Роль сна и изменений ритма сна-бодрствования в адаптации к условиям Арктики

DOI: 10.22138/2500-0918-2019-16-2-86-95

УДК: 613.11

М.В. Бочкарев, Л.С. Коростовцева, С.Н. Коломейчук,

Д.А. Петрашова, Е.Ю. Шаламова,

О.Н. Рагозин, Ю.В. Свиряев

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова», г. Санкт-Петербург, Российская Федерация;
ФГБУН «Институт биологии Карельского научного центра РАН», г. Петрозаводск, Российская Федерация;
ФИЦ «Кольский научный центр РАН», г. Апатиты, Российская Федерация;
БУ «Ханты-Мансийская государственная медицинская академия», г. Ханты-Мансийск, Российская Федерация;
Институт эволюционной физиологии и биохимии имени И. М. Сеченова РАН, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация

Резюме. Введение. Одним из экстремальных природно-климатических факторов Арктики, влияющим на организм человека, являются значительные сезонные изменения светового дня с развитием полярных дней и ночей. Целью несистематического обзора является оценка влияния на циркадианную систему сезонных изменений светового дня в Арктике среди коренного и пришлого населения. Материалы и методы. Обзор проведен по публикациям в базах данных «Pubmed», «Scopus», «РИНЦ» по ключевым словам «Арктика», «Arctic» и «сон», «ритм сна-бодрствования», «sleep», «sleep-wake rhythm» за период 1950-2019 гг. Результаты. Естественное освещение в утренние часы является основным синхронизатором циркадианной системы. Сезонные изменения светового дня в Арктике наиболее выраженно влияет на циркадианную систему человека зимой, когда смещается время пробуждения на более поздние часы, возникает зимняя инсомния. Нарушения сна чаще встречаются у пришлого населения Арктики. Представлена информация о методах улучшения адаптации в Арктике на основании нормализации ритма сна-бодрствования. Обсуждение. Сезонные изменения светового дня в Арктике вызывают изменения ритма сна-бодрствования. Эти нарушения ассоциируются с высоким риском кардиометаболических заболеваний, депрессии, сонливости и снижения работоспособности, что требует разработки мер по их профилактике и лечению.

Ключевые слова: Арктика, адаптация, пришлое население, сон, цикл сна-бодрствования, световой день

Дата поступления 15.04.2019.

Образец цитирования:
Бочкарев М.В., Коростовцева Л.С., Коломейчук С.Н., Петрашова Д.А., Шаламова Е.Ю., Рагозин О.Н., Свиряев Ю.В. Роль сна и изменений ритма сна–бодрствования в адаптации к условиям Арктики. Вестник уральской медицинской академической науки. 2019, Том 16, №2, с. 86-95, DOI: 10.22138/2500-0918-2019-16-2-86-95

ЛИТЕРАТУРА
1. Стратегия развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 года.http://government.ru/info/18360/
2. Казначеев В. П., Куликов В. Ю., Панин Л. Е., Соколов В.П., Ляхович В.В., Шорин Ю.П., и др. Механизмы адаптации человека в условиях высоких широт. Ленинград. Изд-во Медицина. 1980. 200 с.
3. Бойко Е. Р.. Физиолого-биохимические основы жизнедеятельности человека на Севере. УРо РАН. Екатеринбург. 2005. 190 с.
4. Катинас Г.С., Чибисов С.М., Агарвал Р.К. Актуальные термины современной хронобиологии. Здоровье и образование в XXI веке. 2015; 17 (1): 4-11.
5. Borbély A. A. A two process model of sleep regulation. Hum. neurobiol. 1982; 1 (3): 195-204.PMID: 7185792
6. Moore-Ede M. C., Sulzman F. M., Fuller C. A. The clocks that time us: physiology of the circadian timing system. Harvard Univ Pr, 1982.
7. Shochat T, Luboshitzky R, Lavie P. Nocturnal melatonin onset is phase locked to the primary sleep gate. Am. J. Physiol.1997; 273:364–370. doi: 10.1152/ajpregu.1997.273.1.R364
8. Reid K. J. et al. Timing and intensity of light correlate with body weight in adults. PloS one.2014; 9 (4): e92251.doi: 10.1371/journal.pone.0092251.
9. Stephan F. K. The “other” circadian system: food as a Zeitgeber. J. Biol. rhythms. 2002; 17 (4): 284-292. doi: 10.1177/074873040201700402
10. Gander P. H. Macdonald J.A., Montgomery J.C. et al. Adaptation of sleep and circadian rhythms to the Antarctic summer: a question of zeitgeber strength. Aviat. Space Environ. Med.1991; 62 (11): 1019-1025. PMID: 1741714
11. Бочкарев М.В., Коростовцева Л.С., Свиряев Ю. В., Рагозин О.Н. Цикл сон – бодрствование. С.550-581. Хронобиология и хрономедицина: монография / Коллектив авторов; под ред. С. М. Чибисова, С. И. Рапопорта, М. Л. Благонравова. Москва: РУДН, 2018. 828 с.
12. American Academy of Sleep Medicine. International Classifi cation of Sleep Disorders. 3rd ed. Darien, IL: American Academy of Sleep Medicine; 2014.
13. Бочкарев М.В., Коростовцева Л.С., Фильченко И.А., Ротарь О.П., Свиряев Ю.В., Жернакова Ю.В., и соавт. Социально-демографические аспекты инсомнии в российской популяции по данным исследования ЭССЕ-РФ. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. Спецвыпуски. 2018;118(4):26-34.https://doi.org/10.17116/jnevro20181184226
14. Mukherjee S. et al. An official American Thoracic Society statement: the importance of healthy sleep. Recommendations and future priorities. Amer.J. Resp. Crit. Care Med. 2015; 191 (12): 1450-1458.
15. Инициативный всероссийский опрос НАФИ. Работодатели теряют 190 млрд рублей в месяц из-за невыспавшихся cотрудников https://nafi.ru/analytics/rabotodateli-teryayut-190-milliardov-rubley-v-mesyats-iz-za-neeffektivnosti-nevyspavshikhsya-cotrudn/ Дата доступа 13.03.2018
16. Dawson D., Reid K. Fatigue, alcohol and performance impairment. Nature. 1997; 388 (6639): 235. doi:10.1038/40775
17. Wickwire E. M., Shaya F. T., Scharf S. M. Health economics of insomnia treatments: The return on investment for a good night's sleep. Sleep Med.Rev. 2016; 30: 72-82.doi: 10.1016/j.smrv.2015.11.004
18. Stothard E. R., McHill A. W., Depner C. M., Birks B. R., Moehlman T. M., Ritchie H. K., et al. Circadian entrainment to the natural light-dark cycle across seasons and the weekend. Current Biology.2017; 27(4): 508-513.doi: 10.1016/j.cub.2016.12.041
19. Paul M. A., Love RJ, Hawton A, Arendt J. Sleep and the endogenous melatonin rhythm of high arctic residents during the summer and winter. Physiology & behavior. 2015; 141: 199-206.doi: 10.1016/j.physbeh.2015.01.021.
20. Bhattacharyya M., Pal M. S., Sharma Y. K.,Majumdar, D.Changes in sleep patterns during prolonged stays in Antarctica. Int. J. Biometeorol.2008; 52(8): 869-879.doi: 10.1007/s00484-008-0183-2.
21. Johnsen M. T., Wynn R., Bratlid T. Optimal sleep duration in the subarctic with respect to obesity risk is 8–9 hours. PloS one. 2013; 8 (2): e56756.doi: 10.1371/journal.pone.0056756.
22. Johnsen M. T., Wynn R., Bratlid T. Is there a negative impact of winter on mental distress and sleeping problems in the subarctic: The Tromsø Study. BMC psychiatry. 2012; 12 (1): 225.doi: 10.1186/1471-244X-12-225
23. Friborg O., Bjorvatn B., Amponsah B., Pallesen S.Associations between seasonal variations in day length (photoperiod), sleep timing, sleep quality and mood: a comparison between Ghana (5) and Norway (69). J. Sleep Res. 2012;21(2): 176-184.
24. Lingjaerde O, Bratlid T, Hansen T. Insomnia during the “dark period” in northern Norway. An explorative, controlled trial with light treatment. Acta Psychiatr.Stand. 1985; 71:506–512.PMID: 4013808
25. Devold O, Barlinhaug E, Backer JE: Sleep disorders during midwinter in the far north. Tidsskr Nor Laegeforen. 1957; 77:836–837.PMID: 13496067
26. Friborg O., Rosenvinge J. H., Wynn R.,GradisarM.Sleep timing, chronotype, mood, and behavior at an Arctic latitude (69 N). Sleep Med. 2014; 15(7): 798-807. doi: 10.1016/j.sleep.2014.03.014
27. Nilssen O1, Lipton R, Brenn T, Höyer G, Boiko E, Tkatchev A.Sleeping problems at 78 degrees north: the Svalbard Study.Acta Psychiatr. Scand. 1997; (1):44-48.PMID: 9051160
28. Симонов В.Н., Бочкарев М.В., Кот Т.Л., Сирусина АД.В. Нарушения сна при сменной работе в условиях измененного фотопериода Северного региона. Научн. Мед. Вест. Югры. 2012; 1-2: 244-247.
29. Marqueze EC, Vasconcelos S, Garefelt J, Skene DJ, Moreno CR, Lowden A. Natural Light Exposure, Sleep and Depression among Day Workers and Shiftworkers at Arctic and Equatorial Latitudes. PLoS One. 2015; 10(4): e0122078. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0122078
30. Øyane N. M., Ursin R., Pallesen S., Holsten F., Bjorvatn B.Self-reported seasonality is associated with complaints of sleep problems and deficient sleep duration: the Hordaland Health Study. J. Sleep Res. 2008; 17(1): 63-72.doi: 10.1111/j.1365-2869.2008.00628.x.
31. Wilson, H. J., Klimova, T. M., Knuston, K. L., Fedorova, V. I., Fedorov, A., Yegorovna, B. M., et al. Socio-demographic predictors of sleep complaints in indigenous Siberians with a mixed economy. Am. J. Phys. Anthrop. 2015; 157(4): 641-647.doi: 10.1002/ajpa.22761.
32. Chapman D. P., Croft J. B., Liu Y., PerryG. S., Presley-Cantrell L. R., Ford E. S.Excess frequent insufficient sleep in American Indians/Alaska natives. J Environ Public Health. 2013; 2013: 259645.doi: 10.1155/2013/259645
33. Smith S., Bjerregaard P., Chan H. M., Corriveau A., Ebbesson, S., Etzel, R., et al.Research with Arctic peoples: unique research opportunities in heart, lung, blood and sleep disorders. Int. J. Circumpolar Health. 2006; 65(1): 79-90. doi: 10.3402/ijch.v65i1.17889
34. Mason I. C., Boubekri M., Figueiro M. G., Hasler B. P., Hattar S., Hill S. M., et al. Circadian Health and Light: A Report on the National Heart, Lung, and Blood Institute’s Workshop. J. Biol. Rhythms. 2018; 33(5), 451-457.doi: 10.1177/0748730418789506.
35. GubinD. G., Weinert D., Rybina S. V., Danilova L. A., SolovievaS. V., Durov A. M., et al. Activity, sleep and ambient light have a different impact on circadian blood pressure, heart rate and body temperature rhythms. Chronobiology international, 2017; 34(5): 632-649.doi: 10.1080/07420528.2017.1288632.
36. Цфасман, А. З., Алпаев, Д. В. Природная освещенность и суточные ритмы артериального давления. Артериальная гипертензия. 2011; 17 (4): 333-336. doi: 10.18705/1607-419X-2011-17-4-333-336
37. Baron K. G., Reid K. J., Kern A. S., Zee P. C.Role of sleep timing in caloric intake and BMI. Obesity. 2011;19(7): 1374-1381.doi: 10.1038/oby.2011.100.
38. Cajochen, C. Alerting effects of light. Sleep Med. Rev.. 2007; 11(6): 453-464.doi: 10.1016/j.smrv.2007.07.009
39. Rosenthal NE, Sack DA, Gillin JC, Lewy AJ, Goodwin FK, Davenport Y, et al. Seasonal affective disorder. A description of the syndrome and preliminary findings with light therapy. Arch Gen Psychiatry 1984, 41:72–80.PMID: 6581756
40. Haggarty J. M., Cernovsky Z., Husni M., Minor K., Kermeen P., Merskey H. Seasonal affective disorder in an Arctic community. Acta Psych. Scand. 2002; 105(5): 378-384. doi: 10.1034/j.1600-0447.2002.1o185.x
41. Saarijarvi S, Lauerma H, Helenius H, Saarilehto S. Seasonal affective disorders among rural Finns and Lapps. Acta Psychiatr. Scand. 1999; 99:95–101. doi: 10.1111/j.1600-0447.1999.tb07206.x
42. Солонин Ю. Г., Бойко Е. Р. Медико-физиологические аспекты жизнедеятельности в Арктике. Арктика: экология и экономика. 2015; 1 (17): 70-75.http://www.arctica-ac.ru/docs/1(17)/070_075%20ARKTIKA_1(17)_03_2015.pdf
43. Broadway J., Arendt J.,FolkardS. Bright light phase shifts the human melatonin rhythm during the Antarctic winter. Neuroscience letters. 1987; 79(1-2): 185-189.PMID: 3670728
44. Arendt J. Biological rhythms during residence in polar regions. Chronobiol.Int. 2012; 29(4): 379-394.doi: 10.3109/07420528.2012.668997.
45. Paul M. A., Love R. J., Hawton A., Brett K., McCreary D. R., Arendt J. Light treatment improves sleep quality and negative affectiveness in high arctic residents during winter. Photochem. Photobiol. 2015; 91(3): 567-573. doi: 10.1111/php.12418
46. Paul M. A., Love R. J., Hawton A., Brett K., McCreary D. R., Arendt J. Sleep deficits in the high arctic summer in relation to light exposure and behaviour: Use of melatonin as a countermeasure. Sleep Med. 2015; 16(3): 406-413. doi: 10.1016/j.sleep.2014.12.012.
47. Sasseville A., Hébert M. Using blue-green light at night and blue-blockers during the day to improves adaptation to night work: a pilot study. Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry. 2010; 34(7): 1236-1242.
48. Longo V. D., Panda S. Fasting, circadian rhythms, and time-restricted feeding in healthy lifespan. Cell metabolism. 2016; 23(6): 1048-1059. doi: 10.1016/j.cmet.2016.06.001

Авторы
Бочкарев Михаил Викторович
ФГБУ «НМИЦ им. В.А. Алмазова»,
Кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник
Российская Федерация, 197341, Санкт-Петербург, Аккуратова, 2 
bochkarev_mv@almazovcentre.ru

Коростовцева Людмила Сергеевна
ФГБУ «НМИЦ им.В.А.Алмазова»
Кандидат медицинских наук, научный сотрудник
Российская Федерация, 197341, Санкт-Петербург, Аккуратова, 2 
lyudmila_korosto@mail.ru

Коломейчук Сергей Николаевич
ФГБУН «Институт биологии Карельского научного центра РАН»
Кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории генетики
Российская Федерация, 185910, г. Петрозаводск, ул. Пушкинская, д. 11
sergey_kolomeychuk@rambler.ru

Петрашова Дина Александровна
ФИЦ «Кольский научный центр РАН», Апатиты
Кандидат биологических наук, ученый секретарь
Российская Федерация, 184209 Мурманская обл., г. Апатиты, ул. Ферсмана, 14 
conf@medknc.ru

Шаламова Елена Юрьевна
БУ«Ханты-Мансийская государственная медицинская академия», Ханты-Мансийск
Кандидат биологических наук, доцент кафедры нормальной и патологической физиологии
Российская Федерация, 628011, г. Ханты-Мансийск, ул. Мира, 40
selenzik@mail.ru

Рагозин Олег Николаевич
БУ«Ханты-Мансийская государственная медицинская академия», Ханты-Мансийск
Доктор медицинских наук, профессор кафедры госпитальной терапии
Российская Федерация, 628011, г. Ханты-Мансийск, ул. Мира, 40
oragozin@mail.ru

Свиряев Юрий Владимирович
ФГБУ «НМИЦ им.В.А.Алмазова»
Доктор медицинских наук, руководитель Группы сомнологии
Российская Федерация, 197341, Санкт-Петербург, Аккуратова, 2 
yusvyr@yandex.ru

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.