Wybrane aspekty metabolizmu –

ostatnie osiągnięcia nauki

Dariusz Nowak

Katedra Fizjologii Doświadczalnej i Klinicznej
UM w Lodzi

Utrata snu i otyłość – czy są to

powiązane za sobą epidemie

?

• Okołodobowy zegar – odgrywa istotną rolę w

metabolizmie energii – na poziomie behavioralnym

i molekularnym

• Rytm generowany wewnątrz biologicznego zegara

– zsynchronizowany z 24h dobą – przez środowisko

– głownie cykl światło -ciemność

• Bez synchronizacji staje się rytmem

okołodobowym ( np. sen – czuwanie)

• Przykłady takich rytmów : temperatura ciała,

wydzielanie hormonów nadnerczy przysadki,

poziomy neuropeptydów, neurotransmiterów,

aktywność współczulna, metabolizm energii

(lipoliza, glukoneogeneza, wrażliwość na insulinę,

BMR), transkrypcja genów

• Organizm ↔środowisko

• Zewnętrzna i wewnętrzna synchronizacja –

optymalne zdrowie i potencjał przeżycia

• 1977 – odkryto pierwszy gen zegara

okołodobowego u ssaków, po tym wiele genów,

sprzężenia między nimi opisano

• Nazwa genu Clock (circadian locomotor cycles

output kaput)

• Geny zegara – są aktywne i występują nie tylko w

mózgu ale są też np. w sercu, wątrobie, tkance

tłuszczowej, trzustce

• Dowód – biorą udział w metabolizmie energii i

funkcji układu krążenia

• Myszy z mutacjami genu Clock – albo krócej spały

i miały mniej snu REM, albo też była hyperfagia,

otyłość, zespół metaboliczny, cukrzyca typu II

Otyłość i skrócenie czasu snu

• Trendy zdrowotne w ciągu ostatnich

kilkudziesięciu lat:

• 1. stały wzrost częstości i ciężkości otyłości i

zespołu metabolicznego

• 2. redukcja przeciętnego czasu snu w ciągu doby

i rozwój przewlekłego niedoboru snu

W USA od roku 1980 do 2007 r liczba osób z

nadwagą i otyłością podwoiła się u dorosłych
oraz prawie potroiła się wśród dzieci i
dorastającej młodzieży ( w niektórych stanach
dotyka to 60% populacji !)

Otyłość i skrócenie czasu snu

• Wtórne komplikacje otyłości : oporność na

insulinę, hiperglikemia, dyslipidemia,
nadciśnienie, zapalenie, zaburzenia krzepnięcia

• Efekt : zawał mięśnia sercowego, udar mózgu,

cukrzyca, rak, OSA, zapalenie/zwyrodnienie
stawów

• W tym samym czasie w USA dorośli Amerykanie

zaczęli spać krócej o 1- 2 godziny na dobę (jeszcze
krócej śpi młodzież)

Otyłość i skrócenie czasu snu

• Ponad 35 badan epidemiologicznych (do 2007

r) wiąże skrócenie czasu snu z zaburzeniami
zdrowia (otyłość, zespół metaboliczny,
cukrzyca, choroby układu sercowo-
naczyniowego)

• Czy te zaburzenia (trendy zaburzeń)

występują równolegle bez wzajemnego
związku ?

• Czy oddziaływają na siebie , są powiązane ze

sobą ( przyczyna → skutek) ?

Otyłość i skrócenie czasu snu

• Wyjaśnienie – badania kliniczne na ludziach
• 1. zdrowi mężczyźni – ograniczenie snu do 4 h

każdej nocy przez 6 kolejnych dób:

• ↑ poziom glukozy, zmniejszona wrażliwość na

insulinę, zmniejszone wydzielanie insuliny po
i.v. podaniu glukozy ( zmiany podobne do
początku cukrzycy)

Otyłość i skrócenie czasu snu

• Inne badanie – ograniczenie snu do 4 h przez

tylko 2 kolejne noce = spadek we krwi leptyny
(hormon anorektyczny), wzrost ghreliny
(hormon orexygenny), oraz wzrost
subiektywnego uczucie apetytu

• Eksperyment zgodnie z badaniem 1000 osób – ci

co w ankiecie podali że krócej śpią mieli mniej
leptyny i więcej ghreliny; ci którzy krócej spali
dodatkowo jedli więcej o 350 – 500 kcal/dobę –
to wystarczy do otyłości gdy długo trwa.

Otyłość i skrócenie czasu snu

• Gdy ograniczano sen to zaobserwowano

również: ↑ kortyzolu, białka C-reaktywnego,
wydzielanie cytokin prozapalnych , ↑ wzrost
obrotu hormonów tarczycy

• Mechanizm – nie jest wyjaśniony;
• Czy działa samo skrócenie snu ?
• Czy przez układ współczulny ?
• Czy oś podwzgórze-przysadka-nadnercza ?
• Obserwacje na ludziach są zgodne z wynikami

badań na zwierzętach

Otyłość i skrócenie czasu snu

• Pozbawienie snu u ludzi i zwierząt daje

(wspólne) efekty:

1 zwiększenie apetytu i wzrost spożycia kalorii
2 ↑ ghreliny i ↓ leptyny
3 ↑ aktywności układu współczulnego
4 ↑ kortyzolu
5 zaburzenia przyswajania glukozy
6 ↑ ryzyka chorób sercowo-naczyniowych

Otyłość i skrócenie czasu snu

•

Pozbawienie snu u ludzi i zwierząt – różnice !!!

•

Brak snu – ludzie tyją – wzrost BMI

•

Brak snu zwierzęta – spadek masy ciała i ujemny
bilans energetyczny

Ale może to jest wynik metod

badawczych ?

Dlaczego ?

Druga strona medalu

• Wpływ zmian metabolizmu na proporcje

sen/czuwanie

• Sen niezbędny dla utrzymania równowagi

energetycznej

• Neuropeptydy regulujące apetyt
hypocretin-1 (Hcrt-1 orexin1)
hypocretin-2 (Hcrt-2 orexin 2)
biorą też udział w regulacji – sen- czuwanie – promują

czuwanie i kontrolują aktywność motoryczną

Koordynująca rola w regulacji snu, metabolizmu

energetycznego, jedzenia i magazynowania energii

Uszkodzenie neuronów Hcrt powoduje narkolepsję