Биологически активные вещества и сон

Сегодня проблема нарушений сна является одной из наиболее значимых в современной медицине и активно изучается в научном сообществе. Ранее считалось, что недостаточный сон имеет только непосредственные последствия в виде избыточной дневной сонливости, нарушения внимания и других когнитивных функций, а также снижения физической активности в течение дня. Однако с течением времени эта точка зрения стала претерпевать изменения. Так, в 2004 г. S. Taheri и соавт. [1] выявили взаимосвязь повышенного уровня грелина и сниженного уровня лептина в плазме крови при сокращении времени сна, которое приводило к повышению аппетита, что в свою очередь является самостоятельным фактором риска для ожирения [1]. Также было показано, что недостаточный сон — это фактор риска развития сахарного диабета 2-го типа (СД2) и сниженной толерантности к глюкозе. При этом, как продемонстрировано D. Gottlieb и соавт. [2], меньшая продолжительность ночного сна ассоциирована с большим риском развития СД2: при длительности ночного сна менее 6 ч риск возрастает в 1,7 раза, а при длительности сна менее 5 ч — в 2,5 раза по сравнению с теми, кто спит более 7 ч в сутки [2]. Также сон необходим для поддержания психического здоровья как у детей и подростков, так и у взрослых людей.

Из числа всех расстройств сна наиболее распространенными на данный момент являются инсомния, представленность которой у взрослого населения составляет по разным данным от 10 до 30% [3], а также синдром обструктивного апноэ сна (СОАС), который встречается примерно у 17% взрослого населения [4]. Оба состояния характеризуются недостаточным количеством сна, следствием которого являются повышение риска развития дисметаболических нарушений в виде развития СД2, толерантности к глюкозе и ожирения.

Взаимосвязь расстройств сна и нарушения пищевого поведения не вызывает сомнений. Однако остаются открытыми следующие вопросы: могут ли пищевое поведение и особенности диеты повлиять каким-либо образом на качество сна? Могут ли отразиться изменение рациона питания и добавление к нему определенных субстратов на продолжительности сна?

Первые попытки изучить влияние добавления в пищу аминокислот (5-гидрокситриптофан, 5-HTP) относятся к 1969 г. [5]. Это было связано с выдвинутой в то время гипотезой M. Jouvet о серотонине как «факторе сна». Гипотеза была основана на серии исследований, проведенных в его лаборатории и показавших, что введение кошкам блокатора синтеза серотонина пара-хлорфенилаланина приводит к длительной тотальной инсомнии у животных, которая купируется введением предшественника серотонина 5-HTP. В дальнейшем эта гипотеза была признана ошибочной, и в настоящее время серотонин рассматривается главным образом как «фактор бодрствования» [6].

В 1987 г. был опубликован крупный обзор, описывающий влияние триптофана и углеводов на продолжительность и архитектуру сна [7]. В последние 20 лет интенсивными темпами идет изучение влияния особенностей диеты на качество и продолжительность сна, в том числе влияние содержания в пище углеводов, жиров и белков, а также дополнительное потребление индуцирующих сон аминокислот [8].

Целью данного обзора является обсуждение данных наиболее значимых исследований влияния диетологических особенностей на качество и продолжительность сна.

В первую очередь внимание исследователей привлекло влияние содержания углеводов как основного источника энергии, содержащегося в пище, на качество сна. F. Phillips и соавт. [9] в 1975 г. в своей работе сравнивали эффекты высокого и низкого содержания углеводов в пище на сон. В качестве добровольцев были выбраны 8 относительно здоровых мужчин без вредных привычек и нарушения пищевого поведения, для каждого из которых была разработана определенная программа питания, предусматривающая смену диеты с низким содержанием углеводов (100 г/сут) на диету с высоким содержанием углеводов (600 г/сут) с последующей оценкой полисомнографических особенностей сна. В результате было выявлено, что диета с высоким содержанием углеводов приводила к достоверному снижению представленности III стадии медленноволновой фазы сна (МФС); одновременно с этим также снижалась и представленность фазы быстрого сна (ФБС) по сравнению с диетой, предусматривающей низкое содержание углеводов [9].

В другом исследовании, проведенном A. Afaghi и соавт. [10], оценивалась не только взаимосвязь между процентным соотношением МФС и ФБС, но также и латенция сна. В группе из 12 мужчин от 18 до 35 лет оценивался эффект содержания пищи с высоким гликемическим индексом (ГИ) по сравнению с пищей с низким ГИ при равном количестве потребляемых калорий (ГИ — условный коэффициент, отражающий, с какой скоростью углеводы, содержащиеся в пище, повышают уровень глюкозы в крови по сравнению с самой глюкозой, ГИ которой равен 100). Так, было продемонстрировано, что при потреблении пищи с высоким ГИ значительно снижается латенция сна (9,0±6,2 мин) по сравнению с латенцией сна после приема пищи с низким ГИ (17,5±6,2 мин) [10]. Также E. Tanaka и соавт. [11] провели сравнительную оценку качества сна в зависимости от пищевых привычек в крупной когорте добровольцев. В исследовании были оценены пищевые привычки 4435 человек, работа которых не связана со сменным графиком. В результате была выявлена следующая связь: привычное потребление пищи с низким содержанием углеводов (менее 50% энергии от дневного рациона) и высоким содержанием белков (более 16% энергии от дневного рациона) связано с более частыми ночными пробуждениями, в то время как потребление пищи с низким содержанием белков (менее 16% энергии от дневного рациона) было ассоциировано с трудностями, испытываемыми при засыпании, а также с более низким качеством сна [11]. Наоборот, J. Gangwisch и соавт. [12] в своей работе оценили влияние количественного содержания углеводов в дневном рационе на риск развития симптомов инсомнии у женщин постменопаузального возраста. Было обнаружено, что повышенное потребление углеводов ассоциировано с более высоким риском развития симптомов инсомнии в данной когорте [12].

Действие повышенного содержания углеводов на сон человека можно суммировать следующим образом: при применении диеты с повышенным содержанием углеводов наблюдается укорочение ФБС, удлинение I и II стадий МФС и укорочение латенции сна. Однако в чем заключается механизм такого воздействия содержания углеводов в рационе на сон человека? Согласно одной из гипотез, пища с высоким ГИ вызывает закономерное повышение уровня инсулина в крови, который в свою очередь улучшает потребление мышцами крупных нейтральных аминокислот (фенилаланин, лейцин, изолейцин, тирозин, валин и метионин) [13]. В результате такого действия инсулина повышается относительное содержание триптофана в циркулирующей крови, вследствие чего увеличивается его потребление в головном мозге [10, 13]. Триптофан является предшественником серотонина, при повышении концентрации которого, по некоторым данным, отмечается облегчение начала засыпания [10].

Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) представляет четырехкарбоновую аминокислоту, которая не участвует в построении белков в организме, однако содержится в продуктах питания. Эта аминокислота была выделена из мозга млекопитающих группой исследователей E. Roberts и S. Frankel [14] в 1950 г. Было также обнаружено, что ГАМК является специфическим для головного мозга маркером. ГАМК — единственный нейромедиатор, который содержится практически только в этом отделе ЦНС (небольшое количество ГАМК содержится еще в шейных сегментах спинного мозга), где его концентрация превышает таковую всех остальных низкомолекулярных медиаторов вместе взятых. В головном мозге ГАМК является основным тормозным нейромедиатором [14, 15]. На протяжении длительного времени считалось, что ГАМК, потребляемая с пищей, не проходит через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) [16], однако в конце 90-х годов были открыты специфические транспортеры для ГАМК на поверхности клеток ГЭБ [17]. Тем не менее на данный момент нет достоверных данных, подтверждающих наличие корреляции между концентрацией ГАМК в крови и тканях ЦНС [18].

К функциям ГАМК относится регуляция реакции организма на стресс и тревогу через ГАМКергические вставочные нейроны, находящиеся в миндалине [19]; считается, что такие нейроны в кортикомедуллярных путях обеспечивают регуляцию соотношения МФС и ФБС [20]; а также путем воздействия на супрахиазматические ядра (СХЯ) регулируют суточные ритмы сна—бодрствования [21]. С учетом указанных функций, за которые ответственны ГАМКергические нейроны, ГАМК как самостоятельная биологическая добавка является интересным объектом для исследования влияния на объективные характеристики сна и качество сна, оцениваемое субъективно.

Так, в исследовании A. Yamatsu и соавт. [18] оценивался эффект добавления в рацион ГАМК во второй половине дня в дозировке 100 мг в форме капсул здоровым добровольцам, вторая группа добровольцев получала плацебо. В результате исследования авторами были выявлены следующие закономерности: прием ГАМК достоверно снижал латенцию сна — на 5 мин по сравнению с контрольной группой. Следует отметить, что до добавления капсул, содержащих ГАМК, средняя латенция сна составляла 10 мин в обеих группах. Также латенция II стадии МФС была ниже у добровольцев, принимавших ГАМК (в среднем на 4,8 мин). При этом такие субъективные показатели сна, как ощущения после пробуждения, балл по Питтсбургскому опроснику для определения индекса качества сна (PSQI) были значительно лучше у добровольцев, принимавших ГАМК, чем в группе, принимавшей плацебо [18].

В другом исследовании J. Byun и соавт. [22] оценивали эффект добавления 300 мг ГАМК в ежедневный рацион на симптомы инсомнии. Для исследования было отобрано 40 добровольцев, 30 из которых получали ГАМК, 10 — плацебо. Каждый из исследуемых проходил опрос по оценке качеств сна до и после применения ГАМК, а также полисомнографию для исключения других причин дневной сонливости и нарушения сна. В результате 4 нед приема ГАМК выявлено снижение балла ISI (14,6±4,6 до лечения по сравнению с 11,5±4,3 после 4 нед приема), снижение балла по PSQI (с 11,0±2,2 до лечения до 9,8±2,5 после лечения). Также было отмечено укорочение латенции сна по данным полисомнографии — 13,4±15,7 мин до начала лечения и 5,7±6,2 мин после проведения 4-недельного курса ГАМК [22].

Другим продуктом, оказывающим потенциальное влияние на сон и представляющим интерес для исследователей, является глицин. Глицин — это заменимая аминокислота (поступает с пищей или синтезируется de novo в организме человека) с простейшей молекулярной структурой. В ЦНС глицин является одним из самых распространенных тормозных нейромедиаторов, механизм действия которого реализуется через глициновые рецепторы (GlyRs) [23], а также является коагонистом при стимуляции N-метил-D-аспартатных рецепторов (NMDA) [24]. Одним из основных эффектов глицина является снижение температуры поверхности кожи, за которым следует рефлекторная вазодилатация сосудов кожи и подкожно-жировой клетчатки, что в дальнейшем приводит к гипоперфузии головного мозга, вызывая тем самым сонливость [25].

Эффект приема глицина на добровольцах, предъявляющих жалобы на качество сна, был исследован K. Inagawa и соавт. [26], которые оценивали эффект приема 3 г глицина перед сном по сравнению с группой добровольцев, принимавших плацебо. Было обнаружено, что глицин значительно снижал уровень тревоги на следующее утро после приема, а также улучшал субъективные показатели сна у добровольцев, принимавших 3 г глицина на ночь [26].

Также особый интерес представляют эффекты, которые оказывает на сон 5-HTP [6]. 5-HTP является продуктом реакции гидроксилирования аминокислоты триптофана. Затем 5-HTP подвергается декарбоксилированию, после чего становится 5-гидрокситирамином, более известным как серотонин. Серотонин обладает широким спектром действия в ЦНС: участвует в процессах запоминания, реагирования на стресс, регулирования настроения влияет на сон и процесс поддержания бодрствования [27]. 5-Гидрокситирамин в последующем метаболизируется до мелатонина (N-ацетил-5-метокситриптамин), который является гормоном, выделяющимся шишковидной железой, и принимает участие в регуляции цикла сон—бодрствование [28].

Ранние работы по изучению воздействия 5-HTP относятся к 1950-м годам, когда в экспериментах, проводимых на животных, было выявлено, что 5-HTP ингибирует секрецию желудочного сока [29], стимулирует перистальтику желудочно-кишечного тракта [30], а также, как было отмечено, повышает концентрацию 5-HTP в большинстве периферических органов и тканей после его введения [31]. В 1970-х годах в экспериментах на кроликах, U. Banerjee и соавт. [32] был обнаружен гипотермический эффект при введении 5-HTP в дозе 1,5—3 мг [32].

В связи с тем, что 5-HTP является предшественником серотонина, на ранних этапах изучения его действия на человеческий организм одним из главных объектов исследования было влияние 5-HTP на депрессивный эпизод. Так, в исследовании A.Coppen и соавт. [33] был показан антидепрессивный эффект 5-HTP при введении его в высоких дозах. В другом исследовании R. Kahn и соавт. [34] отметили анксиолитический эффект 5-HTP в тесте оценки ситуационной тревожности.

При оценке эффектов 5-HTP на сон было выявлено его влияние на представленность ФБС, при этом увеличение дозировки 5-HTP пропорционально увеличивает продолжительность этой фазы сна [35]. Эффективность 5-HTP была показана в отношении ночных кошмаров у детей: при ежедневном использовании 5-HTP O. Bruni и соавт. [36] было продемонстрировано как увеличение уровня бодрствования днем, так и снижение частоты ночных кошмаров у детей в ночное время.

В двойном слепом плацебо-контролируемом исследовании было показано, что уровень 5-HTP в крови прямо пропорционально коррелирует с латенцией сна у здоровых людей [37]. В японском исследовании влияния 5-HTP на уровень дневного бодрствования и ночного сна у детей от 0 до 15 лет было выявлено, что при ежедневном приеме 5-HTP в утреннее время у детей поддерживается утренний хронотип, а также отмечается улучшение качества ночного сна [38].

Особенности потребления ряда пищевых продуктов в силу большего или меньшего содержания в них определенных аминокислот или углеводов могут влиять на качество и продолжительность сна. В проведенных исследованиях было описано, что повышение потребления углеводов может приводить к нарушению сна и являться фактором риска развития инсомнии. Исследования, в которых изучалась взаимосвязь показателей сна с потреблением аминокислот, продемонстрировали, что такие аминокислоты, как ГАМК, глицин и 5-HTP, могут влиять на объективные и субъективные характеристики сна.

Статья подготовлена при поддержке ООО «Мьюз Медиа».

The article was prepared with the support by Muse Media Ltd.