Время и регулярность физической активности и сна влияют на обмен веществ и риск развития ожирения, сахарного диабета 2-го типа и некоторых других заболеваний [1, 2]. Одним из способов неинвазивной объективной оценки ритмичности активности и привычного ритма «сон — бодрствование» в течение нескольких дней является использование актиграфии. Методы оценки периодичности ритма «сон — бодрствование» являются параметрическими [3] или непараметрическими [4, 5] для количественного определения стабильности ритма «сон — бодрствование». Так как циркадианные ритмы «сон — бодрствование» не полностью соответствуют синусоидальной форме волны, важно оценивать ритмичность сна по непараметрическим показателям активности.

Цель исследования — оценка связи параметров ритма «сон—бодрствование» и кардиометаболических показателей.

Материал и методы

В исследование включены 103 человека из 1600 участников исследования ЭССЕ-РФ в Санкт-Петербурге 25—64 лет, согласившиеся на дополнительное инструментальное исследование: актиграфию на приборе Actigraph Actilife GT3X+ (США) в течение 7 дней. Оценивались показатели актиграфии, антропометрические показатели (рост, вес, индекс массы тела (ИМТ), окружность талии (ОТ) и бедер (ОБ)), проводилось измерение офисного артериального давления систолического (САД) и диастолического (ДАД) и забор крови натощак с определением лабораторных показателей (липопротеины низкой плотности (ЛПНП), липопротеины высокой плотности (ЛПВП), триглицериды (ТГ), альфа-липопротеин (α-ЛП), бета-липопротеин (β-ЛП), липопротеин (а) (ЛП(а)), глюкоза натощак, креатинин, скорость клубочковой фильтрации (СКФ), мочевая кислота, мочевина, микроальбуминурия, С-реактивный белок (СРБ), тиреотропный гормон (ТТГ), лептин, инсулин, адипонектин, кортизол, мозговой натрийуретический пептид).

Актиграф — компактный прибор размером с наручные часы, который оценивает двигательную активность по данным 3-осевого акселерометра, используются алгоритмы обработки полученных данных, классифицирующих состояние как сон или бодрствование, что позволяет оценить время нахождения в кровати, длительность засыпания и ночных пробуждений, продолжительность сна, его эффективность, и стабильность цикла «сон — бодрствование» [6]. Сравнение результатов изучения ритма «сон — бодрствование» по результатам актиграфии со временем начала секреции мелатонина показало высокую точность этого метода даже в группе лиц со свободным ритмом «сон — бодрствование» [7]. Длительность мониторирования актиграммы — 7 дней с обязательным включением выходных дней. Прибор размещался на поясе в дневное время (для оценки уровня физической активности) и на запястье недоминантной руки в ночное время (для более точной оценки движения во время сна). Все участники также заполнили 7-дневный дневник физической активности и дневник сна — бодрствования. После скачивания данных они обрабатывались в программе Actilife 6, оценка показателей сна проводилась по алгоритму Cole—Kripke (1992) [8] для взрослых людей. Данные актиграфии считались валидными в случае, если исследование проводилось 5 дней и более. Объем выполненной физической нагрузки с акселерометра актиграфа оценивался по количеству шагов и длительности физической активности средней или высокой интенсивности с расчетом MET. Один МЕТ — это количество энергии, затрачиваемое человеком в состоянии покоя и эквивалентное сжиганию 1 ккал/кг/ч. Отдельно оценивалась длительность физической нагрузки средней или высокой интенсивности, проведенной в непрерывных 10-минутных эпизодах. Адекватность физической нагрузки определялась по трем показателям: согласно количеству шагов в 1 нед — достаточным считался результат 70 000 шагов (около 10 000 шагов в день); согласно суммарной длительности физической активности умеренной и выраженной интенсивности — достаточным считался результат 300 мин/нед; согласно длительности физических нагрузок средней и высокой интенсивности, проведенной в непрерывных 10-минутных эпизодах, — достаточным считался результат 150 мин/нед [9].

Для непараметрического анализа двигательной активности результаты были импортированы из программы обработки данных актиграфии ActiLife v.6 и проанализированы с помощью пакета nparACT в программе R [4], позволяющего оценить показатели внутридневной вариабельности (ВВ) — показатель фрагментации ритма (от 0 до 2; чем выше, тем больше фрагментация), междудневной стабильности (МС) — показатель вариабельности ритма «сон — бодрствование» (от 0 до 1; чем выше, тем сильнее ритм синхронизирован с 24-часовым периодом), средний уровень активности за 5 ч с наименьшей (L5) и за 10 ч с наибольшей (М10) активностью, а также относительную амплитуду (ОА): соотношение М10/L5 (показатель контраста активности).

Результаты

С целью оценки ассоциации вариабельности и стабильности ритма «сон — бодрствование» и времени отхода ко сну с факторами риска сердечно-сосудистых заболеваний у 103 участников исследования «Эпидемиология сердечно-сосудистых заболеваний и их факторов риска в регионах РФ» (ЭССЕ-РФ) из Санкт-Петербурга проведен корреляционный анализ непараметрических показателей двигательной активности с показателями физической активности, сна, антропометрическими данными, уровнем офисного АД, данными по образу жизни и некоторыми лабораторными показателями. Средний возраст обследованных — 48,2 (25; 67) года, среди них 38 (36,9%) мужчин и 65 (63,1%) женщин, ИМТ — 27,1 (15,5; 43) кг/м², ОБ — 103,8 (62; 130) см, ОТ — 89,9 (44; 128) см. Средний уровень САД — 133,9 (102; 205) мм рт.ст., ДАД — 81,2 (51,0—121,5) мм рт.ст., частота сердечных сокращений (ЧСС) — 69,4 (46; 97) уд. в 1 мин. По данным актиграфии время нахождения в кровати — 437,3 (255,1; 613,0) мин, продолжительность сна — 413,8 (243,1; 581,5) мин, латентность ко сну — 2 (0; 11,5) мин; количество пробуждений — 7,3 (1,3; 20,3), длительность бодрствования после засыпания — 21,0 (2,6; 56,5) мин, эффективность сна — 94 (85,1; 99,3)%. Данные лабораторных показателей: уровень α-ЛП — 1,6 (1,0; 2,3) ммоль/л, адипонектин — 9,8 (0,21; 41,8) мг/мл, глюкоза натощак — 5,5 (3,9; 13,1) ммоль/л, инсулин — 74,5 (13,3; 227,4) мкЕд/мл, ЛП(а) — 0,24 (0,08; 1,35) г/л, кортизол — 544,8 (31; 1274) нмоль/л, креатинин — 69,6 (48,0; 207) мкмоль/л, мочевина — 304,0 (135; 574) мкмоль/л, лептин — 18,3 (0,6; 100) нг/мл, микроальбуминурия — 20 (0; 516) мг/ммоль, мозговой натрийуретический пептид — 51,9 (5,5; 284,8) пг/мл, общий холестерин — 5,4 (3,5; 8,2) ммоль/л, СРБ — 1,8 (0,04; 41,7) г/л, ТГ — 1,3 (0,28; 7,5) ммоль/л, ТТГ — 2,4 (0,2; 8,6) мкМЕ/мл. Показатели активности: расход энергии — 4491 (455; 15042) кКал, METs — 1,1 (1,0; 1,4), количество шагов в неделю — 69 660 (4827; 224 338), время в сидячем положении — 406 (30; 1200) мин, длительность ходьбы — 69 (10; 180) мин.

Непараметрические показатели ритма «сон — бодрствование» у обследуемой группы следующие: внутридневная вариабельность — 0,85 (0,43; 1,91), междудневная стабильность — 0,30 (0,07; 0,75), средний уровень активности в течение наиболее активных 10 ч (М10) — 855 (179; 3209), средний уровень активности в течение наименее активных 5 ч (L5) — 34,27 (0,24; 2878), относительная амплитуда (соотношение М10/L5) — 0,92 (0,61; 1).

Результаты корреляционного анализа (см. таблицу) не выявили связи непараметрических показателей ритма «сон — бодрствование» и показателей сна по результатам актиграфии — латентности ко сну, продолжительности сна, времени нахождения в кровати. Для L5 выявлены очень слабая отрицательная корреляция с эффективностью сна (r= –0,293, p=0,03) и положительная — с длительностью времени бодрствования после засыпания (r=0,222, p=0,04). Ожидаемо выявлена корреляция с показателями физической активности: слабая положительная между средним уровнем активности за самые активные 10 ч (М10) с METs (r=0,422, p=0,001), расходом энергии (r=0,362, p=0,011) и количеством шагов (r=0,361, p=0,001). Количество шагов также очень слабо коррелировало с МС (r=0,244, p=0,031). Длительность времени пребывания в сидячем положении слабо отрицательно коррелировала с М10 (r= –0,430, p=0,0001) и очень слабо — с ОА (r= –0,233, p=0,04), очень слабо положительно — с ВВ (r= –0,247, p=0,03). Антропометрические показатели ассоциировались также с данными по регулярности активности: вес — слабоотрицательно с МС (r= –0,249, p=0,028) и слабоотрицательно с ОА (r= –0,301, p=0,005), ОТ — слабоположительно с L5 (r=0,241, p=0,03) и слабоотрицательно с МС (r= –0,226, p=0,04). ОТ, ОБ и ИМТ очень слабоотрицательно коррелировали с ОА(r= –0,292, p=0,008; r= –0,252, p=0,024; r= –0,265, p=0,015 соответственно). ИМТ коррелировал с L5 (r=0,223, p=0,042). Была выявлена очень слабая отрицательная корреляция между МС и ДАД (r= –0,234, p=0,036). Среди лабораторных показателей выявлена слабая отрицательная корреляция между уровнем креатинина и ОА (r= –0,333, p=0,002) и очень слабая положительная с L5 (r=0,251, p=0,024). СРБ очень слабо положительно коррелировал с L5 (r=0,264, p=0,017) и ВВ (r=0,233, p=0,03) и слабо отрицательно — с ОА (r= –0,309, p=0,005). Слабо отрицательная корреляция выявлена для инсулина с МС (r= –0,221, p=0,047) и ОА (r= –0,264, p=0,017), ТГ с ОА (r= –0,220, p=0,05). Не выявлено корреляции непараметрических показателей двигательной активности с возрастом, ЧСС, показателями освещения, уровнями адипонектина, мозгового натрийуретического пептида, лептина, кортизола, ТТГ, инсулина, СРБ, микроальбуминурии, мочевины, креатинина, ЛПНП, ЛПВП, α-ЛП, β-ЛП и ЛП(а).

Коэффициент корреляции Спирмена для непараметрических показателей ритма «сон — бодрствование» и кардиометаболических показателей

Spearman correlation coefficient for nonparametric sleep-wake indicators and cardiometabolic indicators

Примечание. * — p<0,05.

Обсуждение

Наше исследование — одно из первых, оценивающих связь регулярности и фрагментации ритма «сон — бодрствование» с кардиометаболическими показателями. Результаты анализа выявили в основном слабую корреляцию. Разные подходы в оценке регулярности сна ранее также показали негативный эффект нерегулярного режима сна на метаболизм. Предложенный T. Roenneberg и соавт. [10] термин «социальный джетлаг» описывает разницу между средненочным временем сна в рабочие и выходные дни. При этом хронотип человека оценивается по выходным дням, когда нет ограничений для времени пробуждения. При анкетировании более 65 тыс. респондентов выявлено, что социальный джетлаг является предиктором ожирения. Результаты эпидемиологического исследования среди латиноамериканцев [11] выявили, что каждые 10% снижения внутридневной стабильности сна ассоциировались с 3% повышением встречаемости артериальной гипертензии, повышением САД на 0,78 мм рт.ст., ДАД на 0,8 мм рт.ст. Выявленные корреляции не были значимыми после поправок на сменную работу. В нашем исследовании ДАД отрицательно коррелировало с МС. МС является индикатором высокой синхронизации с 24-часовым циклом освещения. Это означает, что более стабильный ритм «сон — бодрствование», один основных пунктов гигиены сна, может приводить к снижению ДАД. Увеличение МС также коррелировало с увеличением количества шагов, уменьшением веса, окружности талии и уровня инсулина. В отличие от данных J. Mitchell и соавт. [12] в нашем исследовании не выявлено связи показателей активности с возрастом, что может быть связано с небольшой выборкой и отсутствием лиц со значительными нарушениями ритма сна — детей и пожилых. Показатель системного воспаления — СРБ был связан с повышением активности во время сна, увеличением ВВ, снижением контраста дневной и ночной активности. Данные систематического обзора и метаанализа [13] подтверждают связь фрагментации сна с СРБ. Исследования также показывают снижение МС с возрастом, при неврологических заболеваниях и сидячем образе жизни. Хорошо синхронизированный циркадианный ритм ассоциирован с меньшей фрагментацией, менее выраженной ночной активностью и лучшими когнитивными, поведенческими и эмоциональными показателями [14]. Лица с бо`льшим контрастом активности имели также меньшие ОТ, ОБ и ИМТ, ниже уровень инсулина. Высокий показатель ВВ говорит о наличии периодов дневного сна или повышении активности во время сна. Снижение ВВ ассоциировано с низким качеством сна [15]. В основе негативного влияния нерегулярного режима сна лежат механизмы десинхронизации циркадианных ритмов, что является результатом несоответствия между временем активности, освещения и физиологическими функциями, которые управляются внутренними биологическими часами [1]. Экспериментальные исследования на ночных животных с нарушением циркадианных генов и на людях показали, что изменение 24-часового ритма активности увеличивает потребление пищи в течение светового цикла, что приводит к увеличению жировой массы и нарушению метаболизма [2, 16].

Заключение

Режим и качество сна являются важными показателями, ассоциирующимися с кардиометаболическими показателями. Непараметрические данные активности ограниченны в практическом применении, так как в настоящее время еще нет нормативов по регулярности режима сна и фрагментации сна. Стабильный режим сна, высокая активность днем и низкая активность ночью ассоциированы с более благоприятным состоянием сердечно-сосудистой системы. Учитывая небольшую выборку, представляется актуальным дальнейшее продолжение исследований с увеличением выборки, включением лиц с подтвержденными нарушениями циркадианных ритмов «сон — бодрствование».

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflicts of interest.