MEDICINA

G. Tomljenović

Spavanje

Noćni odmor kao biološki imperativ

Spavanje je čovekova fundamentalna biološka potreba - vitalno je za gotovo svaku telesnu i kognitivnu funkciju, za fizičko, mentalno i emocionalno zdravlje: jača imuni i kardiovaskularni sistem, obnavlja hormonsku ravnotežu, omogućava rast i regeneraciju mišićnog i drugih tkiva. Neophodno je za optimalnu pažnju, koncentraciju, rešavanje problema, donošenje odluka i kreativnost

Period mirovanja i neaktivnosti za kojim imamo svakodnevnu potrebu, period spavanja, zapravo je vrlo složen i dinamičan proces tokom kojeg su naša tela i mozak veoma aktivni u obnavljanju i održavanju funkcija fundamentalnih za opšte zdravlje i blagostanje. Dok naučnici još raspravljaju o pravoj biološkoj svrsi sna, istraživanja su odavno dokazala da je san značajan za svako tkivo i svaki telesni sistem, i da je od kritične važnosti za preživljavanje isto koliko i hrana i voda. Hronični nedostatak sna ili kontinuirano loš kvalitet sna povećavaju rizik od zdravstvenih problema poput visokog krvnog pritiska, kardiovaskularnih bolesti, dijabetesa, depresije i gojaznosti.
Nagon za spavanjem regulisan je prvenstveno cirkadijalnim ritmom, nekom vrstom biološkog sata kojim posreduje moždani region hipotalamus. Cirkadijalni ritmovi usmeravaju širok spektar funkcija koje su vremenski usklađene, od dnevnih promena u budnosti do telesne temperature, metabolizma i oslobađanja hormona. Oni uzrokuju pospanost noću i mogu da  pomognu u jutarnjem buđenju bez alarma.
Uz cirkadijalni ritam, i zajedno sa njim, na potrebu za spavanjem deluje još jedan unutrašnji biološki mehanizam - homeostaza spavanja. Homeostaza spavanja je proces kojim telo reguliše potrebu za spavanjem i budnošću, u skladu sa vremenom provedenim u jednom ili u drugom stanju - što smo duže budni, veća je potreba za spavanjem, i obrnuto. Dugotrajna budnost narušava homeostazu spavanja, što znači da telo, u nastojanju da vrati ravnotežu, sve više oseća potrebu za spavanjem. Ako smo duže budni, telo će se truditi da nas "prati" i poveća vreme trajanja spavanja kako bi nadoknadilo nedostatak sna tokom dana, što je pokazatelj da je homeostaza spavanja aktivna. Da bi regulisalo homeostazu spavanja, telo koristi različite fiziološke mehanizme, poput nakupljanja ili smanjenja određenih supstanci u mozgu koje utiču na budnost i spavanje.

I brojni drugi faktori utiču na potrebu za spavanjem i buđenjem, uključujući i različita medicinska stanja, medikamente, izloženost stresu, okruženje u kome se spava, životnu dob, ishranu. Ipak, verovatno najveći spoljašnji faktor od uticaja na spavanje jeste izloženost svetlosti. Specijalizovane ćelije u mrežnjači očiju obrađuju svetlost i obaveštavaju mozak da li je dan ili noć, što može da ubrza ili da odloži ciklus spavanja i buđenja. Izloženost svetlosti može da oteža ulazak u san, kao i ponovno zaspivanje posle buđenja u toku noći; veštačko svetlo, posebno noću, može da poremeti lučenje melatonina i debalansira cirkadijalni ritam. Radnici u noćnoj smeni često imaju problema sa uspavljivanjem po odlasku u krevet, ali takođe i sa održavanjem budnosti na poslu, jer je njihov prirodni cirkadijalni ritam i ciklus spavanja i buđenja - poremećen. Takozvani „džet leg“ (jet leg) do koga dolazi sa brzom promenom vremenskih zona takođe ometa cirkadijalni ritam osobe, stvarajući neusklađenost između njenog unutrašnjeg sata i realnog vremena.

Ne-REM i REM spavanje

Kod čoveka, prirodan ciklus spavanja ima četiri faze, pri čemu svaku fazu karakterišu jedinstveni obrasci moždane aktivnosti (moždani talasi), kao i fiziološke promene. Mozak, naime, generiše električne ritmove - oscilujuće obrasce moždanih ćelija (neurona) koji se nazivaju moždani talasi - kako tokom budnosti tako i tokom spavanja. Različiti moždani talasi povezani su sa specifičnim stanjima svesti. Visokofrekventni gama i beta talasi, na primer, dominiraju tokom budnosti, dok spavanje karakterišu prvenstveno teta i delta talasi.
Takođe, postoje dve osnovne vrste spavanja: san sa brzim pokretima očiju, REM (Rapid Eye Movement) i ne-REM san. U okviru ne-REM sna, naučnici su identifikovali tri od pomenute četiri faze. Svaka je povezana sa specifičnim moždanim talasima i neuronskom aktivnošću. Tokom tipične noći, mozak nekoliko puta ciklično prolazi kroz ne-REM i REM san, sa sve dužim, dubljim REM periodima koji se javljaju kasnije u sesiji spavanja.

U prve dve faze ne-REM spavanja - što je period lakog sna - otkucaji srca i disanje se usporavaju, mišići se opuštaju, a moždani talasi prelaze iz budnih alfa talasa u opuštene teta talase. Kratki naleti električne moždane aktivnosti, nazvani „vretena spavanja“, posebno su prisutni tokom druge ne-REM faze, i imaju ključnu ulogu u konsolidaciji pamćenja i u učenju. Prva faza ne-REM spavanja je prelazak iz budnosti u san. Tokom tog kratkog perioda relativno lakog sna koji obično traje samo nekoliko minuta, srčana radnja, disanje i pokreti očiju počinju da se usporavaju, a mišići se opuštaju uz povremene trzaje. Moždani talasi su takođe usporeniji u odnosu na svoje obrasce u budnosti. Druga faza ne-REM spavanja je period lakog sna pred ulazak u dublji san. Otkucaji srca i disanje se i dalje usporavaju, a mišići se još više opuštaju. Temperatura tela pada, a pokreti očiju prestaju. Moždani talasi se usporavaju, ali uz kratke nalete električne moždane aktivnosti. U drugoj fazi ne-REM spavanja, mozak i telo provode više ponovljenih ciklusa spavanja nego u drugim fazama spavanja.
Treća faza ne-REM spavanja je duboki san, koji je najzastupljeniji u prvoj polovini noći i pruža većinu regenerativnih koristi sna. Duboki san karakteriše dalje smanjenje srčane frekvencije i spori delta moždani talasi. Mišići su potpuno opušteni.
Četvrta faza spavanja, REM spavanje, javlja se oko 90 minuta nakon što zaspimo. U njoj se, pak, iza zatvorenih kapaka, oči brzo kreću s jedne na drugu stranu, dok se aktivnost moždanih talasa mešovite frekvencije (brzi beta i gama talasi) približava onoj koja se odvija u budnosti. Disanje se ubrzava i nepravilno je, a otkucaji srca i krvni pritisak se takođe povećavaju do nivoa bližih stanju budnosti. Mada snovi mogu da se jave i u ne-REM spavanju, karakteristični su upravo za REM fazu spavanja; glavni voljni mišići (ruku i nogu) privremeno su paralizovani kako bi se sprečilo „ostvarivanje“ živopisnih snova. Moždani korteks, odgovoran za kogniciju i obradu emocija, u REM fazi se u nekim svojim regionima aktivira, a u nekim deaktivira.
Nakon što, tokom jedne noći, oko četiri do pet puta prođe kroz ne-REM i REM faze sna, bazalni prednji mozak i druge njegove strukture primaju signale za početak izlaska iz sna. Izlaganje optičkih nerava jutarnjoj svetlosti pokreće oslobađanje kortizola i drugih cirkadijalnih signala koji pomažu u procesu buđenja. Sa starenjem, sve manje vremena provodimo u REM snu.

Telesno i mentalno zdravlje

Kvalitetno spavanje je za čoveka biološki imperativ. Vitalno je za gotovo svaku telesnu i kognitivnu funkciju, za fizičko, mentalno i emocionalno zdravlje: jača imuni i kardiovaskularni sistem, obnavlja hormonsku ravnotežu, omogućava rast i regeneraciju mišića...
Tokom spavanja, telo proizvodi zaštitne proteine citokine, antitela i T-ćelije, koji su vitalni za borbu protiv infekcija i upala. Hronični nedostatak sna slabi imuni sistem, čineći telo podložnijim bolestima. Takođe, spavanje deluje na ravnotežu nekoliko ključnih hormona, uključujući grelin, leptin i insulin, koji regulišu glad, odnosno sitost, i osetljivost na insulin. Manjak sna može da poremeti ovu ravnotežu, što dovodi do povećanja apetita i većeg rizika od gojaznosti i dijabetesa tipa 2. Srcu i krvnim sudovima spavanje omogućava da se odmore i obnove. Nedovoljno sna može da dovede do nepravilnog rada srca i do povećanog rizika od hipertenzije, srčanog udara, moždanog udara. Dubok san pokreće oslobađanje hormona rasta, koji je ključan za rast i razvoj kod dece i tinejdžera, kao i za izgradnju mišićne mase i obnavljanje ćelija/tkiva kod osoba svih starosnih grupa. Uz rast, razvoj i obnavljanje, spavanje omogućava telu da se regeneriše i obnovi od stresova svakodnevnog života, uključujući i oporavak mišića i zarastanje nakon povreda ili bolesti.

Za mentalno zdravlje, spavanje je od ogromnog značaja kao regulator raspoloženja i emocionalne stabilnosti. Štaviše, veoma duboko utiče na raspoloženje i emocionalnu regulaciju, tako što pruža priliku mozgu da obradi dnevne događaje i reguliše emocije, i lakše upravlja stresom, smanjujući nivoe hormona kao što je kortizol. U nedostatku spavanja, s druge strane, može da dođe do povećane razdražljivosti, besa, tuge, promena raspoloženja. Manjak sna može da pojača emocionalnu reaktivnost i ošteti mehanizme suočavanja, kao i da pogorša simptome anksioznosti i depresije, čak i da doprinese nastanku ovih stanja. Rešavanje poremećaja spavanja često poboljšava simptome tih poremećaja.
Neraskidiva povezanost spavanja sa moždanim funkcijama, sa fizičkim i emocionalnim zdravljem, čoveku obezbeđuje temelje za kvalitetan život, uključujući i njegovu bezbednost - dovoljna količina spavanja poboljšava vreme reakcije i ukupnu budnost. U suprotnom, čovek je manje produktivan, ima sporije vreme reakcije i izložen je većem riziku od grešaka i nesreća; hronični nedostatak sna može značajno da umanji sposobnost za bavljenje svakodnevnim aktivnostima i uživanje u životu.
Centralni nervni sistem tokom spavanja obavlja još nekoliko ključnih funkcija. Posebno tokom sporotalasne REM faze sna, različiti delovi mozga obrađuju i konsoliduju neke vrste sećanja, prenoseći tragove pamćenja iz privremenog skladišta u hipokampusu, u dugoročno skladište u korteksu. Pretpostavlja se da je spavanje ima tako veliki značaj za konsolidaciju pamćenja zato što mozgu nudi optimalne uslove za to - obezbeđuje periode smanjene spoljašnje stimulacije i povećane nivoe neurotransmitera koji podstiču komunikaciju između hipokampusa i neokorteksa. Takođe, spavanje mozgu obezbeđuje vreme da napravi prostor za nova sećanja, uklanjanjem ili redukovanjem neuronskih veza sa sećanjima koja više nisu od koristi. Konsolidacija pamćenja najverovatnije zahteva i ne-REM i REM spavanje.
Adekvatno spavanje poboljšava kognitivne performanse, pripremajući neurone za učenje i rad sledećeg dana.  Dovoljno sna je neophodno za optimalnu pažnju, koncentraciju, rešavanje problema, donošenje odluka i kreativnost. Nedostatak sna dovodi do teškoća sa fokusiranjem i otežava rasuđivanje, a hroničan deficit spavanja povezuje se sa povećanim rizikom od kognitivnog pada i neurodegenerativnih oboljenja.

Uklanjanje moždanog otpada

Nedavna naučna otkrića ukazala su i na specijalizovani „sistem čišćenja moždanog otpada“, u kome se cerebrospinalna tečnost „pumpa“ kroz mozak kako bi uklonila toksična jedinjenja akumulirana tokom budnosti. Metabolički otpad koji ostaje za dnevnim aktivnostima moždanih ćelija izbacuje se kroz novoidentifikovani put, glimfatički sistem; ovaj mehanizam nazvan je glimfatičkim zato što deluje slično kao limfni sistem, ali njime upravljaju takozvane glijalne moždane ćelije (posebno zvezdasti astrociti), koje su podrška nervnim ćelijama mozga.

Pri obavljanju svojih energetski zahtevnih zadataka - usklađivanja naših misli, osećanja i telesnih pokreta, kao i uspostavljanja dinamičkih mreža neophodnih za formiranje pamćenja i rešavanje problema - nervne ćelije (neuroni) koriste hranljive materije iz hrane, i u procesu energetske potrošnje stvaraju metabolički otpad. Tokom spavanja, glimfatički sistem pokreće cerebrospinalnu tečnost (likvor) koja okružuje i oblaže mozak i kičmenu moždinu, i praktično je pumpa u mozak, duž specijalizovanih perivaskularnih kanala (uz arterije); likvor se meša sa intersticijalnom (međućelijskom) tečnošću koja kupa moždane ćelije, što je proces koji olakšava razmenu hranljivih materija u neuronima i, što je ključno, sakupljanje metaboličkog otpada; taj otpad se zatim perivaskularnim kanalima izbacuje iz mozga u periferni limfni sistem, radi odlaganja. Prema studiji objavljenoj početkom prošle godine u časopisu Nature, američki naučnici sa Univerziteta Vašington u Sent Luisu (u Misuriju) otkrili su da su moždani talasi ti koji pomažu protok likvora u ispiranju otpada iz gustog moždanog tkiva. Obrasci moždanih talasa se menjaju tokom ciklusa spavanja, pri čemu viši moždani talasi, sa većom amplitudom, pokreću cerebrospinalnu tečnost sa većom silom. Istraživači pretpostavljaju da mozak svoj metod čišćenja prilagođava vrsti i količini metaboličkog otpada.
Nakupljanje beta-amiloidnih plakova, koje se smatra ključnim patološkim obeležjem Alchajmerove bolesti, jedan je od glavnih „otpadnih proizvoda“ koje glimfatički sistem eliminiše iz međućelijske tečnosti mozga. Studije na životinjama i ljudima su pokazale da je glimfatički sistem najaktivniji tokom dubokog ne-REM sna (sporotalasni san), dok je u budnosti glimfatički protok značajno smanjen. Pored beta-amiloida, glimfatički sistem eliminiše i druge toksične proteine, kao što je tau, koji formira neurofibrilarne spletove, još jedno patološko obeležje Alchajmerove bolesti.

Geni i značaj biološkog sata

Već milionima godina čovek živi prema konstantnom obrascu izlaganja dnevnoj svetlosti, sa minimalnom dnevnom varijabilnošću u vremenu zalaska i izlaska sunca: naši geni nas, dakle, već milenijumima uslovljavaju da budemo aktivni tokom dana i da se odmaramo posle sumraka. Geni, otuda, imaju fundamentalnu ulogu u gotovo svakom aspektu spavanja, od osnovne potrebe za njim, preko individualno optimalne dužine vremena spavanja, do podložnosti različitim poremećajima spavanja.
Dosad najbolje shvaćen genetski uticaj na spavanje odnosi se upravo na cirkadijalni ritam, naš unutrašnji 24-časovni biološki sat - mrežu gena i proteina koji mere vreme uz pomoć dnevnih ciklusa odmora i aktivnosti; biološki sat koji reguliše ciklus spavanja i buđenja, oslobađanje hormona, telesnu temperaturu i mnoge druge telesne sisteme i fiziološke procese. Biološki sat je, pak, kontrolisan složenom povratnom petljom koja uključuje skup „gena biološkog sata“, prisutnih u gotovo svakoj ćeliji našeg tela, koji su sinhronizovani sa glavnim satom u suprahijazmatičkom jezgru mozga, glavnoj kontrolnoj tački našeg cirkadijalnog ritma.

Glavni „geni sata“ su: CLOCK (Circadian Locomotor Output Cycles Kaput), koji može da utiče na trajanje i kvalitet sna; BMAL1 (Brain and Muscle ARNT-like 1), koji radi zajedno sa CLOCK-om u cilju aktiviranja transkripcije drugih gena sata;  PERIOD (PER1, PER2, PER3), koji proizvode PER proteine; CRYPTOCROME (CRY1, CRY2) koji, kao i PER protein, takođe inhibiraju CLOCK/BMAL1 kompleks; CSNK1E ili CK1e (Casein Kinase 1 epsilon) i CK1d (delta), proizvođači proteina koji regulišu razgradnju PER proteina i time utiču na ukupni period cirkadijalnog sata. Mutacija u PER2 je, na primer, povezana sa porodičnim sindromom „uznapredovale faze spavanja“, što uzrokuje da se pojedinci osećaju pospano izuzetno rano uveče i bude se veoma rano ujutru. Nasuprot tome, varijante u PER3 su povezane sa sindromom „odložene faze spavanja“. Neke varijante u genima poput CLOCK su povezane sa blagim promenama u prirodnom trajanju sna.

Hemijske supstance poznate kao neurotransmiteri mogu da „isključe“ ili priguše aktivnost ćelija koje signaliziraju budnost. Na primer, GABA je povezana sa spavanjem, opuštanjem mišića i sedacijom, dok norepinefrin i oreksin (hipokretin) održavaju neke delove mozga aktivnim dok smo budni. Drugi neurotransmiteri koji deluju na spavanje i budnost uključuju acetilholin, histamin, adrenalin, kortizol i serotonin. Geni koji kodiraju receptore, transportere i enzime uključene u proizvodnju i razgradnju pomenutih neurotransmitera,  ključni su za regulisanje spavanja, te i njihove varijacije mogu da utiču na spavanje.
Cirkadijalni ritam tela traje oko 24 sata. Prvenstveno regulisan svetlošću i tamom, on, međutim, različito utiče na različite delove tela i održava naše organe na njihovom funkcionalnom vrhuncu u različito doba dana. Određeni organi, poput bubrega na primer, najbolje funkcionišu tokom dana, dok je noć funkcionalno najoptimalniji dnevni period za delovanje mozga. Bubrežni hormoni koji pomažu u regulisanju krvnog pritiska i proizvodnji crvenih krvnih zrnaca i hemoglobina (proteina koji prenosi kiseonik) takođe prate dnevni ritam, kao i telesna filtracija metaboličkog otpada, koja je najveća tokom dana, a najniža noću. Krvni pritisak, srčani ritam i brzina disanja su najviši tokom dana, a najniži noću.
Oslobađanje digestivnih enzima je najveće tokom dana. Da bi se sprečilo da šećer u krvi bude previsok, proizvodnja insulina u pankreasu dostiže vrhunac ujutru, dok tokom noći pankreas oslobađa više glukagona kako šećer u krvi ne bi pao prenisko. Mišići koji rade na pomeranju hrane kroz creva, kao i detoksikacija jetre od štetnih materija, takođe prate dnevne obrasce. Večernji sati su, pak, vreme kad se ćelije fokusiraju na skladištenje masti, dok se ujutru uglavnom bave njenom razgradnjom i proizvodnjom antiinflamatornih hormona.

Još jedno cirkadijalno „pravilo“ je da smo genetski programirani da budemo gladniji uveče, što nam pomaže da se snabdemo kalorijama pre noćnog posta, a da budemo manje gladni rano ujutru, kako bismo mogli da iskoristimo svoje rezerve energije da izađemo i potražimo sledeći obrok. Ćelijske aktivnosti koje su važne za fizičke performanse, za rast i popravku mišića, dostižu vrhunac tokom dana a opadaju noću. Sposobnost kože da se regeneriše i da reaguje na stres takođe prati cirkadijalni ritam: povrede nastale noću zarastaju sporije od onih koje nastanu tokom dana. Uveče, mozak oslobađa hormon melatonin kako bi pomogao u regulisanju ciklusa spavanja i buđenja. Unutar njega, hipotalamus i hipofiza ujutru pomažu u povećanju nivoa hormona stresa, kortizola, kako bi se povećala budnost; takođe pomažu u stimulaciji proizvodnje glukoze, obezbeđujući energiju za dan. Kad je o imunom sistemu reč, suština je da poremećaji cirkadijalnog ritma oštećuju imuni odgovor te je optimalno da telo prati prirodnu dinamiku različitih telesnih funkcija, od kojih neke dostižu vrhunac noću, a neke danju. Treba napomenuti i da se cirkadijalni ritmovi menjaju sa godinama starosti: „večernja budnost“, ili vrhunac budnosti tokom noći, obično je najviša u adolescenciji, dok se sa starenjem sve više krećemo ka „(rano)jutarnjoj budnosti“.

Ljudi koji žive u skladu sa signalima svog biološkog sata manje se umaraju, imaju bolje raspoloženje, održavaju optimalniju težinu, jasnije razmišljaju i imaju poboljšane dugoročne zdravstvene ishode, čak imaju i više koristi od lekova koje možda uzimaju.
Prirodni ranoranioci najbolje se osećaju i najbolje se snalaze kad mogu rano da se probude i rano da spavaju. „Noćnim sovama“ je najbolje ako mogu da spavaju do kasnije ujutru. Ali, kad čovekove rutine ne odgovaraju njegovim biološkim ciklusima, telo to pokušava da kompenzuje koristeći reakcije koje su evoluirale da pomognu našim precima da prežive opasnost. U tom cilju telo proizvodi hormone stresa, oslobađa hormone gladi, pumpa dodatni šećer u krv i podiže krvni pritisak. To nije štetno na kratke staze, ali ako to  traje mesecima ili godinama, postajemo ranjiviji na kognitivne i emocionalne efekte tih telesnih reakcija pa potom na kardiovaskularna oboljenja, mentalne bolesti, dijabetes, prekomernu težinu i druge metaboličke poremećaje.

G. Tomljenović

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"