследования использовали анализатор иммуноферментный Sunrise Bio-Rad («Tecan Austria GmbH», Австрия).

Для оценки субъективных характеристик сна проведено анкетирование всех участников по опроснику PSQI (Питтсбургский индекс качества сна за последний месяц). Для исследования циркадианных ритмов температуры тела проводили измерения ртутным термометром AMRUS («Amrus Enterprises, Ltd.», США) в домашних условиях (пациенты предварительно обучены) в установленное время в течение суток (08:00, 11:00, 14:00, 17:00, 20:00, 23:00, 03:00, 08:00). Оценка циркадианных ритмов температуры тела выполнена с помощью косинор-анализа с использованием показателей MESOR (Midline Estimating Statistic of Rhythm — статистическая срединная ритма).

Для объективной оценки циркадианных ритмов использовали метод актиграфии (в течение 7 сут): на запястье недоминантной руки устанавливали актиграф — устройство ActTrust 2 («Condor Instruments Ltd.», Бразилия), содержащее пьезоэлектрический трехосный акселерометр, способный регистрировать движение днем и параметры сна ночью. С помощью программного обеспечения ActStudio определяли параметры двигательной активности, температуру кожи запястья (wT). Прибор ActTrust 2 регистрировал наиболее значимые характеристики сна: время отхода ко сну, время пробуждения, время нахождения в постели, общее время сна, эффективность сна и пробуждение после начала сна (WASO) или минуты бодрствования в период сна между временем отхода ко сну и временем пробуждения. Время отхода ко сну и пробуждения регистрировалось пациентами нажатием «кнопки событий». Результаты предварительного анкетирования способствовали проверке данных и удалению артефактов. Первичный анализ данных сна-бодрствования проводили с применением программного обеспечения ActStudio.

Статистическая обработка данных выполнена с помощью программы IBM SPSS Statistics v. 26.0.0.1 («IBM Corporation», США). Количественные показатели оценивались на предмет соответствия нормальному распределению с помощью критерия Шапиро—Уилка. Количественные показатели, выборочное распределение которых соответствовало нормальному, описывались с помощью средних арифметических величин (M) и стандартных отклонений (SD). В качестве меры репрезентативности для средних значений указывали границы 95% доверительного интервала (ДИ). В случае отсутствия нормального распределения количественные данные описывали с помощью медианы (Me) и нижнего и верхнего квартилей [Q₁; Q₃]. Для оценки силы связи коэффициентов корреляции использовали шкалу Чеддока. Различия считали статистически значимыми при p<0,05.

Общая характеристика изучаемых групп представлена в табл. 1.

Таблица 1. Характеристика изучаемых групп

Примечание. ИМТ — индекс массы тела; ОТ — окружность талии; ЛПВП — липопротеины высокой плотности; ЛПНП — липопротеины низкой плотности; ТГ — триглицериды.

В соответствии с формулой расчета ОТ/Рост нами определен показатель кардиометаболического риска для женщин обеих групп: у женщин 1-й группы (n=32) показатель ОТ/Рост составил 0,56±0,02 см, тогда как женщины 2-й группы (n=48) отличались более высокой степенью риска — 0,60±0,03 см (p=0,001).

Для сравнения субъективных характеристик сна в изучаемых группах проанализированы результаты опросника PSQI (табл. 2).

Таблица 2. Характеристика результатов анкетирования участников исследования по опроснику качества сна за последний месяц PSQI

Примечание. PSQI — Питтсбургский индекс качества сна за последний месяц.

По данным анкетирования, более 80% исследуемых обеих групп оценивали качество сна неудовлетворительно, однако среди исследуемых, набравших более 5 баллов по PSQI, превалировали женщины 2-й группы (n=43).

Сопоставив данные опросника с результатами актиграфии, мы установили, что субъективная оценка продолжительности сна у женщин 1-й группы соответствовала общему времени пребывания в постели (TIB), зарегистрированному актиграфом, — 7,55 [4,75—9,37] ч, тогда как средняя общая продолжительность сна (Total Sleep) у женщин обеих групп в среднем составляла 6,52 [4,27—8,3] ч. Более того, у лиц 2-й группы зафиксированы длительные эпизоды бодрствования после наступления сна (WASO), общее время которых составляло 0,93 [0,38—1,95] ч, в отличие от лиц 1-й группы — 0,58 [0,35—0,82] ч.

Именно сокращение продолжительности сна у женщин 2-й группы, по нашему мнению, способствовало развитию более выраженного висцерального ожирения, что подтвердилось отрицательной корреляцией средней силы связи между продолжительностью сна и ОТ (r=–0,663, p=0,001). Получены отрицательные корреляционные связи, слабые по силе, между длительностью сна и уровнем ТГ в плазме крови (r=–0,378, p=0,001), уровнем ХС ЛПНП (r=–0,245, p=0,001), что, вероятно, могло свидетельствовать об усилении метаболического риска при сокращении сна.

Среднее время отхода ко сну у исследуемых 2-й группы, оценивающих свой сон неудовлетворительно, соответствовало 23:00—23:30, что значительно не отличалось от времени засыпания у женщин 1-й группы, однако по данным объективного мониторинга женщины 2-й группы дольше не достигали полноценного сна. Одновременно с этим выявлено, что из лиц с самооценкой сна по PSQI <5 баллов (удовлетворительное качество сна) у женщин 1-й группы по результатам актиграфии качество сна было более высоким (доля лиц, находившихся во сне на пике выработки мелатонина с 1:00 до 4:00, составила >80%) в отличие от женщин 2-й группы (<80%) (рис. 1). Пациентки 2-й группы с более низким качеством сна по данным анкетирования (PSQI≥5 баллов) объективно позднее просыпались, а лица с субъективной высокой оценкой качества сна (PSQI<5 баллов) отличались более низким качеством сна с 23:00 по 04:00 (по данным актиграфа) по сравнению с женщинами 1-й группы (p=0,001). Описанные выше характеристики сна подтвердились значительным снижением регистрируемого актиграфом показателя эффективности сна (SE): 78,25% — у женщин 2-й группы, 81,67% — у женщин 1-й группы.

Рис. 1. Сопоставление результатов самооценки сна по опроснику PSQI с объективным мониторингом сна у лиц исследуемых групп.

В качестве объективного подтверждения циркадианной дисинхронии, помимо ключевых характеристик сна, нами рассмотрены показатели температуры тела и кожи запястья. Десинхроноз циркадианных ритмов цикла «сон-бодрствование» характеризуется уменьшением уровня теплоотдачи по периферии и регистрируется актиграфом в виде снижения температуры кожи запястья [13]. Следует отметить, что данный показатель обратно пропорционален базальной температуре тела. На рис. 2 отражены показатели MESOR температуры тела и кожи запястья у женщин изучаемых групп.

Рис. 2. Сопоставление MESOR температуры тела и кожи запястья у лиц исследуемых групп.

При анализе полученных данных женщины обеих групп характеризовались повышением MESOR температуры тела и снижением MESOR температуры кожи запястья, подтверждая наличие десинхроноза у пациентов с ожирением I степени (p=0,001). В то же время у лиц 2-й группы отмечены более высокий MESOR температуры тела (36,36±0,06 °C) и более низкий MESOR температуры кожи запястья (36,28±0,04 °C), отражая снижение рассеивания тепла, в сравнении с показателями MESOR температуры у женщин 1-й группы (36,12±0,05 °C, 36,37±0,08 °C соответственно).

Одновременно с этим нами оценивались значения фазы температуры по отношению ко сну в зависимости от величины ОТ участников исследования (рис. 3). Выявлено, что у женщин с увеличением ОТ происходило смещение фазы температуры на более позднее время по отношению ко сну. Наблюдаемый фазовый сдвиг свидетельствует о дезадаптации циркадианной системы и нарастании хронобиологических изменений температуры с увеличением висцерального ожирения. Эти данные подтвердились более низкой концентрацией мелатонина на пике секреции (в 3:00) у пациенток 2-й группы по сравнению с женщинами 1-й группы (6,27 [2,79; 10,67] и 8,70 [5,46; 14,11] пг/мл соответственно).

Рис. 3. Сопоставление фаз температуры с показателями сна и окружности талии у лиц исследуемых групп.

Сокращение продолжительности сна <7 ч, наряду с увеличением подвижности во сне и, как следствие, с общим снижением эффективности сна, наблюдалось у женщин обеих групп, при этом более выраженные изменения отмечены у участниц 2-й группы. Именно сокращение продолжительности сна <7 ч способствовало увеличению ключевых модифицируемых факторов риска метаболического синдрома, что подтверждено наличием корреляционных связей с уровнем ТГ, ХС ЛПНП и параметрами ОТ (p=0,001). Полученные нами результаты подтверждаются работами других авторов. Так, M. Wallace и соавт. (2022) отметили ассоциацию неудовлетворительного качества сна (особенно короткой продолжительности) с повышением риска смерти от всех причин [14]. По данным В.В. Гафарова и соавт. (2022), у женщин 45—64 лет с продолжительностью сна 5—6 ч риск инфаркта миокарда был выше почти в 1,6 раза, чем у женщин, чей ночной сон длился 7—8 ч [15].

По мере прогрессирования абдоминального ожирения отмечен сдвиг фазы температуры тела на более поздние часы по отношению ко сну (p=0,007), а также изменение параметров MESOR температуры тела и кожи запястья (периферической теплоотдачи) (p=0,001). Выявленные хронобиологические сдвиги, по данным наших ранее проведенных исследований, обусловливают развитие нарушений углеводного обмена, в том числе сахарного диабета 2 типа [16]. Влияние цикла «сон-бодрствование» на гликемические показатели подтверждено исследованием N. Widjaja и соавт. (2023). Показано, что продолжительность сна имеет устойчивую отрицательную корреляцию со значением индекса HOMA-IR, которое является показателем резистентности к инсулину [17].

Характеристики сна, полученные нами по данным актиграфии (продолжительность <7 ч, снижение эффективности сна <80%, длительные эпизоды бодрствования после наступления сна), являются ключевыми параметрами нарушения цикла «сон-бодрствование» и наряду с циркадианными отклонениями температуры тела и кожи запястья могут быть ранними предикторами метаболических сдвигов у женщин с ожирением I степени. Дальнейшее изучение хронобиологических параметров, в том числе с использованием таких дополнительных доступных методов, как актиграфия, позволит разработать новые перспективные стратегии борьбы с болезнью цивилизации — метаболическим синдромом.

Вклад авторов: концепция и дизайн исследования — Нелаева Ю.В., Нелаева А.А.; сбор и обработка материала — Нелаева Ю.В., Вострикова А.А.; статистический анализ данных — Нелаева Ю.В.; написание текста — Вострикова А.А.; научное редактирование — Нелаева А.А., Петров И.М., Храмова Е.Б.

Финансирование:исследование проведено при финансовой поддержке Западно-Сибирского научно-образовательного центра Правительства Тюменской области, Постановление от 20.11.2020 №928-гр.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Authors contribution: study design and concept — Nelaeva Ju.V., Nelaeva A.A.; data collection and processing — Nelaeva Ju.V., Vostrikova A.A.; statistical analysis — Nelaeva Ju.V.; text writing — Vostrikova A.A.; scientific editing — Nelaeva A.A., Petrov I.M., Hramova E.B.

Financial Support:the study was carried out with financial support of the West Siberian Research and Educational Centre of the Tyumen region Government, Resolution dated 20.11.2020 No. 928-gr.