Циркадні ритми та розлади циклу «сон — неспання»: від фізіології до наслідків

Редакція журналу «Український медичний часопис»

Особливості сучасного життя з наявністю цілодобово працюючих підприємств, нічних клубів, подорожей на протилежний бік земної кулі створюють передумови для порушення ЦР та виникнення розладів циклу «сон — неспання» (СН), також відомих як десинхронози [2]. Всесвітній тягар порушень ЦР СН остаточно не визначений, але експерти Європейської академії неврології (European Academy of Neurology — EAN) констатують прогресую­че зростання поширеності цих розладів [3]. Найближчим часом очікується публікація результатів нещодавно завершеного дослідження, в якому аналізували соціально-економічний тягар надмірної денної сонливості та інсомнії, впливу розладів циклу СН на якість життя та зв’язок з іншими захворюваннями [4]. Згідно з орієнтовними статистичними даними, в США порушення ЦР СН відмічають у 800 тис.–3 млн осіб [5]. У той самий час опитування інтернів-неврологів в Європі виявило значні прогалини в обізнаності лікарів щодо розладів циклу СН: 60% респондентів не проходили жодного тренінгу / не мали спеціальної підготовки з цієї проблеми під час навчання в ординатурі. Майже половина (45%) лікарів-інтернів не відчували себе підготовленими, щоб лікувати пацієнтів з розладами сну, та 80% респондентів бажали поліпшити рівень знань щодо виникнення та лікування розладів СН [6]. Незважаючи на неповноту статистичних даних, вже відомо, що «прос­те» порушення циклу СН є незалежним фактором ризику розвитку депресії [7], інсульту [8], когнітивного зниження, неможливості виконання соціальних функцій, погіршення якості життя [9] та виникнення нейродегенеративних захворювань [10].

На жаль, зараз порушення сну є дуже типовою проб­лемою для населення України. Після початку повномаcштабного російського вторгнення проведена низка досліджень, в яких оцінювали поширеність порушень сну в українців. Встановлено, що безсоння, нетривалий сон і нічні кошмари поширені серед військовослужбовців [11], при цьому майже 21,8% цивільного населення потерпає від розладів сну [12]. Найбільш типовою причиною порушення ритму сну вважають нічні ракетні обстріли та атаки безпілотників, які змушують мирне населення переривати свій сон та шукати порятунку. Надзвичайне фізіологічне збудження та часті нічні прокидання призводять до розвитку різноманітних порушень сну, переважно затримання фази засинання та фрагментації сну [13]. Найчастіше від розладів сну потерпають жінки та особи похилого віку [13], міські мешканці, батьки малолітніх дітей [14], тимчасово переміщені особи [15]. Розлади сну продовжують переслідувати біженців, які були вимушені залишити Україну та шукати притулок в інших країнах: лікарі різноманітних європейських держав активно обговорюють можливі способи відновлення нормального патерну сну у вимушених мігрантів [16, 17].

Фізіологія циркадних ритмів та циклу «сон — неспання»

Фізіологія та, відповідно, патофізіологія порушень ЦР СН ще недостатньо вивчені. Нині співіснують дві провідні концепції ЦР сну: одна з них запропонована A. Borbély (1982) та виглядає як «двопроцесна модель», яка поєднує гомеостатичну (процес S) та циркадну (процес С) складові регуляції сну [18]. Більш сучасна та найбільш популярна зараз теорія, запропонована C. Saper та співавторами (2010), всесвітньо відома під назвою «перекидного вимикача» (flip-flop switch). Вона представляє цикл СН як «перемикання» між станом сну та неспання [19].

Згідно з концепцією C. Saper, під впливом сонячного світла активуються спеціальні клітини сітківки, які здатні виробляти меланопсин (так звані меланопсинсинтезуючі фоторецептивні ретинальні гангліозні клітини). Саме вони передають гальмівний вплив через ретиногіпоталамічний тракт інгібіторну інформацію до 5–6 центрів «бадьорості», які представлені нейронами, що перебувають в активному стані та обробляють / відповідають на імпульси від інших нервових клітин [19]. Ці «центри неспання» локалізуються на всіх церебральних рівнях: у ретикулярній формації стовбура, в ділянці блакитної плями та дорсальних ядер шва, у задньому гіпоталамусі та базальних ядрах перед­нього мозку, але найбільш активним є супрахіазматичне ядро, яке і називають «внутрішнім годинником» (рис. 1).

Рисунок 1. Спрощений механізм формування ЦР згідно з теорією C. Saper [20]

«Внутрішній годинник» забезпечує передачу гальмівного впливу до паравентрикулярного ядра гіпоталамуса, потім — до прегангліонарних симпатичних нейронів спинного мозку та верхніх шийних гангліїв завдяки безпосередньому та опосередкованому впливу на ці структури (рис. 2). Крім цього, верхні шийні ганглії надсилають інгібуючі імпульси до шишкоподібної залози, де відбувається секреція гормону мелатоніну. Таким чином, денне світло пригнічує синтез мелатоніну, зумовлюючи підтримання бадьорості та пригнічуючи сонливість [19, 21]. Припускають, що синє або блакитне світло від гаджетів, також відоме як високоенергетичне видиме світло, здатне гальмувати вироблення мелатоніну та подовжувати період неспання.

Рисунок 2. Система циркадних «годинників» організму [21]

ArcN — аркоподібне ядро; DmH — дорсомедіальний гіпоталамус; DR — дор­сальний шов; IGL — ніжки таламуса; LC — блакитна пляма; LH — латеральний гіпоталамус; LHb — латеральна вуздечка; MA — медіальна мигдалина; mPOA — медіальна преоптична ділянка; NAc — прилежне ядро прозорої перегородки; PVN — паравентрикулярне ядро гіпоталамуса; PVT — паравентрикулярне ядро таламуса; RMTg — ростромедіальне покришкове ядро; Sptm — перегородка; SPZ — субпаравентрикулярна зона; VLPO — вентролатеральне преоптичне ядро; VTA — вентральна покришкова зона.

Гуморальні сигнали та периферична (симпатична та парасимпатична) нервова система забезпечують передачу інформації від супрахіазматичного ядра майже до усіх органів, «диригуючи» роботу внутрішніх периферичних «годинників» (див. рис. 2). Циркадна система синхронізує внутрішні «годинники» в усьому організмі, адаптуючи та оптимізуючи фізіологічні процеси до змін навколишнього середовища. Час прийому їжі, графік фізичного тренування можуть впливати на внутрішній центральний та периферичні «годинники». ЦР вважають ключовими регуляторами термогенезу, імунної функції, метаболізму, репродуктивної функції та розвитку стовбурових клітин (див. рис. 2) [20, 21].

Логічне, на перший погляд, припущення щодо наявності «центрів сну» на противагу «центрам неспання» спростовує теорія «перекидного вимикача», описуючи вбудований механізм позитивного зворотного зв’язку у вигляді особливих нейронів, функцією яких є гальмування активних нейронів [19]. Під час неспання моноамінергічні ядра гіпоталамуса пригнічують вентролатеральне препоптичне ядро (ВЛПО). Це зумовлює стимуляцію гіпоталамічної (орексинергічної) системи та ядра моста (рис. 3). Орексинові нейрони забезпечують переважно активуючий вплив на моноамінергічні клітини гіпоталамуса, оскільки нейрони ВЛПО не мають орексинових рецепторів [19]. Під час сну гальмівні нейрони ВЛПО поступово пригнічують моноамінергічні ядра та орексинові нейрони, які чинять активуючий вплив, забезпечуючи появу сонливості. Цей процес поступово посилюється до досягнення деякої «тригерної» межі, після чого відбувається «перемикання» і вся система переводиться зі стану неспання в протилежну фазу — сон [18].

Рисунок 3. Схематична модель «перемикання» фаз сну та неспання за С. Saper [19]

А — стан неспання, Б — фаза сну. Червоним кольором позначені моноамінергічні ядра, фіолетовим — вентролатеральне та подовжене вентролатеральне преоптичні ядра, зеленим — орексинові нейрони, оранжевим — латеродорсальне ядро покришки та педункулопонтинне ядро.

БП — блакитна пляма; ВПЯ — вентролатеральне преоптичне ядро; ЛЯП — латеродорсальне ядро покришки; ОН — орексинові нейрони; ПВПЯ — подовжене вентролатеральне преоптичне ядро; ПЯ — педункулопонтинне ядро; ТЯГ — туберомамілярне ядро гіпоталамуса.

Значну роль у функціонуванні ЦР відводять нейромедіаторам, які беруть участь у регуляції циклу СН. Серед добре досліджених нейрохімічних агентів традиційно виділяють гамма-аміномасляну кислоту, серотонін, норадреналін, ацетилхолін, глутамат, гістамін, серотонін; відносно нещодавно описана циркадорегулююча активність орексину (гіпокретину), мелатоніну, дельта-сон-індукованого пептиду, аденозину, інтерлейкінів, мурамілпептиду та простагландину D2 [18–21].

Види розладів ЦР «сон — неспання»

Класифікацію розладів ЦР сну вперше представила Американська академія медицини сну (American Academy of Sleep Medicine — AASM) у 2007 р., у 2015 р. положення цієї настанови були переглянуті та доповнені [22]. Оновлений погляд на роль ЦР у розладах сну представляє наступну класифікацію порушень ЦР (рис. 4) [23].

Рисунок 4. Класифікація розладів ЦР сну [23]

Найбільш поширеним розладом ЦР сну вважають синд­ром затримки фази сну. Від цього порушення частіше страждають підлітки та молоді особи, ніж особи похилого віку. Проводячи багато часу в інтернет-просторі, онлайн-іграх, соціальних мережах, представники молодого покоління постійно пізно засинають та пізно прокидаються (наприклад лягають спати о 1:00–3:00 та прокидаються о 10:00 ранку або навіть близько 12:00–13:00) [24]. Вимушені рано прокидатися на навчання / роботу, вдень вони потерпають від сонливості або часто пропускають ранкові заняття, запізнюються на роботу, мають погану успішність / низьку працездатність. Пацієнти із синдромом затримки фази сну не можуть заснути раніше, навіть якщо вони намагаються відкласти нічне спілкування або відмовитися від ігрових змагань опівночі. Аби встигнути виконати свої робочі / соціальні / професійні обов’язки, молоді люди скорочують тривалість сну, що призводить до хронічної надмірної денної сонливості та погіршення повсякденного функціонування, але при цьому сам процес сну зберігає нормальні якості [23].

Випередження фази сну, навпаки, — доля осіб похилого віку, які часто відзначають, що вони засинають за звичайним графіком, мимовільно, без прийому будь-яких ліків, але прокидаються раніше бажаного або загальноприйнятого годинникового часу. Таких пацієнтів часто турбує сонливість у другій половині дня / рано ввечері [23]. Сон зазвичай починається в період 18:00–21:00, а пробудження настає між 2:00 та 5:00. Інколи навмисне відкладання часу відходу до сну через соціальні / професійні обов’язки не призводить до подовження ранкового сну, пацієнти продовжують прокидатися раніше бажаного часу, що провокує стійку часткову недостатність сну.

Синдром не-24-годинного ритму сну та неспання відмічають набагато рідше, він характеризується довільним режимом засинання — пробудження. На відміну від синдромів затримки фази сну та випередження фази сну, не-24-годинний ритм сну та неспання мало поширений і зазвичай виникає у дітей та сліпих осіб. Внаслідок відсутності синхронізації з 24-годинним днем виникає поступова затримка настання сну від одного дня до іншого. Таким чином, сон настає все пізніше і пізніше протягом ночі, а потім, зрештою, пацієнти засинають вдень. Згодом сон стає фрагментованим, виникають денна сонливість, нічне безсоння та зростає втомлюваність.

Синдром нерегулярного ритму сну та неспання відмічають у пацієнтів різних груп, найчастіше — в осіб похилого віку з нейродегенеративними захворюваннями (хвороба Альцгеймера, хвороба Паркінсона, хвороба Хантінгтона) та у хворих з черепно-мозковою травмою [22, 23, 25], він також описаний у трансгендерів [26]. При цьому розладі повністю відсутній певний ритм «сон — неспання»: протягом доби виникає декілька епізодів сну у поєднанні з симптомами безсоння у вигляді порушення засинання / підтримання сну та надмірної денної сонливості [23, 26].

Висловлюється припущення, що нерегулярний ритм сну та неспання виникає внаслідок дегенерації або зниження активності нейронів супрахіазмального ядра гіпоталамуса; обговорюється роль зміни його чутливості до зовнішніх регуляторів ЦР (освітлення, фізична активність) у виникненні цього синдрому [23].

Синдром зміни часових поясів, також відомий як jet lag, описує збій біоритмів при швидкому переміщенні через ≥2 часових поясів. Зазвичай подорожі в східні регіони, в яких період засинання та сну переноситься на більш ранній час, викликають значно вираженіші розлади ЦР, ніж подорожі в західному напрямку, які супроводжуються перенесенням сну на пізніший час.

Змінна робота, яка потребує виконання робочих обов’язків частково або повністю протягом нічного періоду, часто провокує виникнення розладу, відомого як порушення ЦР сну внаслідок позмінної роботи. Вірогідність появи подібних порушень зростає з підвищенням частоти робочих змін, посиленням фізичної / розумової інтенсивності кожної зміни, необхідності працювати декілька ночей поспіль, великої тривалості нічних змін. З біологічної точки зору та збереження якості сну, краще обирати позмінну роботу, яка має постійний графік саме у вечерні або нічні години порівняно з робочим графіком, в якому чергування змін відбувається за годинниковою стрілкою (1-й день — денна зміна, наступний — вечерня зміна, а потім — нічна вахта). Необхідність відпочивати та спати протягом дня часто супроводжується скороченням тривалості сну через різноманітні звичайні денні шуми, яскраве освітлення, необхідність брати участь у сімейних / громадських подіях. Недостатня тривалість сну провокує виникнення надмірної сонливості, яка може зберігатися протягом декількох днів після попередньої робочої зміни або навіть переслідувати пацієнтів у вихідні дні. Зниження працездатності посилюється на тлі ненормованого робочого графіку, що негативно позначається не тільки на якості виконання роботи, а й руйнує соціальні та сімейні зв’язки.

«Просто» розлад циклу «сон — неспання»…

На жаль, порушення ЦР сну та поєднані з ними надмірна сонливість, хронічна втома не завершують перелік медичних проблем, з якими стикаються пацієнти. Крім зростання вірогідності порушення техніки безпеки та ризиків як для власного здоров’я, так і здоров’я оточуючих, порушення ЦР СН є своєрідними «вхідними дверима» для виникнення тривожності, порушення процесів травлення, розвитку депресії / великого депресивного розладу [27], шизофренії [28, 29], інсульту [8], нейродегенеративних захворювань [10]. Особливе значення надають порушенню різних метаболічних процесів з розвитком інсулінорезистентності, збільшенням маси тіла, підвищенням артеріального тиску та появою умов для виникнення артеріальної гіпертензії, різноманітної кардіоваскулярної патології, інсулінорезистентності та метаболічного синдрому [30, 31], зниження лібідо [32, 33], ановуляції та безпліддя [34]. Розлади ЦР сну замикають хибне коло, посилюючи потяг до вживання алкогольних напоїв / наркотиків, збільшуючи інтернет- / геймінг- / смартфонозалежність [35].

Висновок

Біологічні ритми є універсальним та необхідним інструментом адаптації організму до навколишнього середовища. ЦР допомагають синхронізувати діяльність організму людини з природними циклами. Особливості сучасного життя з наявністю цілодобово працюючих підприємств, нічних клубів, подорожей на протилежний бік земної кулі створюють передумови для порушення ЦР та виникнення розладів циклу «сон — неспання». Недостатня обізнаність як лікарів, так і самих пацієнтів щодо механізмів виникнення порушень циклу СН, висока вірогідність розвитку різноманітних соматичних та навіть психічних захворювань, низька увага до цієї проблеми утруднюють своєчасну діагностику подібних станів та їх ефективну корекцію, а також зумовлюють необхідність подальшого підвищення обізнаності медичних працівників та пацієнтів.



Підготовлено редакцією журналу
«Український медичний часопис»
за підтримки ТОВ «Тева Україна».
Сторони підтверджують відсутність конфлікту інтересів.
NUV-UA-00311
Exp. Date Nov. 2026

Список використаної літератури