Введение
Нарушения сна состоят из широкого спектра клинических проявлений, включающих в себя различные физиологические, эмоциональные и поведенческие отклонения [1], которые могут повлиять на общее состояние здоровья, повысить риск хронических неинфекционных заболеваний [1—5], вызвать психические [6, 7] и когнитивные расстройства [8]. Нарушения сна могут специфически влиять на структуру клеток головного мозга, в том числе на способность мозга очищать токсичные метаболиты, которые образуются во время нормальной нервной деятельности. К ним относится бета-амилоид [9], который накапливается у носителей генотипа APOE ε4 и способствует синаптической дегенерации и снижению когнитивных способностей [10].
Примерно 15—20% населения в мире имеют, по крайней мере, одну копию аллеля ε4 гена APOE [11]. По сравнению с неносителями носители аллеля ε4 гена APOE демонстрируют более раннее снижение когнитивных способностей, а также более выраженные дефициты в различных когнитивных областях, включая память [12, 13], поскольку аллель ε4 гена APOE связан с повышенной выработкой амилоида и более низким клиренсом, а также с большей нейродегенерацией и нейровоспалением [14].
В настоящее время стало появляться больше публикаций о том, что у носителей аллеля ε4 могут быть более серьезные нарушения сна, чем у неносителей. Например, в нескольких исследованиях показано, что у носителей аллеля ε4 более короткий, более фрагментированный и менее эффективный сон [15, 16]. Объективные измерения с помощью полисомнографии и актиграфии показали значительно худший сон, а также меньшую продолжительность фазы быстрого сна [17, 18] и более высокий риск обструктивного апноэ [19, 20] у лиц с аллелем высокого риска ε4 по сравнению с теми, у кого не было данного аллеля. Кроме того, установлено, что аллель ε4 влияет на сон посредством механизмов, независимых от патологических изменений при болезни Альцгеймера [21]. Однако не во всех исследованиях получены статистически значимые результаты, например в метаанализе, включавшем в себя 8 исследований, не получена статистически значимая ассоциация аллеля ε4 с обструктивным апноэ сна [22]. Другие исследователи также не наблюдали значительных различий в актиграфических показателях консолидации/фрагментации сна между носителями аллеля ε4 и неносителями [23].
В целом нет четкого консенсуса относительно того, есть ли нарушения сна у носителей аллеля ε4 гена APOE.
Цель исследования — изучить ассоциации полиморфного варианта кодирующей части гена APOE с нарушениями сна у жителей 25—64 лет Новосибирска.
Материалы и методы
В рамках III скрининга программы ВОЗ «MONICA — психосоциальное исследование»1 обследована случайная репрезентативная выборка из открытой популяции жителей 25—64 лет Октябрьского района Новосибирска (403 мужчины, средний возраст 34±0,4 года, респонс 71%; 531 женщина, средний возраст 35±0,4 года, респонс 72%). Исследование одобрено локальным Этическим комитетом Научно-исследовательского института терапии и профилактической медицины — филиала ФГБНУ ИЦИГ СО РАН (Новосибирск). От каждого участника исследования получено информированное добровольное согласие.
Нарушения сна оценены с помощью шкалы «Знание и отношение к своему здоровью» программы ВОЗ «MONICA — психосоциальное исследование»1, валидизированной к российской популяции. Всем респондентам задан вопрос: «Как Вы спите?». Варианты ответов: «очень хорошо», «хорошо», «удовлетворительно», «плохо» и «очень плохо». Из-за небольшого количества ответов в крайних категориях ответы «очень хорошо», «хорошо» объединены в одну — «хорошо», категории «плохо» и «очень плохо» — в категорию «плохо» [24]. Из репрезентативной выборки методом случайных чисел отобрано каждое 3-е лицо (n=383), которым проведено генотипирование. Генотипирование полиморфизма гена APOE проводилось в Научно-исследовательском институте терапии и профилактической медицины — филиале ФГБНУ ИЦИГ СО РАН (Новосибирск). Для выделения ДНК из крови использовали метод фенол-хлороформной экстракции [25]. Качество извлеченной ДНК оценено с помощью системы капиллярного электрофореза Agilent 2100 Bioanalyzer («Agilent Technologies Inc.», США). Ген APOE имеет размер 3,7 кб, включает 4 экзона [26, 27] и расположен на хромосоме 19. В данной работе ген APOE тестировали на наличие полиморфного варианта в позиции 3937C/T и 4075C/T. Эта замена азотистых оснований в ДНК определяет изменение в структуре аминокислотной последовательности белка и приводит к синтезу белка с аминокислотами цистеин или аргинин в положении 112 и 158. При этом формируются наиболее распространенные аллельные варианты: ε2 (Cys112, Cys158); ε 3 (Cys112, Arg158) и ε 4 (Arg112, Arg158) и формируемые ими генотипы: три гомозиготных (ε4/ε4, ε3/ε3, ε2/ε2) и три гетерозиготных (ε3/ε4, ε2/ε4, ε2/ε3). Геномную ДНК амплифицировали методом полимеразной цепной реакции в стандартной реакционной смеси, а затем гидролизовали рестриктазой AspLE I с сайтом распознавания GCGC [28]. Визуализацию продуктов рестрикции проводили методом гель-электрофореза в 10% полиакриламидном геле с последующим окрашиванием бромистым этидием и сканированием геля с помощью компьютерной видеозаписи. Персонал лаборатории, проводивший генотипирование, не знал о данных физического и клинического обследования.
Статистический анализ проведен с помощью пакета программ IBM SPSS 25.0 («IBM Corporation», США) [29]. Анализировали распределение признаков и их числовых характеристик. Для сравнения переменных внутри одной группы применяли критерий χ2 для одной выборки. Анализ простых связей между переменными (таблицы сопряженности), достоверность независимости факторов оценивали по критерию χ2 Пирсона. Ассоциация нарушения сна с полиморфным вариантом гена APOE оценивали с помощью расчета отношения шансов (ОШ) и их 95% доверительных интервалов (ДИ) (min—max) [29]. Статистическая значимость принята при уровне p<0,05.
Результаты
Из обследованных нами лиц 25—64 лет 17,8% имели нарушения сна (15,7% спали плохо и 2,1% — очень плохо) (p=0,0001) (табл. 1).
Таблица 1. Показатели самооценки качества сна у жителей 25—64 лет Новосибирска
| Ответ на вопрос: «Как вы спите?» | n | % |
| Очень хорошо | 28 | 7,3 |
| Хорошо | 135 | 35,2 |
| Удовлетворительно | 152 | 39,7 |
| Плохо | 60 | 15,7 |
| Очень плохо | 8 | 2,1 |
| Итого | 383 | 100,0 |
| χ2=214,611, df=4, p=0,0001 | ||
В табл. 2 показано распределение частоты генотипов и аллелей полиморфного варианта гена APOE среди населения: наиболее частым был гомозиготный генотип ε3/ε3 (61,6%), гетерозиготные генотипы ε3/ε4 и ε2/ε3 выявлены у 17,5 и 14,9% соответственно лиц в популяции. Гетерозиготный генотип ε2/ε4 обнаружен у 3,1% лиц в популяции, а генотип ε4/ε4 — у 2,9%. Наиболее часто встречающимся аллелем был ε3 — у 77,8%, аллель ε4 — у 13,2% и аллель ε2 — у 9%.
Таблица 2. Распределение частоты генотипов и аллелей полиморфного варианта гена APOE (rs7412 и rs429358) у жителей 25—64 лет Новосибирска
| Генотип | n | % |
| ε2/ε3 | 57 | 14,9 |
| ε2/ε4 | 12 | 3,1 |
| ε3/ε3 | 236 | 61,6 |
| ε3/ε4 | 67 | 17,5 |
| ε4/ε4 | 11 | 2,9 |
| Итого | 383 | 100 |
| Аллель | n | % |
| ε2 | 69 | 9 |
| ε3 | 596 | 77,8 |
| ε4 | 101 | 13,2 |
| Итого | 766 | 100 |
Нарушения сна чаще наблюдались у лиц с генотипами, содержащими аллель ε4. Так, носители генотипа ε2/ε4 полагали, что они спят чаще плохо (4,4%), чем хорошо (3,1%) и удовлетворительно (2,6%). Из носителей генотипа ε3/ε4 30,9% лиц считали, что они спят плохо, 12,3% — хорошо и 17,1% — удовлетворительно, и, наконец, из гомозиготных носителей ε4/ε4 7,4% спали плохо, 0,6% — хорошо и 3,3% — удовлетворительно (p=0,0001). Носители генотипов ε2/ε4+ε3/ε4+ε4/ε4 спали плохо в 42,6% случаев, хорошо — в 16%, напротив, неносители ε4 (ε2/ε3+ε3/ε3) чаще спали хорошо (84%), чем плохо (57,4%), p=0,0001. Из носителей аллеля ε4 25% респондентов полагали, что спят плохо, а 8,3% — спали хорошо и 13,2% — удовлетворительно, носители аллеля ε3 чаще отмечали, что сон у них хороший — 84,7%, а лица с ε2 полагали чаще, что сон удовлетворительный — 11,8% (p=0,0001) (табл. 3).
Таблица 3. Самооценка качества сна и генотипы полиморфного варианта гена APOE (rs7412 и rs429358) у жителей 25—64 лет Новосибирска
| Генотип | Сон | |||||||
| хороший | удовлетворительный | плохой | всего | |||||
| n | % | n | % | n | % | n | % | |
| ε2/ε3 | 18 | 11 | 32 | 21,1 | 7 | 10,3 | 57 | 14,9 |
| ε2/ε4 | 5 | 3,1 | 4 | 2,6 | 3 | 4,4 | 12 | 3,1 |
| ε3/ε3 | 119 | 73 | 85 | 55,9 | 32 | 47,1 | 236 | 61,6 |
| ε3/ε4 | 20 | 12,3 | 26 | 17,1 | 21 | 30,9 | 67 | 17,5 |
| ε4/ε4 | 1 | 0,6 | 5 | 3,3 | 5 | 7,4 | 11 | 2,9 |
| Итого | 163 | 100 | 152 | 100 | 68 | 100 | 383 | 100 |
| χ2=30,799, df=8, p=0,0001 | ||||||||
| ε2/ε3+ε3/ε3 | 137 | 84 | 117 | 77 | 39 | 57,4 | 293 | 76,5 |
| ε2/ε4+ε3/ε4+ε4/ε4 | 26 | 16 | 35 | 23 | 29 | 42,6 | 90 | 23,5 |
| Итого | 163 | 100 | 152 | 100 | 68 | 100 | 383 | 100 |
| χ2=19,054, df=2, p=0,0001 | ||||||||
| Аллель | n | % | n | % | n | % | n | % |
| ε2 | 23 | 7,1 | 36 | 11,8 | 10 | 7,4 | 69 | 9 |
| ε3 | 276 | 84,7 | 228 | 75,0 | 92 | 67,6 | 596 | 77,8 |
| ε4 | 27 | 8,3 | 40 | 13,2 | 34 | 25 | 101 | 13,2 |
| Итого | 326 | 100 | 304 | 100 | 136 | 100 | 766 | 100 |
| χ2=28,927, df=2, p=0,0001 | ||||||||
Вероятность плохой самооценки сна увеличивалась в 3,9 (95% ДИ 1,889—8,072) раза среди носителей генотипа ε3/ε4 по сравнению с носителями генотипа ε3/3, которые чаще оценивали сон как хороший (p=0,0001). Лица, в генотипе которых присутствовал аллель ε4 (с генотипами ε2/ε4+ε3/ε4+ε4/ε4), в 3,9 раза чаще оценивали свой сон как плохой по сравнению с носителями генотипов ε2/ε3+ε3/ε3, у которых преобладала положительная самооценка сна (p=0,001). У носителей аллеля ε4 плохой сон встречался чаще, чем у носителей аллеля ε2 (ОШ=2,896 95% ДИ 1,180—7,110; p=0,03) и носителей аллеля ε3 (ОШ=3,778 95% ДИ 2,163—6,598; p=0,0001) (см. рисунок).
Сравнительный анализ самооценки сна у лиц 25—64 лет с аллелями и генотипами полиморфного варианта гена APOE (rs7412 и rs429358).
Обсуждение
В нашей выборке (n=383, возраст от 25 до 64 лет) мы изучили ассоциацию полиморфного варианта гена APOE (rs7412 и rs429358) с самооценкой сна и обнаружили, что у тех, у кого есть один или несколько аллелей ɛ4, вероятность сообщения о нарушениях сна выше, чем у тех, у кого нет аллелей ɛ4 (генотипы ɛ2/ɛ3 и ɛ3/ɛ3).
С одной стороны, исследование полиморфного варианта гена APOE традиционно проводится в контексте рисков сердечно-сосудистых заболеваний и метаболических расстройств, включая дислипидемию и инсулиновую резистентность [30—32], и есть предположение о существовании общих базовых генетических путей, которые связывают нарушения сна и метаболизм липидов и глюкозы [33], что может объяснить полученные нами результаты. Согласно результатам полногеномных исследований, режимы и продолжительность сна являются наследственными и регулируются множеством генов и их взаимодействиями [34]. Например, D. Kripke и соавт. (2010) показали связь между rs429358 гена APOE и сонливостью (оцениваемой по шкале сонливости the Epworth Sleepiness Scale — ESS), но это исследование включало пациентов, поступивших в лабораторию сна, а не общую выборку населения, и могло быть предвзятым в отношении жалоб, связанных со сном [35]. В некоторых исследованиях представлены противоречивые результаты об ассоциации гена APOE с нарушениями сна [36—38]. Результаты Балтиморского лонгитюдного исследования старения, включавшего 1264 участника без когнитивных нарушений, показывают, что аллель ε4 гена APOE связан с повышенной вероятностью короткого сна (ОШ=1,41, 95% ДИ 1,06—1,88), но не с проблемами засыпания или поддержания сна [16]. Исследование G. Tranah и соавт., проведенное в рамках анализа остеопоротических переломов у мужчин (MrOS), показало, что у участников с когнитивным снижением, имеющих аллель ε4 (rs429358), наблюдались увеличенная продолжительность фазы 3 медленного сна и замедленное пробуждение после начала сна. Эти результаты авторы связывают с дисбалансом нейронной пластичности и уменьшением количества синапсов во время сна [39].
Вместе с тем есть клинические исследования, касающиеся нейродегенеративных заболеваний, которые указывают на наличие связи между аллелем ɛ4 гена APOE, который является признанным генетическим фактором риска болезни Альцгеймера, и возникновением нарушений сна [40]. Недавние исследования показывают, что нарушения сна можно обнаружить за годы до начала когнитивных нарушений, во время доклинической фазы болезни Альцгеймера [41]. Исследования на мышах и дрозофилах показывают, что лишение сна способствует отложению β-амилоида (Aβ) в мозге [42]. Кроме того, первоначальные поперечные исследования на людях демонстрируют связь более короткой по самооценке продолжительности сна и худшего качества сна с большим содержанием Aβ в мозге, измеренным с помощью позитронно-эмиссионной томографии [43]. E. Palpatzis и соавт. (2022) в лонгитюдном исследовании изучали ассоциацию полиморфного варианта гена APOE с нарушениями сна и случаями деменции у лиц среднего возраста (n=397 777). В течение периода наблюдения (медиана 10,8 года) короткая продолжительность сна (5 ч и менее) по сравнению с 7 ч (ОШ=1,35, 95% ДИ 1,11—1,64) и длинная — 9 ч по сравнению с 7 ч (ОШ=1,59; 95% ДИ 1,37—1,85), как и дневной сон при сопоставлении лиц, которые часто или все время спали днем, и тех, кто никогда не спал или редко спал (ОШ=1,67; 95% ДИ 1,37—2,03), связана с более высоким риском деменции. Стратифицированный анализ показал, что эффекты нарушений сна были схожими во всех группах генетического риска APOE [44].
Заключение
Это исследование показало, что низкая самооценка качества сна связана с носительством аллеля ε4 гена APOE в популяции. В совокупности эти результаты подтверждают наличие нарушений сна и подчеркивают важность дальнейшего изучения связей между сном и функциями гена APOE. Предложены эффективные методы лечения расстройств сна и вмешательства для улучшения качества сна, и поэтому их раннее внедрение может потенциально смягчить прогрессирование когнитивного снижения.
Ограничения исследования
Мы анализировали только rs429358 и rs7412 (ген APOE) и, следовательно, не могли исключить другие факторы, которые способны повлиять на наблюдательные исследования.
Вклад авторов: концепция и дизайн исследования — Гафаров В.В., Громова Е.А., Гафарова А.В.; сбор и обработка материала — Шахтшнейдер Е.В., Трипельгорн А.Н., Гагулин И.В., Гафарова А.В.; статистический анализ данных — Громова Е.А., Гафаров В.В.; написание текста — Гафаров В.В., Громова Е.А., Шахтшнейдер Е.В.; научное редактирование — Шахтшнейдер Е.В., Трипельгорн А.Н., Гагулин И.В., Гафарова А.В.
Финансирование: исследование выполнено в рамках бюджетной темы FWNR-2024-000.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Authors contribution: study concept and design — Gafarov V.V., Gromova E.A., Gafarova A.V.; data collection and processing — Shakhtshneider E.V., Tripelgorn A.N., Gagulin I.V., Gafarova A.V.; statistical data analysis — Gromova E.A., Gafarov V.V.; text writing — Gafarov V.V., Gromova E.A., Shakhtshneider E.V.; scientific editing — Shakhtshneider E.V., Tripelgorn A.N., Gagulin I.V., Gafarova A.V.
Financial Support: the study was carried out in the frame of the FWNR-2024-000 budgetary theme.
1 World Health Organization. MONICA Psychosocial Optional Study. Suggested Measurement Instruments. Copenhagen: WHO Regional Office for Europe; 1988.