Сон и старение II: Чем отличается сон пожилых и больных от сна молодых и здоровых?

В прошлой части мы говорили о том, что такое циркадные ритмы, какими генами они обеспечиваются и как мутации этих циркадных генов могут повлиять на здоровье. Ну а нарушения сна не могут не повлиять на ход циркадных ритмов. Конечно, нарушения сна не возникают сами по себе. Это почти всегда проявления каких-то других болезненных процессов в организме. В число таких процессов могут входить и неполадки работы внутренних органов, и когнитивные нарушения. При этом ряд заболеваний, часто наблюдаемых при проблемах со сном, выявляют и у пожилых людей. Совпадение? Совсем не обязательно.

Старение и долголетие

Цикл статей, задуманных в рамках спецпроекта «биомолекулы» для фонда «Наука за продление жизни».

В этом цикле рассмотрим общие проблемы старения клеток и организмов, научные подходы к долголетию и продлению здоровой жизни, связь сна и старения, питания и продолжительности жизни (обратимся к нутригеномике), расскажем про организмы с пренебрежимым старением, осветим темы (эпи)генетики старения и анабиоза.

Конечно, феномен старения настолько сложен, что пока рано говорить о радикальных успехах в борьбе с ним и даже о четком понимании его причин и механизмов. Но мы постараемся подобрать наиболее интересную и серьёзную информацию о нащупанных связях, модельных объектах, разрабатываемых и уже доступных технологиях коррекции возрастзависимых нарушений.

Краткое содержание спецпроекта освещено в видеоролике «Стареть или не стареть? // Всё как у зверей». Подробности же узнаете из наших статей.

Следите за обновлениями!

Циркадные ритмы, а вместе с ними и сон, могут нарушиться у кого угодно. Достаточно засидеться допоздна за компьютером или перелететь пару тысяч километров с востока на запад (или наоборот). Чуть раньше мы говорили о том, что мутации в «генах внутренних часов» (а значит, и нарушения сна) приводят к проблемам с обменом веществ и, в конечном счёте, могут стать причиной разнообразных заболеваний. Интересно, что у людей старшего возраста одновременно встречаются и нарушения сна, и нарушения метаболизма. Скорее всего, это как-то связано.

Увеличение ортодоксальной фазы

Если вы ощущаете, что на медленную фазу отводится не столько времени, сколько нужно для нормального отдыха, его можно увеличить. Чаще всего такие проблемы появляются у людей, которые долго не могут уснуть, ведь первый цикл сна содержит самую длинную ортодоксальную фазу, а далее она становятся все менее продолжительной. Чтобы избавиться от данной проблемы, стоит следовать таким простым рекомендациям:

• Наладить рациональный график сна и бодрствования.
• Засыпать и просыпаться в одно и то же время, даже в выходные дни.
• Заниматься спортом в дневное время, но физические нагрузки не стоит давать телу за 3 часа до ночного отдыха.
• Организовать благоприятный климат в комнате для отдыха и удобное спальное место.
• Не принимать перед сном алкоголь, кофеионосодержащие напитки, энергетики, не курить.
• Следить за своим питанием – переедать на ночь, есть шоколад или любые другие сладости нельзя, так как эти продукты возбуждающе действуют на нервную систему.

Правда и мифы о сне пожилых

Люди старшего возраста часто отмечают у себя дневную сонливость, и поэтому считается, что у них нарушен ночной сон. Однако исследование двух групп (первая — из 30 мужчин и женщин средним возрастом 25 лет, вторая — из 23 средним возрастом 83 года) показало, что пожилые только думают, что испытывают сонливость чаще и сильнее молодёжи [1].

Участники прошли тест на определение частоты периодов скрытой сонливости в течение суток (Multiple Sleep Latency Test). Эта методика направлена на выявление повышенной дневной сонливости, и тестирование по ней проводят обязательно в светлое время суток. В течение целого дня испытуемому 5 раз предлагают заснуть на кровати в затемнённой комнате. С этим заданием нужно справиться за 20 минут. Если испытуемому удалось заснуть, то после 15 минут сна его будят и просят на два часа уйти из комнаты. Если по прошествии двадцати минут заснуть не удалось, из комнаты всё равно надо выйти и зайти в неё через два часа. Во время каждой попытки у участника исследования снимают электроэнцефалограмму, электрокардиограмму, а также замеряют частоту дыхания и сердцебиения. Такой комплексный (полисомнографический) анализ позволяет выявить, сколько времени потребовалось человеку, чтобы заснуть, и в какой стадии сна он пребывал во время очередной попытки.

Результаты для старшей группы получились неожиданными. Во время теста они засыпали так же часто и так же быстро, как молодые. Правда, самим пожилым участникам казалось, что они засыпают быстрее. Получается, 80–90-летние испытывают сонливость не чаще, чем молодые, даже если сами считают иначе.

Сонливость — не единственный параметр сна и бодрствования, и то, что старики на самом деле хотят спать не чаще, чем их внуки, ещё не означает, что между сном этих двух возрастных категорий нет разницы. Различия в нормальных циркадных ритмах у молодых и пожилых, безусловно, имеются. Например, в одном из исследований две группы здоровых добровольцев (18–32 года и 60–75 лет), в течение недели спали дома, но бóльшую часть дня проводили в лаборатории. Каждый день испытуемые отмечали время, когда они ложатся спать и когда просыпаются. Кроме того, раз в полтора часа участникам исследования измеряли температуру тела, а также содержание в моче кортизола и 6-сульфатоксимелатонина. Кортизол часто называют гормоном стресса, так как его особенно много выделяется при сложных жизненных ситуациях. Тем не менее, интенсивность его выработки и в хороших для организма условиях меняется в течение суток. Больше всего кортизола образуется утром сразу после пробуждения — в 8–9 часов. В течение дня его содержание в крови постепенно падает, хотя и неровно: после еды уровень кортизола временно повышается, но не так сильно, как с утра. 6-сульфатоксимелатонин — это продукт обмена мелатонина, основного «циркадного гормона», который больше всего образуется утром незадолго до пробуждения. По суточному изменению концентрации этих двух гормонов можно отслеживать ход циркадных ритмов у человека (рис. 1)

Рисунок 1. Суточные колебания концентраций мелатонина, кортизола и соматотропина. По горизонтальной оси отложено время суток, по вертикальной — концентрация гормона в мг/дл (децилитр, 100 мл).

www.usdbiology.com

Выяснилось, что молодые испытуемые позже ложатся спать, но быстрее засыпают. Чтобы заснуть, им требуется примерно 45 минут против 95 минут, обычных для пожилых [2]. Пожилые спят в среднем на два часа меньше. Пик концентрации 6-сульфатоксимелатонина и кортизола в моче у представителей старшей возрастной группы наступает раньше по времени суток, чем у молодых. Однако корреляция между изменением содержания двух названных гормонов и временем просыпания и засыпания у людей 60–75 лет немного слабее, чем у людей 18–32 лет. Получается, что у пожилых время сна и бодрствования несколько сдвигается относительно циркадных ритмов.

Известно, что важна не только общая продолжительность сна, но и то, какие его фазы успевают пройти за ночь. Условно сон можно разделить на две фазы, которые сменяют друг друга на протяжении ночи несколько раз:

• быстрый сон (быстроволновый, парадоксальный, стадия быстрых движений глаз — БДГ, rapid eye movement — REM);
• медленный (не-REM-сон; делится на четыре стадии: засыпание, неглубокий сон, глубокий сон, дельта-сон).

Фазы отличаются друг от друга частотой волн электрических сигналов, видимых на электроэнцефалограмме (ЭЭГ), а также степенью напряженности мышц и наличием-отсутствием быстрых движений глаз. И REM-, и не-REM-сон важны для нормального самочувствия. Животные, которых постоянно искусственно лишали какой-то одной из этих двух фаз сна, жили крайне недолго.

С возрастом длительность REM-фазы относительно всего времени сна падает [3], а доля первой и второй стадий не-REM-фазы от общего времени сна растёт [4]. А вот относительная продолжительность четвёртой стадии, дельта-сна, снижается.

REM-сон традиционно связывают со сновидениями. Раз доля этой фазы сна у пожилых уменьшается, то и способность помнить свои сновидения с возрастом должна снижаться. К тому же, сновидения могут быть связаны с автобиографической памятью, а она, как и другие виды памяти, в старости ухудшается. Оба этих предположения подтверждает интернет-опрос 28 888 добровольцев в возрасте от 10 до 79 лет [5].

На третьей стадии не-REM-фазы сна на электроэнцефалограмме виден сигма-ритм, его второе название — сонные веретёна. ЭЭГ-исследования показывают, что у пожилых людей частота и амплитуда сонных веретён, регистрируемых электродами над лобными долями коры, снижаются по сравнению с аналогичными показателями у молодых [6]. Для каждого отведения (электрода) ЭЭГ можно построить график изменения частоты появления и амплитуды сонных веретён, и по нему судить о ходе старения. Вероятно, зная возрастную динамику сонных веретён у конкретного человека, в будущем получится выявлять у него патологии обмена веществ и интеллекта на ранней стадии.

Сценарий сна

Сон имеет две основные фазы: медленную (ортодоксальную, глубокую) и быструю (парадоксальную, поверхностную). Фаза медленного сна является началом ночного отдыха, она занимает три четверти всего времени, которое мы проводим в объятиях Морфея. Далее идет фаза быстрого сна, во время которой повышается мозговая активность. Наш организм не дремлет, сознание и подсознание обмениваются данными, происходит фильтрация информации, что улучшает наш когнитивные способности.
Медленный сон и идущий за ним быстрый сон составляют вместе один цикл. Он длится у среднестатистического человека около 1,5-2 часов. Всего за ночь мы проходим от 4 до 6 циклов, по окончании которых должны хорошо высыпаться.

Примечательно, что сон медленный с каждым новым циклом становится все короче, а быстрый – длиннее. Чтобы восстановление функций организма прошло полноценно, прохождение всех циклов должно закончиться до 4 часов утра. После этого отдых продолжается, но ортодоксальная фаза уже не наступает.

Просыпаться нужно именно в момент быстрого сна, так как в это время все наши системы активируются.

Возрастные физиологические изменения сна и обмена веществ, а также их нарушения

Рассмотрим изменения в физиологии сна, которые в старости проявляются у любого человека без заметных проблем со здоровьем. Разумеется, в регуляции состояния организма участвуют гормоны и нейромедиаторы, в том числе те, которые редко бывают на слуху. Вот их список.

1. С возрастом ослабевает выработка орексинов — нейропептидов, выделяемых рядом клеток гипоталамуса (дело в том, что эти клетки со временем отмирают). Орексины поддерживают состояние бодрствования, а существенный недостаток орексина приводит к нарколепсии — внезапным приступам непреодолимой сонливости днём. Судя по всему, одна из причин, почему качество сна у пожилых людей хуже, чем у молодых, — меньшее содержание орексина [7]. Качество сна падает потому, что орексин не просто не даёт человеку заснуть. Он смягчает переход между сном и бодрствованием и, можно сказать, делает его более плавным и предсказуемым [8]. Согласитесь, понимать, когда заснёшь, как-то приятнее, чем «выключаться» внезапно или кататься головой по подушке, ожидая прихода Морфея.
2. Аденозин — один из неклассических медиаторов, вызывающих состояние сонливости. Аденозин — это, по сути, часть молекулы «универсальной энергетической валюты клетки» — АТФ, только уже без фосфат-ионов и без богатых энергией химических связей. Чем дольше человек не спал, тем больше энергии он потратил, и тем выше стала концентрация аденозина в его крови. Можно искусственно снизить чувствительность клеток к аденозину и временно прогнать усталость, приняв антагониста его рецепторов — кофеин. С возрастом в коре больших полушарий меняется баланс активности ферментов, помогающих синтезировать аденозин, и ферментов, помогающих переводить его в форму аденозинфосфатов: первые начинают работать существенно больше вторых. Из-за этого уровень аденозина в мозге повышается. Вероятно, именно поэтому пожилые чаще ощущают сонливость, пусть и «ненастоящую» [9]. Если рассматривать возрастные изменения сна не на уровне клеток и гормонов, а более глобально, обнаруживается вот что. С возрастом ночной сон становится фрагментированным, человек часто просыпается, поэтому общее качество сна падает, даже если ненадолго ложиться спать днём [10]. По сути, это проявление ночной бессонницы. Бессонница часто встречается у пожилых людей, но большой возраст сам по себе не увеличивает её вероятность. Её повышают такие факторы риска: депрессия (особенно часто возникает после 65), смерть супруга, выход на пенсию, начало проявлений деменции (о деменции см. следующий раздел). Также проявления бессонницы усиливают алкоголь и лекарства, часто применяемые стариками: антидепрессанты, карбидопа и леводопа (их прописывают при лечении паркинсонизма), адреналиновые бета-блокаторы (от болезней сердца; могут вызывать кошмары) и кортикостероиды [11].
3. При бессоннице и фрагментарном сне возможно нарушение метаболизма глюкозы. Оно происходит потому, что изменяются концентрации грелина и лептина — «гормонов насыщения» [12], а также меняется чувствительность клеток к самому главному «глюкозному гормону» — инсулину (кстати, она зависит и от циркадных ритмов). Вне зависимости от общего времени сна у людей одного и того же возраста бóльшая доля медленноволнового сна коррелирует с меньшей массой тела и меньшим риском ожирения [13].

Периодические движения конечностей во время медленного сна связывают с повышенным риском сердечно-сосудистых заболеваний и инсульта. Только важно понимать, что эта связь качественная, а не количественная. Например, нельзя по интенсивности движений конечностей во время сна предсказать, как быстро и с какой вероятностью у человека произойдёт инсульт, ведь последний может быть не только следствием патологии сна, но и её причиной [14].

Зачастую проблемы со здоровьем проявляются как нарушения дыхания во время сна: храп, сонное апноэ и т.п. Они появляются как следствие нарушения работы нейронов моста. Мост — это участок мозга, где расположен один из «центров бодрствования» — ретикулярная формация, скопление нейронов, поддерживающих деятельность организма в тонусе, на уровне бодрствования. Недалеко от них находится дыхательный центр. Поэтому при проблемах с одной группой нервных клеток часто страдает и вторая. К счастью, во время бодрствования у подавляющего большинства пациентов с такими проблемами не проявляется серьёзных нарушений дыхания [15].

Сенсационное открытие пептида дельта-сна

Длительные исследования в области сновидений увенчались успехом у ученых в 70-е годы. Им удалось обнаружить пептид дельта-сна. Донорами этого вещества стали подопытные кролики, в крови которых оно было и обнаружено, когда животные были погружены в глубокий сон. Если им воздействовать на головной мозг, то можно вызвать наступление глубокого сна.

После такого открытия ученые с каждым годом только находят лишние подтверждения полезных свойств пептида. Заключаются они в следующем:

• Активизируются защитные механизмы в организме.
• Благодаря антиоксидантным свойствам, процессы старения протекают с замедленной скоростью, например, у подопытных мышей продолжительность жизни увеличилась почти на 25%.
• Обладает пептид способностью к замедлению роста онкологических новообразований и подавлению процесса образования метастаз.
• Тормозится развитие зависимости от алкогольных напитков.
• Благодаря противосудорожным свойствам снижается длительность припадков во время эпилепсии.
• Оказывает обезболивающее воздействие.

Вот бы каждому иметь такое волшебное вещество, принял перед дверями спальни и погрузился в здоровый и омолаживающий сон.

Сон и ухудшение интеллекта в старости

Спать важно ещё и потому, что во время медленноволновой стадии и REM-стадии сна происходит консолидация памяти — перевод информации из кратковременной памяти в долговременную [16]. Ключевую роль в этом процессе играет гиппокамп. Информация, которую человек получил при бодрствовании, во сне несколько раз «проигрывается» в виде последовательности электрических импульсов в клетках гиппокампа, а затем передаётся в кору больших полушарий (главным образом в префронтальную), где и остаётся на долгосрочное хранение. Передача информации из гиппокампа в префронтальную кору во время сна облегчается, потому что концентрации кортизола и ацетилхолина [17] (веществ, тормозящих консолидацию памяти) в мозге снижены (рис. 2).

Рисунок 2. Возрастное изменение активности передачи сигналов из гиппокампа в кору больших полушарий во время сна. По мере старения доля медленноволновых колебаний в общем времени сна снижается, постепенно деградирует префронтальная кора, повышается уровень кортизола и падает концентрация ацетилхолина.

[18]

В пожилом возрасте процесс консолидации памяти идёт с меньшей интенсивностью [18] из-за трёх особенностей, которые уже упоминались выше:

1. снижается доля дельта-сна в общем времени сна;
2. усиливается выработка кортизола;
3. изменяется структура префронтальной коры, её объём с возрастом становится меньше.

Тем не менее, у пожилых людей, которые не страдают серьёзными нарушениями психики и интеллекта, сон имеет для консолидации памяти значение не меньшее, чем для молодых. Например, задание на запоминание расположения предметов обе эти категории людей выполняют лучше после сна. Этого нельзя сказать о пожилых людях с когнитивными проблемами [19].

С моторной памятью дело обстоит несколько иначе. Даже здоровым пожилым людям сон не помогает лучше вспоминать недавно выученный двигательный навык [20]. Точные причины этого неизвестны. Быть может, дело в том, что в старости запоминание последовательностей движений в любом случае ухудшается, и на фоне этого ухудшения «помощь» сна в процессах запоминания не заметна.

Значение глубокого сна для организма

Многие ученые занимались исследованиями в области функций медленного сна. Во время экспериментов добровольцев будили, когда они спали крепче всего. Результаты показали, что испытуемые ощущали во время пробуждения боль в мышцах, плохо ориентировались в пространстве и времени, не могли ясно мыслить. В течение дня их когнитивные и физические показатели также ухудшались, даже если остальной промежуток ночного отдыха длился положенное время.

Специалисты пришли к выводу, что недостаток медленной фазы организм воспринимает как полностью бессонную ночь. Во время глубокого сна восстанавливаются органы и ткани, так как гипофиз начинает активно вырабатывать соматотропин (гормон роста).

Также возобновляют свои ресурсы участки мозга, отвечающие за запоминание информации. Чем дольше длится ортодоксальная фаза, тем выше становятся физические и умственные показатели.

Однако есть в этой фазе и не слишком приятные явления. Если человек страдает энурезом, разговаривает во сне или относятся к числу сомнамбул, то расстройства проявляются именно во время дельта-сна. Так происходит по той причине, что сознание полностью отключается, на смену ему приходит подсознание, которое мы не в силах контролировать.

Нейродегенеративные заболевания и сон

Самые известные нейродегенеративные заболевания — болезнь Альцгеймера [21], [22] и болезнь Паркинсона встречаются чаще всего. К сожалению, их известность печальная. При болезни Альцгеймера в нейронах накапливаются бляшки бета-амилоида, а при болезни Паркинсона в нейронах образуются тельца Леви (альфа-синуклеин). Количество амилоида в этом случае коррелирует с качеством сна у здоровых людей в возрасте 60–65 лет [23]. Впрочем, не факт, что нарушения сна происходят из-за повышенного содержания этого белка в нейронах. Обратное тоже не доказано: нет оснований утверждать, что недосып провоцирует болезнь Альцгеймера. Тем не менее, по расстройствам сна потенциально можно диагностировать болезнь Альцгеймера на ранней стадии. В пользу этого говорит ещё тот факт, что с усилением симптомов этой деменции тяжесть нарушений сна нарастает (то же касается и деменции с тельцами Леви — заболевания, которое некоторыми симптомами напоминает болезнь Паркинсона, а некоторыми другими — болезнь Альцгеймера.) Помимо этого, несмотря на частую дрёму, у больных деменцией Альцгеймера существенно снижается длительность сна [24].

При болезни Паркинсона сон становится прерывистым, нарушается течение REM-фазы сна, снижается частота сонных веретён и длительность медленноволнового сна, а суточные колебания уровня кортизола сглаживаются. Получается, у паркинсоников сон и бодрствование нечётко поделены на периоды, границы между ними в некоторой степени стёрты.

При хорее Хантингтона сон и бодрствование фрагментированы [25]. Человек активен ночью и поздно засыпает. У него снижена доля REM-сна, повышена частота сонных веретён, во время стадии 1 не-REM сна может наблюдаться хорея — хаотические неконтролируемые движения конечностями, главное проявление этого заболевания при бодрствовании.

При БАС (боковом амиотрофическом склерозе) появляются нарушения дыхания во сне. REM-сон становится прерывистым, а доля медленноволнового сна сокращается. Кроме того, нарушается ход суточных колебаний кортизола.

Интересно, что проявление практически всех указанных выше нарушений сна можно ослабить с помощью фототерапии (периодического облучения ярким светом) и организованного (не бесконтрольного!) приёма мелатонина.
Таблица 1. Сводная таблица связей наиболее частых нарушений сна с нейродегенеративными заболеваниями.

В завершение

Медленный сон очень важен для человека, так как он отвечает за восстановление физических показателей, иммунной системы и когнитивных способностей. Также он необходим для поддержания молодости, поскольку именно в ортодоксальной фазе обновляются клетки кожи.

Необходимо засыпать в 21.00-22.00, чтобы получить свою «порцию» глубокого сна и качественно отдохнуть за ночь. Если вы будете соблюдать график, то уже через 2 недели заметите, как улучшится ваше самочувствие и внешний вид.

Автор: Даша Пащенко

Что происходит во время дельта-сна

Без использования специальной аппаратуры трудно выяснить, что происходит на стадии дельта-сна. Люди, разбуженные в этот период, обычно отвечают, что ничего не понят и снов никаких не видели. При попытке анализировать свое состояние отмечали отсутствие мыслей и ощущений.

На самом деле все происходит наоборот. Замедление физиологических и психологических процессов происходит на стадии засыпания. При переходе в состояние дельта-сна эти процессы начинают активизироваться:

• учащается сердечный ритм (к концу стадии он доходит до максимальных показателей);
• усиливается кожно-гальваническая реакция (в этот период она соответствует состоянию сильного волнения).

Сколько должен длиться глубокий сон

Все фазы и стадии сна имеют свою продолжительность. Она не является фиксированной и изменяется в зависимости от цикла. Глубокий сон в первом цикле продолжается около 100 минут, в 4 и 5 — сокращается до минимума. В отдельных случаях вообще выпадает из последовательного ряда стадий.

Продолжительность глубокого сна зависит от возраста человека и имеет свои нормы. При их нарушении организм не отдыхает и испытывает сильные нагрузки.

Норма для взрослого человека

Экспериментальными работами были определены средние временные показатели для глубокого сна, позволяющие организму полностью восстанавливаться. Для здорового взрослого человека они составили:

• 120 минут для молодых людей в возрасте до 30 лет;
• 85 минут для людей до 55-60 лет;
• 80 минут для пенсионеров старше 60 лет

Норма для ребенка

Стадия глубокого сна напрямую связана с развитием мозга. У новорожденных он не развит, поэтому этот этап у них отсутствует. Его заменяет «спокойный сон». К трем месяцам начинает активизироваться мозговая деятельность, и в медленной фазе появляется стадия глубокого сна.

Сначала она не продолжительная — около 20 минут. Постепенно она начинает увеличиваться.

Во сколько нужно лечь спать или проснуться, чтобы чувствовать себя бодрым в течение дня. Оптимальное время и возможную продолжительность сна поможет просчитать калькулятор сна