Потеря сна и обмен веществ: диабет и набор веса

 

Чем меньше вы спите, тем, скорее всего, больше едите. А значит, со временем ваш организм потеряет способность эффективно перерабатывать полученные калории, и в особенности управлять концентрацией сахара в крови. Эти два фактора – недостаточный ночной сон и переедание – увеличат вероятность набора лишнего веса, а значит, развития у вас диабета 2‑го типа.

Глобальная стоимость лечения диабета составляет 375 миллиардов долларов в год. Стоимость лечения от ожирения – более 2 триллионов долларов. Но для человека, страдающего недосыпом, цена выше и включает в себя показатели состояния его здоровья, качество жизни и вероятность преждевременной смерти. К настоящему моменту стало ясно и неоспоримо, что недосыпание подталкивает человека на путь к диабету и ожирению.

 

Диабет

 

Сахар – опасная штука. Да, и в вашем питании тоже, но сейчас я хочу сказать о сахаре, который циркулирует у вас в крови. Если на протяжении долгого времени в вашей крови присутствует чрезмерно высокий уровень сахара, или глюкозы, это наносит огромный вред тканям и органам вашего тела, ухудшает здоровье и укорачивает вашу жизнь. Болезнь глаз, которая может привести к потере зрения, болезнь вен, которая обычно заканчивается ампутацией, почечная недостаточность, требующая диализа или пересадки, – все это, как и гипертония, и сердечные заболевания – последствия долговременного высокого уровня сахара в крови. Но именно диабет 2‑го типа напрямую и чаще всего связывают с неконтролируемым содержанием сахара в крови.

Здоровый организм с помощью инсулина быстро выведет из кровотока глюкозу до того, как ее уровень увеличится, что каждый раз происходит после еды. Инструктированные инсулином, клетки вашего тела откроют специальные каналы на своей поверхности, которые будут действовать как потрясающе эффективная система придорожных стоков в разгар ливня. Они свободно разбираются с потоком глюкозы, идущим по транзитным артериям, избегая его превращения в опасное море сахара в крови.

Но если клетки вашего тела перестанут отвечать на инсулин, они не смогут эффективно поглощать глюкозу из крови. Подобно забитым или по ошибке закрытым ливневым стокам, они уже не могут снизить уровень сахара в крови до безопасного. В этот момент человеческий организм переходит в гипергликемическое состояние. Если такая обстановка сохранится, а клетки вашего тела останутся неспособными снизить уровень глюкозы, организм окажется в преддиабетическом состоянии, и в конечном итоге у вас разовьется полноценный диабет 2‑го типа.

Ранние признаки связи между нарушениями сна и наличием аномального сахара в крови были выявлены в серии крупных эпидемиологических исследований, охвативших несколько континентов. Различные исследовательские группы независимо одна от другой гораздо чаще диагностировали диабет 2‑го типа у людей, имевших обыкновение спать менее шести часов. Эта связь оставалась значительной даже при учете других факторов, вносящих свою лепту в развитие заболевания: лишний вес, употребление алкоголя и кофеина, курение, возраст, пол, раса. Однако при всей широте эти исследования не смогли установить направление причинной связи. Диабет ухудшает ваш сон? Или недостаток сна ухудшает способность вашего тела регулировать сахар в крови, таким образом провоцируя развитие диабета? Чтобы ответить на этот вопрос, ученым пришлось провести тщательно контролируемые эксперименты с участием здоровых взрослых людей, у которых не было симптомов диабета или проблем с сахаром в крови. В первых опытах участникам позволили спать по четыре часа на протяжении шести ночей. К концу недели эти формально здоровые испытуемые на 40 % менее эффективно абсорбировали стандартную дозу глюкозы по сравнению с их же собственными показателями в отдохнувшем состоянии.

Поясню смысл полученного результата: если бы ученые показали данные о содержании сахара в крови терапевту, который был бы не в курсе исследования, он незамедлительно диагностировал бы у пациента преддиабетическое состояние и тотчас начал бы принимать меры, чтобы предотвратить развитие необратимого диабета 2‑го типа. Многочисленные научные лаборатории по всему миру повторяли этот эксперимент, но даже менее радикальное сокращение времени сна приводило к тревожащему результату.

Как недостаток сна блокирует контроль тела над сахаром, циркулирующим в крови? Возможно, все дело в прекращении выработки инсулина и, как следствие, удалении команды, данной клеткам на поглощение глюкозы? Или же сами клетки становились невосприимчивы к стандартным сигналам инсулина?

Как мы обнаружили, верно и то и другое, хотя наиболее убедительные свидетельства указывают на последнее. Если в конце вышеописанного эксперимента у участников взять образцы ткани, или биопсию, то можно выяснить, как функционируют эти клетки. После того как участникам эксперимента на неделю ограничили ночной сон до четырех‑пяти часов, клетки этих усталых людей стали гораздо менее восприимчивыми к инсулину. В таком состоянии ограниченного сна клетки упрямо сопротивлялись сигналам инсулина и отказывались открывать свои поверхностные каналы. То есть клетки скорее отторгали, а не поглощали опасные излишки глюкозы. Придорожные стоки оказывались практически закрытыми, что приводило к росту уровня сахара в крови и преддиабетическому состоянию гипергликемии.

Несмотря на то что в целом общество понимает, что диабет – серьезное заболевание, многие недооценивают его истинную тяжесть. Помимо того что средняя стоимость лечения составляет более 85 000 долларов на пациента (что повышает стоимость медицинской страховки), диабет на десять лет снижает вероятную продолжительность жизни человека. Сегодня во всех развитых странах хронический недосып признается одним из главных факторов, способствующих развитию диабета 2‑го типа. Но его можно предотвратить.

 

Набор веса и ожирение

 

При постоянной нехватке сна вы начинаете набирать вес. Различные силы вступают в сговор для того, чтобы увеличить объем вашей талии. Прежде всего это касается лептина и грелина – гормонов, контролирующих аппетит[42]. Лептин сигнализирует о насыщении, поэтому при повышении уровня лептина аппетит притупляется, и вы не чувствуете голода. Грелин же, наоборот, запускает острое ощущение голода, а значит, при повышении его уровня растет ваше желание поесть. Дисбаланс любого из этих гормонов может запустить процесс избыточного питания и, соответственно, увеличения веса. Нарушьте выработку обоих гормонов, и лишний вес вам гарантирован.

Последние тридцать лет моя коллега доктор Ева Ван Каутер из Чикагского университета неустанно проводит блестящие и впечатляющие исследования связи между сном и аппетитом. Ван Каутер не лишала участников исследования ночного сна, а использовала более уместный подход. Она понимала, что в индустриально развитых странах более трети населения спит менее пяти‑шести часов в сутки в течение рабочей недели. Поэтому на первых этапах исследований с участием здоровых молодых людей совершенно нормального веса она начала выяснять, достаточно ли одной недели такого типичного для социального существа короткого сна, чтобы нарушить выработку лептина, грелина или того и другого.

Если бы вам повезло стать одним из участников эксперимента доктора Ван Каутер, то это было бы больше похоже на недельное пребывание в отеле. Представьте: у вас отдельная комната, кровать, чистое постельное белье, телевизор, доступ к интернету и так далее – все, кроме бесплатного чая и кофе, поскольку кофеин под запретом. В одной ветви эксперимента вам в течение пяти ночей предоставлена возможность спать восемь с половиной часов, правда, с электродами, прикрепленными к вашей голове. В другой ветви эксперимента вам в течение тех же пяти ночей позволят спать только четыре‑пять часов, и также будут вести запись данных сна с помощью электродов. В каждой ветви исследования вы будете обеспечены одним и тем же количеством одинаковой для всех еды, а физическая активность будет поддерживаться на постоянном уровне. Кроме того, исследователи будут ежедневно контролировать не только ваше чувство голода и количество принимаемой пищи, но и уровни лептина и грелина.

Используя именно такую схему эксперимента в группе, состоящей из здоровых и не имеющих лишнего веса испытуемых, Ван Каутер выяснила, что, когда эти люди спали по четыре‑пять часов, они просыпались более голодными. И это несмотря на то же питание и те же физические нагрузки, которые они получали, когда спали по восемь часов или больше. Учащение голодных спазмов и повышенный аппетит наблюдались уже на второй день укороченного сна.

Виноваты в этом два наших героя – лептин и грелин. Недостаточный сон понизил концентрацию лептина, подающего сигнал о насыщении, и повысил уровень грелина, пробуждающего чувство голода. На физиологическом уровне проявлялся классический случай двойной ответственности: испытуемых дважды наказывали за один проступок, недосып – первый раз, когда сигнал «Я наелся!» оказывался удаленным из системы, и второй раз – когда усиливался крик «Я все еще голоден!». В результате невыспавшиеся участники просто не чувствовали насыщения.

С точки зрения метаболизма ущемленные во сне волонтеры теряли контроль над чувством голода. Ограничив этих людей тем временем сна, которое некоторые представители нашего общества считают достаточным (пять часов за ночь), Ван Каутер вызвала серьезный дисбаланс на весах гормонального желания поесть. Когда ваш сон далек от полноценного, то, заглушая химическое послание, гласящее: «Перестань есть!» (лептин), и усиливая гормональную мольбу: «Пожалуйста, продолжай есть!» (грелин), вы даже после королевской трапезы не удовлетворите свой аппетит. Как изящно выразилась Ван Каутер, лишенный сна организм будет плакать от голода даже среди изобилия.

Но ощущать голод и больше есть – это не одно и то же. Вы действительно больше едите, когда меньше спите? В результате ваша талия на самом деле увеличивается в объеме?

Другим знаковым исследованием доктор Ван Каутер доказала, что дело обстоит именно так. Участники этого эксперимента снова прошли два разных состояния, контролируя при этом себя сами: четыре ночи по восемь с половиной часов сна и четыре ночи по четыре с половиной часа. В обоих случаях участникам был задан один и тот же уровень физической нагрузки в день. Ежедневно им был обеспечен свободный доступ к еде, и исследователи скрупулезно подсчитывали разницу в потребленных калориях между двумя экспериментальными схемами.

При коротком сне человек ежедневно употреблял на 300 калорий больше, чем при полноценном ночном сне, причем к концу эксперимента этот избыток калорий увеличился до тысячи. Похожие изменения происходят, если люди спят от пяти до шести часов в течение десяти дней. Помножьте эти данные на рабочий год, учитывая месяц отпуска, когда чудом можно позволить себе выспаться, и вы получите более 70 000 дополнительных калорий. Такое количество калорий даст ежегодную прибавку в весе от 10 до 15 фунтов[43] – не правда ли, до боли знакомая ситуация?

Следующий эксперимент Ван Каутер был самым удивительным и в то же время самым коварным из всех. Как и прежде, здоровые люди в хорошей физической форме спали по двум схемам: четыре ночи по восемь с половиной часов сна и столько же по четыре с половиной часа. Однако в последний день эксперимента случилось что‑то новое. В лаборатории для участников исследования на четыре часа был накрыт дополнительный шведский стол. Еда была самой разнообразной: от различных мясных блюд, овощей, хлеба, картофеля, салата до фруктов и мороженого. Кроме того, поодаль экспериментаторы устроили буфет с закусками, полный печенья, шоколадных батончиков, чипсов и соленых кренделей. В течение четырех часов участники опыта могли есть сколько угодно, поскольку стол все время пополнялся. Важно, что испытуемые ели в одиночестве, что исключало любое влияние, одобрительное или нет, которое могло изменить их естественные пищевые предпочтения.

Наблюдая за процессом, Ван Каутер и ее команда вновь оценивали, что и сколько ели их подопечные. Несмотря на то что за шведским столом недоспавшие волонтеры потребляли почти по 2000 калорий, они все же заглядывали в буфет и уничтожали по 330 калорий дополнительно в сравнении с собой же, но выспавшимися.

Из этой же серии недавнее открытие, свидетельствующее, что нарушения сна повышают циркуляцию эндоканнабиноидов – химических веществ, которые, как можно догадаться по названию, вырабатываются человеческим организмом и сходны по действию с наркотическим каннабисом. Как и марихуана, эти химические вещества стимулируют аппетит и вызывают желание перекусить, проще говоря, «пробивают на хавку».

Соедините рост эндоканнабиноидов с изменением уровня лептина и грелина, вызванным депривацией сна, и у вас получится мощный коктейль из химических сигналов, которые упорно ведут вас к одной цели – перееданию.

Некоторые говорят, что после недосыпа мы едим больше, потому что во время длительного бодрствования сжигаем больше калорий. К сожалению, это не так. В описанных выше двух экспериментальных схемах нет разницы в расходовании калорий. Лишите человека сна на полные сутки, и он сожжет лишь 147 дополнительных калорий, по сравнению с двадцатью четырьмя часами, из которых восемь – полноценный сон. Оказывается, сон с точки зрения метаболизма – это чрезвычайно активное состояние не только для мозга, но и для всего человеческого организма. По этой причине теории, утверждающие, что мы спим, чтобы сберечь энергию, больше не принимаются во внимание. Мизерная экономия калорий не может перевесить опасности для выживания и минусы состояния сна.

Еще важнее то, что дополнительные калории, которые вы потребите при недостатке сна, значительно перевесят дневные энергетические затраты. Ухудшает дело и то, что чем меньше человек спит, тем менее энергичным он становится. В таком состоянии у человека пропадает желание заниматься физическими упражнениями, и он обрекает себя на малоподвижность. Недостаточный сон – идеальный путь к ожирению: избыточное потребление калорий при их более низком расходовании.

Набор веса из‑за недостаточного сна – это не только вопрос увеличения количества еды, но также и изменения рациона. Просматривая результаты различных исследований, Ван Каутер отметила, что укороченный на несколько часов сон на 30–40 % повышал тягу к сладкому (например, печенью, шоколаду и мороженому), к тяжелым, богатым углеводами продуктам (например, к хлебу и макаронам) и к соленым закускам (например, картофельным чипсам и соленым кренделькам). Меньше этот фактор влиял на богатую белками еду (например, рыбу и мясо), молочные продукты (йогурт и сыр) и жирную пищу, здесь у недоспавших участников рост предпочтений составил от 10 до 15 %.

Почему в условиях лишения сна человек предпочитает быстрые сахара и сложные углеводы? Мы с моей командой решили провести исследование, в котором собирались сканировать мозг людей во время просмотра и выбора продуктов, после чего испытуемые сами оценивали силу желания съесть каждый из них. Мы предположили, что изменения в мозге могут помочь объяснить этот нездоровый сдвиг в пищевых предпочтениях, вызываемый нехваткой сна. Возможно, возникала какая‑то неполадка в отделах, которые обычно держат под контролем наши базовые гедонистические пищевые предпочтения? Не заставляла ли эта поломка тянуться к пончикам или пицце вместо цельных зерен и зелени?

Здоровые испытуемые с нормальным весом участвовали в этом эксперименте дважды: первый раз после полноценной ночи сна и второй – после бессонной ночи. В каждой из этих ситуаций они просматривали восемьдесят изображений еды – от фруктов и овощей, таких как клубника, яблоки и морковь, до высококалорийных блюд, таких как мороженое, паста и пончики. Чтобы участники опыта выбирали блюда, соответствующие их истинным желаниям, а не те, которые считали правильными, мы решили их стимулировать. Всем испытуемым было предложено после эксперимента угоститься тем блюдом, которое они отметили как наиболее желанное во время МРТ‑обследования!

Сравнивая паттерны мозговой активности у одного и того же человека в двух разных условиях, мы обнаружили, что управляющие участки префронтальной коры, задействованные в создании разумных суждений и принятии контролируемых решений, приостановили свою деятельность из‑за нехватки сна. И наоборот, реакция более примитивных структур глубоко в мозге, управляющих мотивациями и желаниями, оказалась усилена изображениями еды. Это непроизвольное смещение к более примитивному паттерну мозговой активности привело к изменению пищевого выбора участников. В условиях лишения сна высококалорийная еда стала гораздо более желанной в глазах испытуемых. Когда мы подсчитали калорийность блюд, «заказанных» недоспавшими участниками опыта, итог составил 600 лишних калорий.

Ободряющая новость заключается в том, что достаточный сон поможет вам контролировать вес тела. Мы обнаружили, что полная ночь сна восстанавливает коммуникационный путь между глубокими участками мозга, которые высвобождают гедонистические желания, и участками высшего порядка, задача которых – сдерживать эти желания. Таким образом, полноценный сон может восстановить систему импульсного контроля вашего мозга, устанавливая соответствующие тормоза на потенциально избыточное питание.

Спустившись ниже, мы обнаружим, что достаточный сон радует даже ваш пищеварительный канал. Роль сна в восстановлении баланса нервной системы, особенно его успокаивающее воздействие на симпатическую ветвь «бей или беги», улучшает бактериальное сообщество, или микробиом, в вашей кишке (также известной как энтеральная нервная система). Как мы узнали ранее, если вы спите недостаточно, то стрессовая команда «бей или беги» активизируется и запускает избыточную выработку кортизола, который культивирует «плохие бактерии», способные отравить весь ваш микробиом. В результате недостаток сна препятствует жизненно необходимому поглощению питательных веществ и вызывает желудочно‑кишечные проблемы[44].

Конечно, эпидемию ожирения, охватившую значительную часть мира, вызывает не только недостаток сна. Спусковыми крючками этого недуга становятся значительное потребление полуфабрикатов, увеличение размера порций и малоподвижный образ жизни. Однако и этих изменений недостаточно, чтобы объяснить столь кардинальное распространение ожирения. Другие факторы тоже должны быть в игре.

Основываясь на данных, собранных за последние три десятилетия, можно заключить, что повсеместное распространение дефицита сна, вполне вероятно, служит ключевым фактором роста эпидемии ожирения. Эпидемиологические исследования установили прямую зависимость между набором лишнего веса и развитием ожирения и недосыпанием. В самом деле, если составить диаграмму сокращения времени сна за последние пятьдесят лет (пунктирная линия) и совместить ее с графиком распространения ожирения за тот же период (сплошная линия), как видно на рис. 13, данные ясно показывают эту связь.

 

Рис. 13. Недостаток сна и ожирение

 

Сегодня подобные явления мы можем наблюдать даже в раннем детском возрасте. Трехлетки, спящие меньше десяти с половиной часов, в сравнении с детьми, спящими не менее двенадцати часов, на 45 % больше подвержены риску заболеть ожирением к семи годам. Так рано наставлять наших детей на путь плохого здоровья из‑за пренебрежения ко сну – просто издевательство.

Заключительный комментарий по поводу попытки сбросить вес. Скажем, вы решили сесть на строгую, низкокалорийную диету на две недели в надежде согнать жир и в результате обрести хорошую форму и тонус. Именно такой режим предлагали ученые группе мужчин и женщин с лишним весом, которые оставались в медицинском центре на целых полмесяца. Однако одна группа участников проводила в постели только пять с половиной часов, тогда как другая имела возможность спать по восемь с половиной часов.

Несмотря на то что потеря веса была отмечена в обоих случаях, она происходила за счет разных источников. Спавшие пять с половиной часов более 70 % лишнего веса сбросили за счет безжировой массы тела, то есть мышц. В группе, спавшей по восемь с половиной часов, наблюдался более желанный результат: более 50 % потери веса пришлось на жир, в то время как мышцы сохранили свою массу. При недостаточном сне организм с большой неохотой расстается с жиром, поэтому прежде всего истощается мышечная масса, а жир сохраняется. Маловероятно, что диета поможет вам обрести хорошую форму и тонус при недостаточном сне. Последнее приводит к обратному результату.

Из этой работы мы можем сделать следующие выводы: короткий сон (который практикуют многие люди в странах первого мира) повышает чувство голода и аппетит, подрывает импульсный контроль в мозге, провоцирует излишнее потребление пищи (особенно высококалорийной), нивелирует чувство сытости после еды и препятствует эффективному похудению во время диеты.