חשיבות השינה על הבריאות המטבולית

sleep

הדרדרות בבריאות המטבולית שלנו כבני האדם התחילה עם המהפכה החקלאית שפגעה בבריאות שלנו על ידי הכנסת דגנים כבסיס תזונתי במקום מקורות מן החי. המהפכה התעשייתית אפשרה מיצוי וייצור המוני של שמנים רב בלתי רווים מזוקקים מזרעים כתחליף לשומן מהחי ותיעוש של מזון כך שערכו במינרלים וויטמנים הדלדל משמעותית. בשתי הדורות האחרונים ובמיוחד בדור האחרון עם המהפכה הדיגיטלית יש הדרדרות נוספת בבריאות על ידי ירידה בכמות שעות השינה אל מעבר למינימום הנדרש לתפקוד ובריאות מיטביים. בפוסט הזה אסקור את הנזקים המטבוליים מהזווית של תנגודת אינסולין (למי שלא מכיר תנגודת אינסולין היא הגורם סיכון הכי משמעותי וחשוב לסכרת, התקף לב, סרטן, שבץ, אלצהיימר, לחץ דם גבוה ועוד) שמחסור בשינה גורם לנו.

מגיפה של מחסור בשעות שינה

בארה”ב ב1910 שעות השינה הממוצעות בלילה היה 9, זה ירד ל7.5 ב1975 וכיום (שאלון מ2005-2008) רוב האוכלוסיה האמרקאית ישנה עד 7 שעות בלילה [1]:

health_hours_Adults_usa

כאשר אצל נוער בגילאי ההתפתחות שהוא דווקא זקוק ליותר שעות שינה הממוצע הוא פחות מ7 [2].

health_hours_teen_ager_usa

אנחנו כיום ב2019, 10 שנים ויותר אחרי הסקר האחרון שהבאתי כרפרנס, כנראה שהמצב היום יותר גרוע במיוחד אצל נוער עם העלייה בשימוש בsmartphones. ירידה של 20%-30% בשעות השינה שלנו תוך כ100~ שנה עם השלכות בריאותיות ברורות. ההשפעה של מחסור בשינה משפיעה עלינו בכל תחום שנבדק בנושא וכולנו מרגישים את עצמנו בתפקוד נמוך יותר אחרי לילה עם מעט שעות שינה. לצורך ההשוואה להיקף הנזק הפוטניצאלי של מחסור בשינה מה היה קורה אם היינו מורידים 20%-30% מגורם אחר כל כך משמעותי בחיים שלנו? מה אם ריכוז החמצן באוויר היה יורד ב20%? מה אם כמות האוכל הייתה יורדת ב20%? הבעיה שאין מספיק מודעות לחשיבות השינה לא רק בחלק המנטלי אלא על כל חלק בגוף למרות העדויות הברורות שיש בנושא.

שינה ותנגודת אינסולין

ישנם מספר מחקרים המראים ירידה ברגישות לאינסולין על ידי מניפולציה על שעות השינה בלבד [9-12,3-4]. במחקר [4] 11 נבדקים עברו 6 לילות עם 4 שעות שינה ולאחר מכן 6 לילות שבהם יכלו לישון עד 12 שעות (בפועל הם ישנו 9). לאחר סיום כל תקופת ה6 לילות הם עברו בדיקה של הרגישות לאינסולין על פי glucose-insulin clamp ורגישות לאינסולין לאחר ארוחת בוקר. מהבדיקה של הclamp הייתה ירידה של 30% ברגישות לאינסולין והערכים שהתקבלו הראו פרופיל של סוכרתיים. בנוסף כתגובה לארוחת הבוקר הסוכר היה גבוה יותר בפיק ב20 mg/dl אצל הנבדקים עם השינה המועטה.

*הגרפים באיכות גרועה, לא מצאתי במקורות גרפים באיכות טובה יותר.

sleep_insulin בנוסף לזאת נצפת תופעה של עלייה בריכוזי הקורטיזול עד פי 6 בשעות אחרי הצהריים ועלייה בT4.

sleep_debt_cortisol

במחקר [3] ביצעו תהליך דומה על 7 נבדקים כאשר 4 לילות היו עם 4.5 שעות שינה ו4 לילות עם 8.5 שעות שינה כאשר בסוף כל 4 לילות לקחו דגימה מרקמת השומן וביצעו לה בדיקה לתנגודת אינסולין. נמצאה ירידה של 30% ברגישות לאינסולין ברקמת השומן, זה יכול להיות שקול להבדל בין סוכרתי לאדם עם רגישות לאינסולין תקינה.

adipose_tissue_insulin

במחקר [10] נוסף הביצע מדידה של תנגודת אינסולין עם  glucose-insulin clamp עשרים נבדקים ישנו במשך שבוע 10 שעות בלילה ואז שבוע עם 5 שעות בלילה. פרמטרים מטבוליים וקורטיזול נלקחו בסיום כל תקופה. הקורטיזול היה גבוה יותר אצל הנבדקים עם 5 שעות שינה בלילה והייתה ירידה של 11% ברגישות לאינסולין.

Sleep restriction (5 h/night) for 1 week significantly reduces insulin sensitivity, raising concerns about effects of chronic insufficient sleep on disease processes associated with insulin resistance.”

insulin_sensetivity_sleep_debt insulin_sensetivity_sleep_debt

מה שמעניין זה שלא היה שינוי בתגובה האינסולינית כתוצאה מהעמסת הסוכר בין הקבוצות אך בקבוצה עם השינה המופחתת הסוכר בדם היה גבוה יותר מה שמראה על רגישות נמוכה יותר לאינסולין.

sleep_debt_cortisol_03

במחקר [12] ביצעו מניפולציה עלNREM – Deep non-rapid eye movement שזהו שלב במסגרת המחזוריות של השינה הנחשב כשלב השינה העמוקה. ל9 נבדקים השמיעו בזמן השינה קולות בתדרים המורידים את עומק שלב הNREM ומדדו להם תנגודת אינסולין לאחר מכן. הניסוי נערך למשך 3 לילות ללא שינוי אורך זמן השינה. כמו במחקר [11] לא נמצא שינוי בריכוזי האינסולין אך הייתה ירידה של 25% ברגישות לאינסולין בקורלציה חזקה לעומק השינה בשלב הNREM. אומנם הם לא מצאו שינויים בריכוזי הקורטיזול אך הייתה עלייה בSympathetic nervous system – מערכת העצבים של fight or flight mode, הגוף היה בסטרס (דרך הורמוני הglucocorticoid שקורטיזול הוא אחד מהם, אגע בנושא זה בהמשך).

“Here we show that, in young healthy adults, all-night selective suppression of SWS, without any change in total sleep time, results in marked decreases in insulin sensitivity without adequate compensatory increase in insulin release, leading to reduced glucose tolerance and increased diabetes risk

insulin_sensetivity_deep_sleep insulin_sensetivity_deep_sleep

מחקר תצפיתי [9] שבדק את הקשר בין שעות השינה לסכרת מצא סיכוי גבוה פי 3 לסכרת למי שישן פחות מ5 שעות בלילה לעומת 8 שעות כל זה אחרי התאמה לעישון, לחץ דם, מצב בריאות ועוד. אומנם זה רק מחקר תצפיתי אבל מהסיכון היחסי הגבוה אפשר לראות שייתכן קשר סיבתי.

“Men reporting short sleep duration (< or =5 and 6 h of sleep per night) were twice as likely to develop diabetes, and men reporting long sleep duration (>8 h of sleep per night) were more than three times as likely to develop diabetes over the period of follow-up. Elevated risks remained essentially unchanged after adjustment for age, hypertension, smoking status, self-rated health status, education, and waist circumference (RR 1.95 [95% CI 0.95-4.01] for < or =5 h and 3.12 [1.53-6.37] for >8 h).”

טבלה מסכמת מתוך [11] על רוב המחקרים שנעשו שנושא:

sleep_debt_insulin_final_table

שינה, משקל גוף ורעב

הורמונים נוספים המושפעים משינה הם הלפטין והגרלין, שתי הורמונים המווסתים את תחושת הרעב שלנו. מחסור בשינה גורם לירידה בלפטין ועלייה בגרלין מה שגורם לנו לאכול יותר ואם זה לא מספיק גרוע גורם לנו לבחור מאכלים עשירים בפחמימות [5]. 12 נבדקים עברו 2 לילות עם 4 שעות שינה ו2 לילות עם 10 שינה כאשר ריכוז הלפטין ירד ב18% בממוצע וריכוז הגרלין עלה ב28%:

sleep_hunger_gherlin_lepin_01

כל זאת עם מדידה של תחושת הרעב כאשר ישנה עלייה ברורה ברעב ובפרט לדברים מתוקים. ישנה קורלציה מעולה בין היחס של הגרלין\לפטין לתחושת הרעב.

sleep_hunger_gherlin_lepin_02 sleep_hunger_gherlin_lepin_02

מחקר נוסף [6] הגיע לאותם מסקנות:

Participants with short sleep had reduced leptin and elevated ghrelin. These differences in leptin and ghrelin are likely to increase appetite, possibly explaining the increased BMI observed with short sleep duration. In Western societies, where chronic sleep restriction is common and food is widely available, changes in appetite regulatory hormones with sleep curtailment may contribute to obesity.”

למחסור בשינה יש גם השפעה על ההוצאה הקלורית, RQ והרכב הגוף.

במחקר [7] 10 נבדקים קיבלו תזונה עם גרעון קלורי של 10% (ההוצאה הקלורית נמדדה במדויק על ידי double labeled water) למשך 14 יום בשתי תקופות כאשר בתקופה אחת הם ישנו 5.5 שעות בלילה ובתקופה אחרת 8.5 שעות בלילה:

body_weight_sleep_debt_01

הירידה האבסולוטית במשקל הייתה זהה בין הנבדקים אך הרכב המשקל היה שונה. הקבוצה שישנה 8.5 שעות שרפה פי 2 שומן ורק חצי מהמסה הרזה לעומת הקבוצה שישנה 5.5 שעותבנוסף לכך הייתה עלייה בRQ מה שמראה על שריפת גלוקוז מוגברת ביחס לשומן. אומנם לא נצפה שינוי בקורטיזול הכללי לאורך היום אך היה מעניין לראות אם הפיק הרמות בשעות הערב גבוהות יותר.

body_weight_sleep_debt body_weight_sleep_debt

במחקר [8] על אנשים במשקל גוף נבדק הקשר בין איכות השינה לRQ, הוצאה קלורית וקורטיזול. גם במחקר זה נמצא RQ גבוה יותר וקורטיזול גבוה יותר אצל אנשים עם איכות שינה נמוכה יותר. בנוסף ההוצאה הקלורית אכן גבוה יותר עקב הקורטיזול הגבוה יותר אך עם העלייה ברעב אפקט זה אינו משמעותי.

“Poor sleep quality was associated with increased REE, a higher RQ indicating a shift from fat toward carbohydrate oxidation, and activation of the stress system.

rdi_cortisol

טבלה מסכמת של מחקרים על הקשר בין מספר שעות השינה להשמנה אצל ילדים מתוך [2]:

child_sleep_obesity

שינה, סטרס ומטבוליזם

הירידה ברגישות לאינסולין יכולה לקרות תוך מספר מועט של לילות עם שינה מועטה או שינה באיכות גרועה אך מה הגורם הסיבתי? אומנם לא מצאתי מאמרים ברורים בנושא אך מתוך ההבנה של הפיזיולוגיה של תנגודת אינסולין והפיזיולוגיה של חוסר בשינה אפשר לשער את הקשר ביניהם. מחקרים [13-14] מראים כיצד קורטיזול וACTH עולים בעקבות מחסור בשינה. מתוך [14]:

ACTH_sleep

מתוך [13]:

sleep_debt_cortisol

מדוע ACTH חשוב? ACTH  הוא הורמון המבטא כמה קורטיזול יש בגוף. מתוך וויקפדיה:

“ACTH is an important component of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis and is often produced in response to biological stress (along with its precursor corticotropin-releasing hormone from the hypothalamus). Its principal effects are increased production and release of cortisol by the cortex of the adrenal gland. ACTH is also related to the circadian rhythm in many organisms.”

הביטוי הפיזיולוגי של חוסר שינה במטבוליזם שלנו בא לידי ביטוי בעלייה בהורמוני הסטרס בגוף, המחסור בשינה גורם לגוף לפעול דרך מערכת העצבים האוטונומית של flight or fight mode, הגוף מפעיל מערכות הקשורות למצבי לחץ.

Sleep loss therefore acts as a mild physiological, but not psychological, stressor, because measures of perceived stress remained unaffected by sleep loss. In addition to this overall mild hyperactivity, we found that sleep loss differently affected ACTH and cortisol levels according to the time of day, suggesting that sleep loss alters the circadian modulation of the sensitivity of the adrenals to ACTH. The resulting daily variations of cortisol are characterized by an increase in evening total (+30%) and free cortisol levels (+200%). These elevated cortisol levels at a time when cortisol is usually low are likely to adversely affect the numerous physiological processes modulated by the final product of the HPA axis

הורמוני הסטרס הם תחת משפחת הורמונים הנקראת glucocorticoids ויש להם מחזוריות קבועה (circadian rhythmicity) שהפרה שלה גוררת תגובה מצד הגוף. המחזוריות הטבעית של קורטיזול היא עלייה בזמן השינה וירידה לאורך היום כך שבשעות הערב היא ברמה הנמוכה ביותר שלה. מה שרואים בחוסר שינה זה עלייה בריכוזי הקורטיזול בשעות הערב, דווקא בשעות שהוא אמור להיות נמוך, הגוף נמצא בסטרס תמידי.

“The dampening of the circadian rhythmicity of circulating glucocorticoids is also likely to play an important role in the deleterious impact of insufficient sleep. Indeed, the robust rhythm in circulating cortisol levels is a major internal signal synchronizing the central circadian pacemaker in the suprachiasmatic nucleus and the peripheral clocks identified in many, if not all, peripheral tissues.”

cortisol_cycle

קורטיזול מעודד ליפוליזה [15-16] שהוא בתורו מגביר GNG (ייצור גלוקוז בכבד). לכן כאשר יש רמות גבוהות של קורטיזול זה ידחוף את הגוף לייצור סוכר מוגבר. רואים את זה גם דרך העדויות של הRQ הגבוה, הגוף במחסור בשינה מסתמך יותר על גלוקוז כמקור אנרגיה מאשר שומן. גם הדחף למתוק ולאכילה מוגברת מראה על הסטרס שנמצא בו הגוף והוא דורש מזון עם אנרגיה מהירה. מבחינת הגוף הוא לא יודע שישנתם רק 5 שעות בגלל שראיתם סדרה בטלוויזיה מבחינתו זה יכול להיות בגלל לחץ קיומי אמיתי שמנע ממכם לישון מכיוון שעד עכשיו מראייה אבולוציונית אין שום סיבה שלא תישן את כל השעות שינה שאתה צריך אלא אם יש לחץ קיומי שמפריע לך.

סיכום

כמו שתיארתי בפתיחה המהפכה הדיגיטלית הביאה איתה בעיה חדש שמעולם לא נתקלנו בא – חוסר שינה כרוני. אנשים שרוצים להגיע לבריאות מטבולית מיטבית צריכים להקפיד על בערך 7 שעות שינה בלילה בזמנים שמתאימים למחזוריות הטבעית של הגוף בנוסף לשינוי התזונתי. כשמסתכלים על אוכלוסיות ילידיות והרגלי השינה שלהם [17-18] נראה שהרגלי השינה שלהם משתנים עם העונות, כמות האור והטמפרטורה בסביבה. על פי [17] אצל הHadza, San, and Tsimane כמות שעות השינה נעה בין 7-8.5 שעות שינה תלוי בעונה (כשעה יותר בחורף) כאשר הם הולכים לישון כמה שעות לאחר רדת הלילה וקמים עם זריחה. הם מראים כיצד זמן השינה מתרחשת עם תחילת ירידת הטמפרטורה בלילה ויקיציה עם תחילת העלייה בטמפרטורה של הבוקר. דווח על מספר מועט של נמנומים אחרי בצהריים בניגוד ל[18] שהסתכל על הHadza שם נטען שהם ישנים בממוצע 6 ורבע שעות בלילה עם שעה נמנמום במהלך היום. אם נניח שזוהי הצורה שבא בני אדם צריכים לישון בתנאים הטבעיים שלהם כולל משך השינה וזמן השינה ככה שיתאים למחזוריות הטבעית של הגוף עיקר השינוי בחברה המערבית הוא שעות שינה שאינם תואמות את המחזוריות הטבעית של הגוף. בנוסף יש קבוצה גדולה של אנשים הישנים פחות מ6-7 שעות בלילה, כמות הפחותה ממה שהתפתחנו עליו.

מי שמנסה תזונה קטוגנית ולא רואה שיפור כמו שהוא רוצה בערכי הסוכר צריך לבדוק את איכות השינה שלו, ייתכן בעיות גם בזמן השינה וגם בעומק השינה (NREM). כשנסתכל אחורה עוד מספר עשרות שנים ונראה את הנזק שעשינו עם מניעת שינה בעיקר לנוער (לא נגעתי כאן בנזקים קונגטיביים אבל יש ספרות שלמה בנושא) והשפעות שיש על המטבוליזם שלנו. המודעות לבריאות השינה צריכה לעלות, יש כבר היום מעבדות שינה שאפשר ללכת ולקבל אבחון על אופי השינה (שלבי השינה השונים, REM, NREM, אורכי גל לא תקינים ועוד). בסופו של דבר כל אחד עושה את הבחירות שלו בהתאם לסגנון חייו אך חשוב להיות מודעים להשלכות של מניעת שינה. למשל לגברים ובעיקר למתאמנים יש קשר חזק בין שעות שינה לטסטוסטרון.

לקריאה (ושמיעה) נוספת אני ממליץ על הסדרה בת ה3 פרקים של Matthew Walker (חוקר שינה מהמובילים בעולם) עם Peter Attia (רופא וחוקר) על חשיבות השינה בחיים שלנו. חלק 1, חלק 2 וחלק 3.

מקורות

[1] – Effect of Short Sleep Duration on Daily Activities — United States, 2005–2008, AG Wheaton, PhD, 2001. link.

[2] – Impact of Sleep and Sleep Loss on Neuroendocrine and Metabolic Function, van Cauter E, 2007. link.

[3] – Impaired Insulin Signaling in Human Adipocytes After Experimental Sleep Restriction, Josiane L. Broussard, 2012. link.

[4] – Impact of sleep debt on metabolic and endocrine function, Karine Spiegel, PhD, 1999. link.

[5] – Brief Communication: Sleep Curtailment in Healthy Young Men Is Associated with Decreased Leptin Levels, Elevated Ghrelin Levels, and Increased Hunger and Appetite, Karine Spiegel, 2004.

[6] – Short Sleep Duration Is Associated with Reduced Leptin, Elevated Ghrelin, and Increased Body Mass Index, Philippe Froguel, 2004. link.

[7] – Insufficient sleep undermines dietary efforts to reduce adiposity, Arlet V. Nedeltcheva, 2010. link.

[8] – Poor Sleep Quality and Sleep Apnea Are Associated with Higher Resting Energy Expenditure in Obese Individuals with Short Sleep Duration, Lilian de Jonge, 2012. link.

[9] – Sleep duration as a risk factor for the development of type 2 diabetes, Yaggi HK, 2006. link.

[10] – Sleep Restriction for 1 Week Reduces Insulin Sensitivity in Healthy Men, Orfeu M. Buxton, 2010. link.

[11] – Sleep and metabolic function, Lisa L. Morselli, 2011. link.

[12] – Slow-wave sleep and the risk of type 2 diabetes in humans, Esra Tasali, 2008. link.

[13] – Effects of Insufficient Sleep on Pituitary–Adrenocortical Response to CRH Stimulation in Healthy Men, Aurore Guyon, PhD, 2017. link.

[14] – dverse Effects of Two Nights of Sleep Restriction on the Hypothalamic-Pituitary-Adrenal Axis in Healthy Men, A. Guyon, 2014. link.

[15] –  Effects of cortisol on lipolysis and regional interstitial glycerol levels in humans, Djurhuus CB, 2002. link.

[16] – Additive effects of cortisol and growth hormone on regional and systemic lipolysis in humans, C. B. Djurhuus, 2004. link.

[17] – Natural Sleep and Its Seasonal Variations in Three Pre-industrial Societies, Jerome M. Siegel, 2015. link.

[18] – Hadza sleep biology: Evidence for flexible sleep‐wake patterns in hunter‐gatherers, David R. Samson, 2017. link.

Facebook Comments

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.