Ожирение и нарушения циркадных ритмов сна и бодрствования: точки соприкосновения и перспективы терапии

Несмотря на то, что ожирение считается результатом дисбаланса между потреблением и расходом энергии, попытки изменения паттерна питания и повышение двигательной активности не дали значимых результатов в борьбе с этим заболеванием. Ожирение остаётся ведущей причиной формирования ряда серьёзных заболеваний, таких как сердечно-сосудистые, сахарный диабет, рак и другие, и смерти от них. Следует отметить рост количества научных изысканий, направленных на выявление новых ассоциаций и раскрытие патофизиологических механизмов, лежащих в основе чрезмерного увеличения веса. В последние годы повысилась осведомлённость о роли сна, эндогенной системы циркадных ритмов и её основного регулятора – мелатонина в развитии и прогрессировании ожирения. Целью настоящей статьи явилось изучение важных аспектов и обоснование значимости проблемы нарушений циркадных ритмов, а именно цикла «сон – бодрствование», в современном обществе и их взаимосвязи с ожирением у взрослых и педиатрических пациентов, а также детализация патогенетически обоснованных терапевтических принципов в качестве перспективных способов коррекции ожирения и профилактики сопутствующих заболеваний. В работе были использованы литературные данные зарубежных и отечественных авторов за период с 2002 по 2019 годы, проведён их систематический анализ. Несмотря на значительное количество исследований, посвящённых проблеме ожирения, анализу его причин и последствий, а также поиску альтернативных методов терапии, остаётся открытым и дискутабельным вопрос о роли нарушений сна и хронодеструкции в развитии данной патологии, как во взрослой, так и в педиатрической практике. В связи с этим дальнейшие углублённые исследования, сосредоточенные на понимании сложных ассоциаций между ожирением, системой циркадных ритмов и развитием кардиометаболических осложнений, являются перспективными и крайне необходимыми для разработки научно-обоснованных принципов ранней профилактики и своевременной коррекции подобных нарушений.

ожирение, циркадные ритмы, мелатонин, нарушения цикла «сон – бодрствование», хрономедицина

1. WHO. Obesity and Overweight. Режим доступа: https://www.who.int/en/news-room/fact-sheets/detail/obesity-andoverweight.

2. Wang Y, Beydoun MA, Liang L, Benjamin C, Kumanyika SK. Americans become overweight or obese? Estimating the progression and cost of the US obesity epidemic. Obesity. 2008; 16(10): 2323-2330. doi: 10.1038/oby.2008.351

3. Колесникова Л.И., Долгих В.В., Дзятковская Е.Н., Поляков В.М. Особенности психосоматического статуса у детей дошкольного и школьного возраста. Бюллетень Сибирского отделения Российской академии медицинских наук. 2003; 23(2): 17-23.

4. Джумагазиев А.А., Безрукова Д.А., Богданьянц М.В., Орлов Ф.В., Райский Д.В., Акмаева Л.М., и др. Проблема ожирения у детей в современном мире: реалии и возможные пути решения. Вопросы современной педиатрии. 2016; 15(3): 250-256. doi: 10.15690/vsp.v15i3.1561

5. Дедов И.И., Мельниченко Г.А., Бутрова С.А. Жировая ткань как эндокринный орган. Ожирение и метаболизм. 2006; 3(1): 6-13.

6. Степанова Е.В., Лоранская И.Д., Ракитская Л.Г., Мамедова Л.Д. Ожирение как универсальный фактор риска серьезных заболеваний. Эффективная фармакотерапия. 2019; 15(18): 68-77. doi: 10.33978/2307-3586-2019-15-18-68-77

7. Reiter RJ, Tan D-X, Korkmaz A, Ma S. Obesity and metabolic syndrome: Association with chronodisruption, sleep deprivation, and melatonin suppression. Ann Med, 2012; 44(6): 564-577. doi: 10.3109/07853890.2011.586365

8. Полуэктов М.Г. Нарушения сна в молодом возрасте: инсомнии и расстройства дыхания во сне. Лечащий Врач. 2011; (5): 10-15.

9. Silva Torres GE, Goodwin JL, Parthasarathy S, Sherrill DL, Vana KD, Drescher AA, et al. Longitudinal association between short sleep, body weight, and emotional and learning problems in hispanic and caucasian children. Sleep. 2011: 34(9), 1197-1205. doi: 10.5665/SLEEP.1238

10. Arendt J. Melatonin and Human Rhythms. Chronobiol Int. 2006; 23(1-2): 21-37. doi: 10.1080/07420520500464361

11. Сaverzasio S, Amato N, Manconi M, Caverzasio S, Amato N, Manconi M, et al. Brain plasticity and sleep: Implication for movement disorders. Neurosci Biobehav Rev. 2017; 86: 21-35. doi: 10.1016/j.neubiorev.2017.12.009

12. Harder L, Oster H. Circadian rhythms - how do they influence our lives? Dtsch med Wochenschr. 2019; 144(15): 1014-1017. doi: 10.1055/a-0662-1950

13. Комаров Ф.И., Рапопорт С.И., Бреус Т.К., Чибисов С.М. Десинхронизация биологических ритмов как отклик на воздействие факторов внешней среды. Клиническая медицина. 2017; 95(6): 502-512. doi: 10.18821/0023-2149-2017-95-6-502-512

14. Touitou Y, Reinberg A, Touitou D. Association between light at night, melatonin secretion, sleep deprivation, and the internal clock: Health impacts and mechanisms of circadian disruption. Life Sci. 2017; 173; 94-106. doi: 10.1016/j.lfs.2017.02.008

15. Claustrat B, Leston J. Melatonin: Physiological effects in humans. Neurochirurgie. 2015; 61(2-3): 77-84. doi: 10.1016/j.neuchi.2015.03.002

16. Nelson RJ, Chbeir S. Dark matters: effects of light at night on metabolism. Proc Nutr Soc. 2018; 77(3): 223-229. doi: 10.1017/S0029665118000198

17. Wang F, Yeung KL, Chan WC, Kwok CCH, Leung SL, Wu C, et al. A meta-analysis on dose-response relationship between night shift work and the risk of breast cancer. Ann Oncol. 2013; 24(11): 2724-2732. doi: 10.1093/annonc/mdt283

18. Пудиков И.В. Нарушения ритма «сон – бодрствование» при трансмеридианных перелетах (синдром смены часовых поясов) и их коррекция. Эффективная фармакотерапия. Неврология. Спецвыпуск «Сон и его расстройства – 6». 2018; 35: 46-54.

19. Колесникова Л.И., Мадаева И.М., Семёнова Н.В., Сутурина Л.В., Бердина О.Н., Шолохов Л.Ф., и др. Патогенетическая роль мелатонина при нарушениях сна у женщин климактерического периода. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2013; 156(7): 117-119.

20. Hagenauer MH, Lee TM. The neuroendocrine control of the circadian system: Adolescent chronotype. Front Neuroendocrinol. 2012; 33: 211-229. doi: 10.1016/j.yfrne.2012.04.003

21. Keyes KM, Maslowsky J, Hamilton A, Schulenberg J. The great sleep recession: changes in sleep duration among US adolescents 1991-2012. Pediatrics. 2015; 135(3): 460-468. doi: 10.1542/ peds.2014-2707

22. Shan Z, Ma H, Xie M, Yan P, Guo Ya, Bao W, et al. Sleep duration and risk of type 2 diabetes: a meta-analysis of prospective studies. Diabetes Care. 2015; 38(3): 529-537. doi: 10.2337/dc14-2073

23. Ford ES, Li C, Wheaton AG. Sleep duration and body mass index and waist circumference among U.S. adults. Obesity (Silver Spring). 2014: 22(2): 598-607. doi: 10.1002/oby.20558

24. Hayes JF, Balantekin KN, Altman M, Wilfley DE, Taylor CB, Williams J. Sleep Patterns and Quality Are Associated with Severity of Obesity and Weight-Related Behaviors in Adolescents with Overweight and Obesity. Child Obes. 2018; 14(1): 11-17. doi: 10.1089/chi.2017.0148

25. Tasali E, Leproult R, Ehrmann DA, Van Cauter E. Slow wave sleep and the risk of type 2 diabetes in humans. Proc Natl Acad Sci USA. 2008; 105(3): 1044-1049. doi: 10.1073/pnas.0706446105

26. Shaw ND, McHill AW, Schiavon M, Kangarloo T, Mankowski PV, Cobelli C, et al. Effect of Slow-Wave Sleep Disruption on Metabolic Parameters in Adolescents. Sleep. 2016; 39(8): 1591- 1599. doi: 10.5665/sleep.6028

27. Eckel RH, Depner CM, Perreault L, Markwald RR, Smith MR, McHill AW, et al. Morning Circadian Misalignment during Short Sleep Duration Impacts Insulin Sensitivity. Curr Biol 2015; 25(22): 3004-3010. doi: 10.1016/j.cub.2015.10.011

28. Colles SL, Dixon JB, O’Brien PE. Night eating syndrome and nocturnal snacking: association with obesity, binge eating and psychological distress. Int J Obes (Lond). 2007; 31: 1722-1730. doi: 10.1038/sj.ijo.0803664

29. Salgado-Delgado RC, Angeles-Castellanos M, Saderi N, Buijs RM, Escobaret C. Food intake during the normal activity phase prevents obesity and circadian desynchrony in a rat model of night work. Endocrinology. 2010; 151: 1019-1029. doi: 10.1210/en.2009-0864

30. Nikitenko LL, Smith DM, Hague S, Wilson CR, Bicknell R, Rees MCP. Adrenomedullin and the microvasculature. Trends in Pharmacological Sciences. 2002; 23(3): 101-103. doi: 10.1016/S0165-6147(00)01983-0

31. Wozniak SE, Gee LL, Wachtel MS, Frezza EE. Adipose tissue: the new endocrine organ? A review article. Dig Dis Sci. 2009; 94: 1847-1856. doi: 10.1007/s10620-008-0585-3

32. Zac-Varghese S, Tan T, Bloom SR. Hormonal interactions between gut and brain. Discov Med. 2010; 10: 543-552.

33. Колесникова Л.И., Петрова В.А., Корнакова Н.В., Лабыгина А.В., Сутурина Л.В. Пероксидация липидов и система антиоксидантной защиты у женщин с эндокринными факторами бесплодия. Журнал акушерства и женских болезней. 2008; 57(1): 52-56.

34. Kolesnikova LI, Madaeva IM, Semenova NV, Vlasov BYa, Grebenkina LA, Darenskaya MA, et al. Antioxidant potential of the blood in men with obstructive sleep breathing disorders. Bull Exp Biol Med. 2013; 154(6): 731-733. doi: 10.1007/s10517-013-2041-4

35. Dаrепskауа МА, Rychkova LV, Kolesnikov SI, Gavrilova OA, Kravtsova OV, Grebenkina LA, et al. Oxidative stress parameters in adolescent boys with exogenous-constitutional obesity. Free Radic Biol Med. 2017; 112 (Suppl 1): 129-130. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2017.10.195

36. Esser N, Paquot N, Scheen AJ. Inflammatory markers and cardiometabolic diseases. Acta Clin Belg. 2015; 70: 193-199. doi: 10.1179/2295333715Y.0000000004

37. Alonso-Vale MI, Andreotti S, Mukai PY, Borges-Silva CN, Peres SB, Cipolla-Neto J, et al. Melatonin and the circadian entrainment of metabolic and hormonal activities in primary isolated adipocytes. J Pineal Res. 2008; 45(4): 422-429. doi: 10.1111/j.1600- 079X.2008.00610.x

38. Alonso-Vale MI, Peres SB, Vernochet C, Farmer SR, Limaet FB. Adipocyte differentiation is inhibited by melatonin through the regulation of C/EBPbeta transcriptional activity. J Pineal Res. 2009; 47(3): 221-227. doi: 10.1111/j.1600-079X.2009.00705.x

39. Berdina O, Madaeva I, Sholokhov L, Bolshakova S, Rashidova M, Rychkova L. Evaluation of circadian melatonin secretion in obese adolescents. Arch Dis Child. 2019; 104(3): A7-A8. doi: 10.1136/archdischild-2019-epa.17

40. Simon SL, McWhirter L, Behn CD, Bubar KM, Kaar JL, Pyle L, et al. Morning circadian misalignment is associated with insulin resistance in girls with obesity and polycystic ovarian syndrome. J Clin Endocrinol Metab. 2019; 104(8): 3525-3534. doi: 10.1210/jc.2018-02385

41. Barnaś M, Maskey-Warzęchowska M, Bielicki P, Kumor M, Chazan R. Diurnal and nocturnal serum melatonin concentrations after treatment with continuous positive airway pressure in patients with obstructive sleep apnea. Pol Arch Intern Med. 2017; 127(9): 589-596. doi: 10.20452/pamw.4062

42. Garaulet M, Gomez-Abellan P, Alburquerque-Bejar JJ, Lee YC, Ordovas JM, Scheer FA. Timing of food intake predicts weight loss effectiveness. Int J Obes (Lond). 2013; 37: 604-611. doi: 10.1038/ijo.2012.229

43. Sofer S, Stark AH, Madar Z. Nutrition targeting by food timing: time-related dietary approaches to combat obesity and metabolic syndrome. Adv Nutr. 2015; 6: 214-223. doi: 10.3945/an.114.007518

44. Melkani GC, Panda S. Time-restricted feeding for prevention and treatment of cardiometabolic disorders. J Physiol. 2017; 595(12): 3691-3700. doi: 10.1113/JP273094

45. Villanueva JE, Livelo C, Trujillo AS, Chandran S, Woodworth B, Andrade L, et al. Time-restricted feeding restores muscle function in Drosophila models of obesity and circadian-rhythm disruption. Nat Commun. 2019; 10(1): 2700. doi: 10.1038/s41467-019-10563-9

46. Mashanskaya А, Rychkova L, Bugun O, Pogodina A, Vlasenko A. Physical training and normobaric hypoxytherapy in the rehabilitation of obese children and adolescents. Arch Dis Child. 2019; 104(3): A119. doi: 10.1136/archdischild2019-epa.278

47. Van Someren EJ, Riemersma-Van Der Lek RF. Live to the rhythm, slave to the rhythm. Sleep Med Rev. 2007; 11(6): 465-484. doi: 10.1016/j.smrv.2007.07.003

48. Yamanaka Y, Honma S, Honma K. Daily exposure to a running wheel entrains circadian rhythms in mice in parallel with development of an increase in spontaneous movement prior to running-wheel access. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2013; 305(11): R1367-1375. doi: 10.1152/ajpregu.00389.2013

49. Yamanaka Y, Hashimoto S, Masubuchi S, Natsubori A, Nishide S-Ya, Honma S, et al. Differential regulation of circadian melatonin rhythm and sleep-wake cycle by bright lights and nonphotic time cues in humans. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2014; 307(5): R546-557. doi: 10.1152/ajpregu.00087.2014

50. Van Maanen A, Meijer AM, Smits MG, Heijden KB, Oort FJ. Effects of melatonin and bright light treatment in childhood chronic sleep onset insomnia with late melatonin onset: a randomized controlled study. Sleep. 2017; 40(2). doi: 10.1093/sleep/zsw038

51. Mitolo M, Tonon C, La Morgia C, Testa C, Carelli V, Lodi R. Effects of light treatment on sleep, cognition, mood, and behavior in Alzheimer’s disease: a systematic review. Dement Geriatr Cogn Disord. 2018; 46(5-6): 371-384. doi: 10.1159/000494921

52. Mayer JS, Hees K, Medda J, Grimm O, Asherson P, Bellina M, et al. Bright light therapy versus physical exercise to prevent co-morbid depression and obesity in adolescents and young adults with attention-deficit / hyperactivity disorder: study protocol for a randomized controlled trial. Trials. 2018; 19(1): 140. doi: 10.1186/s13063-017-2426-1

53. Dubocovich ML. Melatonin receptors: role on sleep and circadian rhythm regulation. Sleep Med. 2007; 8 (Suppl 3): 34-42. doi: 10.1016/j.sleep.2007.10.007

54. Guardiola-Lemaitre B, De Bodinat C, Delagrange P, Millan MJ, Munoz C, Mocaër E. Agomelatine: mechanism of action and pharmacological profile in relation to antidepressant properties. Br J Pharmacol. 2014; 171(15): 3604-3619. doi: 10.1111/bph.12720

55. Johnsa JD, Neville MW. Tasimelteon: a melatonin receptor agonist for non-24-hour sleep-wake disorder. Ann Pharmacother. 2014; 48(12): 1636-1641. doi: 10.1177/1060028014550476

56. Dubey AK, Handu SS, Mediratta PK. Suvorexant: The first orexin receptor antagonist to treat insomnia. J Pharmacol Pharmacother. 2015; 6(2): 118-121. doi: 10.4103/0976-500X.155496

57. Harmar AJ, Marston HM, Shen S, Spratt C, West KM, Sheward WJ, et al. The VPAC(2) receptor is essential for circadian function in the mouse suprachiasmatic nuclei. Cell. 2002; 109(4): 497-508. doi: 10.1016/s0092-8674(02)00736-5

58. Favero G, Stacchiotti A, Castrezzati S, Bonomini F, Albanese M, Rezzani R, et al. Melatonin reduces obesity and restores adipokine patterns and metabolism in obese (ob/ob) mice. Nutr Res. 2015; 35(10): 891-900. doi: 10.1016/j.nutres.2015.07.001

59. Tamura H, Nakamura Y, Narimatsu A, Yamagata Y, Takasaki A, Reiter RJ, et al. Melatonin treatment in peri- and postmenopausal women elevates serum high-density lipoprotein cholesterol levels without influencing total cholesterol levels. J Pineal Res. 2008; 45(1): 101-105. doi: 10.1111/j.1600-079X.2008.00561.x

60. Szewczyk-Golec K, Rajewski P, Gackowski M. MilaKierzenkowska C, Wesołowski R, Sutkowy P, et al. Melatonin supplementation lowers oxidative stress and regulates adipokines in obese patients on a calorie-restricted diet. Oxid Med Cell Longev. 2017; 2017: 8494107. doi: 10.1155/2017/8494107