Карбонильный стресс у женщин с инсомнией в период климактерия

Инсомния представляет собой расстройство, которое характеризуется недостаточной продолжительностью и/или неудовлетворительным качеством сна на протяжении значительного периода времени. Распространенность инсомнии среди населения, по разным данным, составляет от 10—30 до 50—60%. При этом в общей популяции распространенность нарушений сна увеличивается в процессе старения, а при гендерном сравнении они чаще встречаются у женщин, в связи с чем изучение таких пациентов является наиболее актуальным [1, 2].

Работы последних лет показали, что причинами роста распространенности инсомнии у женщин при старении, начинающемся с наступления менопаузы, могут быть как возрастные изменения самого мозга, что выражается в изменении его структуры, так и изменение метаболических процессов, протекающих в его тканях, в частности за счет изменений гормонального фона, заключающихся в снижении уровня мелатонина и эстрогенов [3, 4]. Интересным является то, что представленные гормональные дефициты вносят свой вклад в развитие свободнорадикальных нарушений, основной составляющей которых является формирование окислительного стресса (ОС). В результате в системном кровотоке увеличивается количество окисленных продуктов метаболизма, которые могут накапливаться в различных системах и органах, в том числе в ткани мозга [5, 6].

Второй ступенью прогрессирования свободнорадикальной патологии считается образование в организме карбонильного стресса, т.е. повышения концентрации активных карбонильных соединений. Карбонильные продукты метаболизма в достаточной степени реакционно стабильны, поэтому их длительная циркуляция по кровотоку несет негативное влияние практически на все клетки и ткани организма, в том числе на головной мозги, что может приводить к его молекулярному повреждению и, наряду с окислительным стрессом, провоцировать развитие инсомнии, замыкая порочный круг патогенеза [7—9].

В большинстве встречаемых работ исследование карбонильного стресса проводят по определению отдельных параметров карбонильных продуктов метаболизма, которые являются промежуточными продуктами процессов перекисного окисления липидов, гликолиза, продуктов полиолового и гексозаминового пути, гликирования или ряда других [10, 11]. Однако наиболее полное представление о развитии карбонильного стресса как системной патологии и степени окислительных процессов в организме можно получить, исследуя продукты, образуемые в результате взаимодействия карбонильных соединений с основными видами макромолекул. Например, при реакции карбонильных соединений с белковыми субстратами образуются конечные продукты окисления белков (AOPP), а при взаимодействии с липидами, белками и нуклеиновыми кислотами по типу реакции Майяра — конечные продукты гликирования (AGEs) [12]. Предполагается, что данные показатели можно рассматривать как наиболее информативные маркеры карбонильного стресса.

Цель исследования — оценить уровень AOPP и AGEs у женщин с инсомнией в период климактерия.

Данная работа была проведена на базе ФГБНУ «Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека» (Иркутск). В настоящем исследовании приняли участие 136 женщин климактерического периода в возрасте от 45 до 60 лет.

Критерии включения: женщины климактерического периода, возрастной диапазон 45—60 лет, подписание добровольного информированного согласия на участие в исследовании.

Критерии невключения: наличие у испытуемых сахарного диабета; обострение хронических заболеваний; применение заместительной гормонотерапии; женщины, которые перешли в стадию менопаузы хирургическим путем, работали по сменам, имели «вечерний» хронотип, применяли гипнотики в течение последних 2 нед и имели хронические нарушения сна.

Все испытуемые прошли общеклиническое обследование, были осмотрены гинекологом и в соответствии с клиническими рекомендациями распределены по фазам климактерия на группы перименопаузы и постменопаузы [13].

Наличие и характер нарушений сна у женщин определяли методом анкетного анализа с использованием специализированного опросника сна (Стэнфордский центр изучения сна, США), теста для оценки субъективной тяжести инсомнии (Insomnia Severity Index, ISI) [14] и Мюнхенского теста для определения хронотипа испытуемых (Munich Chronotype Questionnaire, MCTQ) [15]. По результатам тестирования у женщин с инсомнией выявили умеренную степень выраженности нарушений, преобладающее большинство испытуемых имели «утренний» хронотип. Дополнительными критериями для участниц основных групп были: жалобы на нарушение сна в течение 6 мес и более, повторяющиеся от 4 ночей в неделю и более, в виде затрудненного засыпания (более 20 мин от момента выключения света) и частых ночных пробуждений (не менее 2—3 эпизодов за ночь) [16].

Таким образом, все участницы были разделены на 4 группы в зависимости от фазы менопаузы и наличия инсомнии: контроль, перименопауза (n=21; средний возраст 49±2,86 года; ИМТ 29,24±6,65 кг/м²); инсомния, перименопауза (n=34; средний возраст 50±2,91 года; ИМТ 28,98±5,45 кг/м²); контроль, постменопауза (n=31; средний возраст 58±5,52 года; ИМТ 29,21±5,87 кг/м²); инсомния, постменопауза (n=50; средний возраст 57±4,46 года; ИМТ 30,73±6,95 кг/м²).

Забор крови осуществляли из локтевой вены с 8 до 9 ч утра натощак. В качестве материала для исследований использовали плазму и сыворотку крови. Содержание AOPP (нмоль/л) определяли в плазме крови методом спектроскопического анализа с помощью коммерческих тест-систем Immundiagnostik (Германия). Уровень AGEs (нг/мл) определяли в сыворотке методом конкурентного иммуноферментного анализа на коммерческих наборах Advanced glycation end product (AGE) («Cloud-Clone Corporation», США). Все измерения проводили на иммуноферментном анализаторе ELx808 («BioTek», США).

Исследование одобрено Этическим комитетом ФГБНУ НЦ ПЗСРЧ и соответствует этическим нормам Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации (1964, последний пересмотр — Форталеза, Бразилия, 2013). Каждой женщиной было добровольно подписано информированное согласие на участие в проводимом исследовании.

Статистический анализ проведен с использованием в программы Statistica 10 («StatSoft Inc.», США). Проверка нормальности распределения количественных признаков осуществлялась с помощью критериев Колмогорова—Смирнова с поправкой Лиллиефорса и Шапиро—Уилка. При анализе межгрупповых различий для независимых выборок использовали критерий Краскела—Уоллиса (ANOVA) и медианный тест с последующими апостериорными сравнениями с использованием критерия Манна—Уитни). Графические данные представлены в виде медианы, первого и третьего квартилей (Me [Q₁; Q₃]). Качественные признаки представлялись в виде абсолютных величин и частоты событий (процента наблюдений), их сравнение проводили с помощью критерия χ² (для двух независимых переменных). Критический уровень значимости принимался за 5% (p≤0,05).

В первую очередь была проведена оценка частоты встречаемости женщин с инсомнией по сравнению с частотой встречаемости женщин группы контроля в зависимости от того или иного содержания в крови продуктов карбонильного стресса. Границы нормы показателей карбонильного стресса для группы контроля рассчитывались с учетом поправки Йейтса (M±t*m). Для показателя AGEs доверительный интервал (ДИ) находился в диапазоне от 3622,63 до 4348,93 нг/мл, рассчитанное значение χ² составило 4,426, p=0,110, для показателя AOPP — от 24,07 до 31,44 нмоль/л, значение χ² составило 5,8, p=0,056. Процентное распределение женщин с инсомнией в период климактерия в зависимости от уровня AGEs и AOPP представлено на рис. 1.

Рис. 1. Частота встречаемости женщин с инсомнией в климактерическом периоде с различным содержанием в крови продуктов карбонильного стресса.

Около ¹/₂ женщин с инсомнией в климактерии имеют высокие значения параметров карбонильного стресса (AGEs — у 49,2%, AOPP — у 55,2%), при этом статистически значимых отличий от группы контроля отмечено не было.

Далее была проведена оценка влияния инсомнии на параметры карбонильного стресса в зависимости от фазы климактерического периода. Результаты измерения AOPP и AGEs у женщин исследуемых групп представлены на рис. 2 и 3. Наличие инсомнии в перименопаузе ассоциировано с высоким уровнем AGEs (4533,10 [3834,09; 5098] нг/мл, p=0,039) и AOPP (28,92 [22,27; 40] нмоль/л, p=0,002) против контрольных значений (3685,87 [3376,11; 4318] нг/мл и 19,8 [16,85; 23,97] нмоль/л соответственно); при инсомнии в постменопаузе достоверных различий в исследуемых параметрах не выявлено.

Рис. 2. Уровни AOPP у женщин в зависимости от наличия инсомнии в климактерии.

1 — перименопауза, контроль; 2 — перименопауза, инсомния; 3 — постменопауза, контроль; 4 — постменопауза, инсомния.

Рис. 3. Уровни AGEs у женщин в зависимости от наличия инсомнии в климактерии.

1 — перименопауза, контроль; 2 — перименопауза, инсомния; 3 — постменопауза, контроль; 4 — постменопауза, инсомния.

Высокий процент женщин с инсомнией в климактерии имеют значения показателей окислительного повреждения белков выше доверительного интервала. Это указывает на то, что данная группа женщин имеет тенденцию к развитию карбонильного стресса, особенно за счет окислительной модификации белковых субстратов, где не только инсомния, но и сам период климактерия являются триггерами, участвующими в формировании карбонильной патологии [9]. Нельзя исключить и роль других факторов, таких как активация патологических путей метаболизма, наличие окислительного стресса, изменение уровня гормонов, этническая и половая принадлежность, от которых будут зависеть интенсивность метаболических процессов и скорость образования карбонильных производных [7, 17, 18].

У женщин между группами перименопаузы выявлена достоверная разница в показателях AOPP и AGEs, высокие уровни которых указывают на развитие карбонильного стресса при наличии инсомнии в данном периоде, что не противоречит результатам других исследователей. Так, анализ данных литературы показал, что нарушения сна приводят к выраженным изменениям в некоторых путях метаболизма, например при инсомнии изменения наблюдаются в метаболизме аминокислот с разветвленной цепью (в состав белков из них входят лейцин, изолейцин и валин) и глюкозы [19]. При исследовании отдельных компонентов этих метаболических путей также подтвердилось, что такой метаболит, как изовалерат (участвующий в метаболизме валина, лейцина и изолейцина), по принципу обратной связи коррелирует с продолжительностью сна, а концентрация эритрулозы (AGEs) имеет положительную ассоциацию [20].

В период постменопаузы, наоборот, интенсивность образования AOPP и скорость гликирования при наличии инсомнии не отличаются от таковых в группе контроля. Вероятно, причиной этому является увеличение скорости протекания этих процессов при физиологическом старении, о чем свидетельствует исследование, где авторами установлено увеличение концентрации AOPP, ассоциированное с возрастом, происходящее за счет снижения активности протеолитических систем (протеасомной и лизосомальной), обеспечивающих удаление необратимо поврежденных белков [21]. В настоящей работе на возрастное повышение интенсивности окислительных процессов также указывают более высокий уровень окисления белков в период постменопаузы по сравнению с перименопаузой в группах контроля (p=0,001) и одинаково высокий уровень AGEs у групп в постменопаузе (4274,59 [3282,21; 4818,34] нг/мл в группе контроля и 4344,70 [3488,29; 4901,26] нг/мл в группе с инсомнией) относительно группы контроля в перименопаузе (3685,87 [3376,11; 4318] нг/мл).

Интересным представляется тот факт, что инсомния может быть первичной, обусловленной возрастными и нейродегенеративными изменениями в клетках мозга, и вторичной, формирующейся на фоне сопутствующих состояний и патологий, в том числе нарушения метаболических процессов [22]. Учитывая это и опираясь на полученные результаты, можно предположить, что в исследуемых группах женщин инсомния в перименопаузе ассоциирована с метаболическими нарушениями и может иметь вторичный характер развития, в то время как инсомния в постменопаузе, вероятнее всего, формируется в результате возрастных изменений в ЦНС и нейродегенерации, так как в этом периоде одинаково высок уровень продуктов свободнорадикального окисления, независимо от наличия инсомнии, и объективных причин для развития патологии не выявлено. При этом вторичная природа инсомнии в раннем периоде климактерия может быть связана с показателем AGEs, для которого установлена двунаправленная взаимосвязь с нарушениями сна [23, 24]. Ввиду того, что циркулирующие продукты AGEs могут нарушать гематоэнцефалический барьер, пересекать его и достигать глиальных клеток, сама микроглия начинает активизироваться и выделять медиаторы воспаления, цитокины и белки системы комплемента, которые могут повреждать нейроны, создавая условия для развития инсомнии [9, 25].

С другой стороны, в результате нормальной метаболической активности содержание AGEs постепенно накапливается и в процессе старения организма, частью которого является период климактерия. При этом AGEs могут образовываться и локально в самом мозге из-за повышенного в нем уровня глюкозы — основного источника энергии мозговых клеток, и как следствие активно протекающего гликолиза, в процессе которого образуются α-гидроксиальдегиды (глицеральдегид, гликолевый альдегид), глиоксаль, метилглиоксаль, 3-дезоксиглюкозон и другие предшественники эндогенных AGEs [26].

Стоит отметить, что значительная роль в процессах формирования как инсомнии, так и метаболических нарушений принадлежит мелатонину. Экспериментально было установлено, что мелатонин эффективен в расщеплении поперечных связей AGEs, деградация которых будет способствовать снижению их общего уровня в организме [27]. Исследование уровня этого гормона у женщин в климактерии установило, что его концентрация в постменопаузе в ночное время суток была значительно ниже, чем у женщин в перименопаузе [28]. Позже было показано, что в позднем периоде климактерия это связано со смещением пика секреции мелатонина на утренние часы, вне зависимости от наличия у женщин инсомнии. Однако также смещение пика секреции наблюдалось у женщин и в перименопаузе, но только у тех, кто страдал инсомнией [29, 30]. Очевидно, смещение пика секреции гормона связано с увеличением уровня AGEs, о чем свидетельствуют настоящая и более ранние работы.

Проведенное исследование позволило установить, что инсомния у женщин в перименопаузе является провоцирующим фактором для развития свободнорадикальной патологии и ассоциирована с формированием карбонильного стресса, а в постменопаузе не вносит значительных изменений в пути метаболизма, протекающие с участием карбонильных соединений. Увеличение содержания AGEs в постменопаузе и при инсомнии в перименопаузе, вероятно, связано с изменением уровня и секреции мелатонина.

Исследование выполнено в рамках НИР №121022500180-6 с использованием оборудования ЦКП «Центр разработки прогрессивных персонализированных технологий здоровья» ФГБНУ НЦ ПЗСРЧ, Иркутск.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.