Naše tělo řídí fyziologické procesy tak, aby probíhaly v tu nejoptimálnější denní dobu. Na základě předchozích studií, které zkoumaly vzorky odebrané ze slin, moči nebo krve, se ukázalo, že se více než 20 % všech metabolitů liší ve spánku a bdění. Jejich zpracovávání může být narušeno prací na směny nebo spánkovou deprivací, čímž následně dochází například k rozvoji tzv. metabolického syndromu, který zahrnuje obezitu, diabetes a celou řadu kardiovaskulárních onemocnění.

Samotný spánek lze potom rozdělit do dvou základních typů: REM a non-REM. REM spánek je ten, při kterém se nám zdají sny, je doprovázen pohyby očí a jeho množství postupně roste v průběhu noci. Také během vývoje se mění zastoupení REM fáze v našem spánku. Zatímco miminka stráví REM fází až polovinu spánku, u lidí v důchodovém věku naopak pozorujeme velký pokles množství této spánkové fáze. Non-REM spánek můžeme rozdělit do tří dalších postupných fází od lehkého až po hluboký. A tak jako si REM spánku naše tělo užívá nejvíce na konci noci, hluboký spánek přichází především na jejím začátku.

Zkoumání spánku a jeho fází se vedle pozorování vnějších projevů, jako jsou právě pohyby očí nebo schopnost spícího probudit, provádí ve spánkových laboratořích pomocí tzv. polysomnografu. Ten zaznamenává elektrickou aktivitu mozku, svalovou a srdeční aktivitu a dechovou frekvenci. Na základě těchto dat jsme potom schopni detailně odlišit jednotlivé fáze spánku. Až dosud jsme však nebyli schopni zjistit, co se děje během těchto fází s naším metabolismem, jelikož zmíněné odběry krve nebo moči se nedají provádět v průběhu spánku, aniž by se narušila jeho architektura a testovaný se probudil.

Pro tyto účely tak švýcarští vědci ve své studii publikované v časopise Cell Reports zvolili inovativní metodologický přistup, kdy testovaní jedinci spí se speciální dýchací maskou, která každých 10 sekund zachycuje a následně analyzuje vydechované metabolity. Takhle analyzovali téměř 2000 vydechovaných látek v průběhu spánku a porovnávali je se záznamem z polysomnografu. Mohli tak poprvé prozkoumat funkce metabolismu v jednotlivých spánkových fázích.

Studie byla provedena na 13 zdravých jedincích (mužích i ženách, v průměrném věku 30 let), jejichž spánek vykazoval standartní architekturu. Vědci pozorovali největší rozdíly ve složení dechu mezi bděním, REM spánkem a non-REM hlubokým spánkem (přičemž další non-REM fáze se od té hluboké moc nelišily). Z celkového počtu téměř 2000 látek bylo specificky během bdění detekováno 386, během REM fáze 196 a během hlubokého non-REM spánku 135 unikátních metabolitů.

Vědci zkoumali hlavně metabolismus cukrů a tuků. Foto: Rod Long, unsplash.com

Výzkumníci tyto látky rozdělili do základních skupin podle toho, jakých metabolických procesů se účastní a zkoumali je s ohledem na tři zmíněné fáze spánku. Nejprve se zaměřili na produkci látek, které jsou součástí tzv. beta-oxidace, což je dráha podílející se na zpracování tuků. Jejich hladiny byly nejvyšší během bdění a REM spánku, nejnižší během non-REM spánku. Z toho vědci dovozují, že energie z tuků je zpracovávána právě během hlubokého spánku. Naopak u metabolismu cukrů se ukázalo, že zpracování glukózy a následné procesy se preferenčně odehrávají během REM spánku. Výsledky tedy mimo jiné ukazují, že hlavní dvě skupiny látek, které ukládají energii pro naše tělo, jsou zpracovávány během spánku. Důležitější je však poznatek, že se cukry a tuky metabolizují v jeho odlišných fázích a tudíž také odlišných částech noci.

Zajímavým výsledkem bezesporu také bylo, že metabolity zapojené do tzv. citrátového cyklu vykazovaly zvýšenou aktivitu během REM spánku. Tyto látky jsou často spojovány s imunitou a autoři tak spekulují, že právě dostatek REM spánku je prospěšný pro naše pevné zdraví. Spánek jako celek byl již dříve často spojován s protizánětlivými procesy. Nyní se tedy zdá, že je to právě jeho „snová“ část, která je zodpovědná za naši větší obranyschopnost.

Přestože výsledky by měly být podrobeny ještě následné podrobnější analýze jednotlivých látek pomocí specifičtějších metod, tato studie prokázala funkčnost a užitečnost nového neinvazivního přístupu ke zkoumaní procesů ve spánku. Nyní, když máme představu, jak vypadá rozložení metabolických drah napříč spánkem u zdravých jedinců, můžeme tento přístup využít k analýze pacientů například s poruchami spánku nebo zmíněným metabolickým syndromem.

Citovaná publikace: https://www.cell.com/cell-reports/pdf/S2211-1247(21)01373-5.pdf

Úvodní foto: Anastasiya Vragova, pexels.com