Nowa analiza biologicznego procesu starzenia się w całym organizmie człowieka wskazuje, że zarówno zbyt krótki, jak i zbyt długi sen wiążą się z przyspieszonym starzeniem się mózgu, serca, płuc, układu odpornościowego i innych narządów. Te wzorce snu powiązano również z wieloma chorobami.

„Wcześniejsze badania wykazały, że sen jest silnie powiązany ze starzeniem się i patologicznym obciążeniem mózgu. Nasze badanie idzie o krok dalej i pokazuje, że zarówno zbyt krótki, jak i zbyt długi sen wiąże się z przyspieszonym starzeniem się niemal każdego narządu. Potwierdza to pogląd, że sen jest ważny dla utrzymania zdrowia narządów w ramach skoordynowanej sieci mózgu i ciała, w tym równowagi metabolicznej i zdrowego układu odpornościowego” – powiedział główny autor badania, Junhao Wen, adiunkt radiologii w Vagelos College of Physicians and Surgeons na Uniwersytecie Columbia. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie „Nature”.

Zegary biologiczne ujawniają, jak starzeją się narządy

Naukowcy coraz częściej wykorzystują zegary starzenia się do oszacowania, czy dana osoba starzeje się biologicznie szybciej czy wolniej niż sugerowałby to jej wiek chronologiczny. Narzędzia te opierają się na uczeniu maszynowym i danych biologicznych (np. białkach z minimalnie inwazyjnego badania krwi) w celu obliczenia wzorców związanych ze starzeniem się. Wiele zegarów starzenia dostarcza pojedynczego wskaźnika dla całego organizmu. Jednak różne narządy mogą starzeć się w różnym tempie. Dobrze znanym przykładem jest spadek funkcji jajników, który wpływa na zegar biologiczny związany z płodnością kobiet.

Wen i jego współpracownicy opracowali zegary starzenia skupiające się na poszczególnych narządach. Celem jest dostarczenie bardziej szczegółowych i potencjalnie bardziej spersonalizowanych informacji na temat stanu zdrowia danej osoby. „Wszyscy są podekscytowani tymi zegarami starzenia i ich zdolnością do przewidywania ryzyka chorób oraz śmiertelności” – mówi Wen. „Jednak dla mnie bardziej ekscytujące jest pytanie: czy możemy powiązać zegary starzenia z czynnikiem stylu życia, który można zmodyfikować na czas, aby spowolnić proces starzenia?”

Pojęcie wieku biologicznego różni się od wieku chronologicznego. Na przykład dwie osoby mogą mieć po 60 lat, a mimo to proces starzenia się może w różnym stopniu wpływać na ich narządy i procesy metaboliczne. Czynniki takie jak aktywność fizyczna, dieta, palenie tytoniu, choroby przewlekłe, stres, a być może także sen, mogą mieć związek z tymi różnicami. Biologiczny zegar starzenia się próbuje odwzorować takie różnice w oparciu o mierzalne cechy biologiczne. Innymi słowy, nie wskazuje on po prostu, ile lat ma dana osoba, ale raczej próbuje ocenić, w jakim stopniu określone cechy biologiczne wykazują już zmiany związane z wiekiem. W tym kontekście szczególnie interesujące jest badanie poszczególnych narządów. Na przykład mózg może mieć inny wiek biologiczny niż serce, płuca czy wątroba. Dlatego dana osoba może ogólnie wydawać się zdrowa, podczas gdy niektóre układy narządów wydają się już bardziej postarzałe niż inne. To właśnie te różnice mogą ujawnić zegary starzenia.

W poszukiwaniu optymalnego snu

Sen stanowił dla naukowców idealną okazję do zgłębienia tej kwestii, ponieważ coraz więcej dowodów wskazuje, że sen odgrywa ważną rolę w zdrowiu. Wen był również osobiście zainteresowany tym tematem. „Sam mam bardzo lekki sen i powoli zaczynałem się martwić o wpływ tego na moje własne zdrowie” – powiedział Wen.

Aby stworzyć zegary starzenia, Wen wykorzystał dane od około pół miliona uczestników brytyjskiego banku danych UK Biobank. Korzystając z uczenia maszynowego, naukowcy zidentyfikowali biologiczne sygnatury związane ze starzeniem się różnych narządów. Naukowcy stworzyli zegary starzenia w oparciu o różne rodzaje informacji, w tym pomiary strukturalne z obrazowania medycznego, białka związane z konkretnymi narządami oraz cząsteczki wykryte we krwi. „Na przykład w przypadku wątroby dysponujemy zegarem starzenia opartym na danych dotyczących białek, zegarem starzenia opartym na danych metabolicznych oraz zegarem starzenia opartym na danych obrazowych” – mówi Wen. „Pozwala nam to ustalić, czy sen wiąże się w konkretny sposób z zegarami starzenia wywodzącymi się z różnych poziomów omicznych i molekularnych”. Następnie zespół porównał czas trwania snu (zgłoszony przez poszczególnych uczestników biobanku) z szacunkami wieku biologicznego opartymi na 23 zegarach starzenia obejmujących 17 układów narządów.

Kluczowym czynnikiem jest tutaj skala badania. Dzięki około pół milionowi uczestników naukowcy byli w stanie przeanalizować bardzo duży zbiór danych i poszukiwać wzorców, które mogłyby pozostać niewykrywalne w mniejszych badaniach. Jednocześnie tego typu analiza ma charakter obserwacyjny. Innymi słowy, uczestnicy nie zostali losowo przypisani do różnych grup o różnym czasie trwania snu, ale zgłaszali, jak długo zazwyczaj śpią. Ma to kluczowe znaczenie dla interpretacji wyników. Jeśli osoby, które śpią bardzo mało lub bardzo długo, wydają się biologicznie starsze, oznacza to początkowo jedynie, że te dwie cechy występują razem. Nie wynika z tego automatycznie, że sam czas trwania snu jest przyczyną przyspieszonego starzenia się.

Zarówno zbyt krótki, jak i zbyt długi sen wiążą się z szybszym starzeniem się

W całym organizmie zaobserwowano wyraźną krzywą w kształcie litery U. Osoby, które zgłaszały krótki sen (poniżej 6 godzin) oraz długi sen (ponad 8 godzin), wykazywały tendencję do szybszego starzenia się biologicznego. Najwolniejsze starzenie się zaobserwowano u osób, które zgłaszały, że śpią od 6,4 do 7,8 godziny dziennie. Wzorzec w kształcie litery U jest szczególnie interesujący. Sugeruje on, że zasada „im dłużej osoba śpi, tym lepiej” nie ma po prostu zastosowania. Zamiast tego związek z najniższym wiekiem biologicznym stwierdzono w umiarkowanym przedziale. Zarówno bardzo krótki, jak i bardzo długi czas snu wiązał się z wyższymi wynikami starzenia.

Należy jednak pamiętać, że przedział od 6,4 do 7,8 godzin wskazany w badaniu nie powinien być interpretowany jako dokładny cel dla każdej osoby. Indywidualne potrzeby związane ze snem mogą się różnić i zależą między innymi od wieku, stanu zdrowia oraz stylu życia. Ponadto badanie opisuje korelację statystyczną w tej dużej grupie uczestników i nie określa idealnego czasu trwania snu, który miałby zastosowanie w równym stopniu do wszystkich osób. Nie można również w pełni określić jakości snu wyłącznie na podstawie czasu jego trwania. Na przykład dwie osoby mogą spędzać w łóżku po siedem godzin, ale jedna z nich śpi przez większość tego czasu, podczas gdy druga regularnie się budzi. Biologiczne znaczenie tych dwóch wzorców snu może się różnić. Jednak obecna analiza skupiała się przede wszystkim na zgłaszanym czasie trwania snu.

Należy zauważyć, że wyniki nie dowodzą, iż sam czas trwania snu powoduje szybsze lub wolniejsze starzenie się narządów. Sugerują one raczej, że zarówno zbyt krótki, jak i zbyt długi sen może być oznaką gorszego ogólnego stanu zdrowia. W związku z tym zwłaszcza związek z długim snem należy interpretować z ostrożnością. Dłuższy sen może na przykład wynikać z istniejącego wcześniej schorzenia, wyczerpania lub złej jakości snu. W takim przypadku długi sen niekoniecznie byłby przyczyną zmian w stanie zdrowia. Zamiast tego schorzenie leżące u podstaw mogłoby wpływać zarówno na sen, jak i na biologiczne wskaźniki starzenia się.

Dlaczego sen może być ważny dla starzejących się narządów

Sen to nie tylko czas, w którym organizm jest nieaktywny. Podczas różnych faz snu zmienia się aktywność mózgu, a jednocześnie w całym organizmie zachodzą procesy regulacyjne. Metabolizm ulega regulacji, układ odpornościowy zmienia swoją aktywność, a sygnały hormonalne są ponownie koordynowane. Również mózg podczas snu przechodzi charakterystyczne procesy związane z przetwarzaniem informacji i utrzymaniem jego normalnego funkcjonowania.

Długotrwałe zaburzenia lub skrócenie snu mogą zatem wpływać jednocześnie na wiele układów biologicznych. Jeśli takie zmiany utrzymują się przez wiele lat, można sobie wyobrazić, że mogą one również wpływać na długoterminowy stan zdrowia różnych narządów. To mogłoby wyjaśniać, dlaczego w badaniu stwierdzono powiązania nie tylko z biologicznym wiekiem mózgu, ale także z markerami starzenia się wielu innych układów narządów. Sen może pełnić rolę swego rodzaju wspólnego regulatora różnych funkcji organizmu.

Czas trwania snu jest powiązany z chorobami w całym organizmie

Wyniki wskazują również na daleko idący związek między snem, mózgiem i resztą organizmu. Krótki czas snu był istotnie powiązany z epizodami depresji i zaburzeniami lękowymi, co jest zgodne z wcześniejszymi badaniami łączącymi niedobór snu z problemami zdrowia psychicznego. Był on również powiązany z otyłością, cukrzycą typu 2, nadciśnieniem tętniczym, chorobą niedokrwienną serca i zaburzeniami rytmu serca. Zarówno krótki, jak i długi czas snu był powiązany z przewlekłą obturacyjną chorobą płuc i astmą. Był on również powiązany z różnymi zaburzeniami trawienia, w tym zapaleniem błony śluzowej żołądka i refluksem żołądkowo-przełykowym.

Ten szeroki zakres powiązań jest jednym z najbardziej uderzających aspektów badania. Wydaje się, że długość snu nie jest powiązana wyłącznie z chorobami jednego układu narządów. Zamiast tego zaobserwowano powiązania z schorzeniami wpływającymi na układ sercowo-naczyniowy, drogi oddechowe, metabolizm, trawienie oraz zdrowie psychiczne. Wen powiedział: „Ten daleko idący wzorzec powiązań między mózgiem a ciałem jest ważny, ponieważ pokazuje nam, że czas trwania snu jest głęboko zakorzenionym elementem naszej ogólnej fizjologii, mającym daleko idące skutki dla całego organizmu”.

Należy jednak odróżnić korelację od związku przyczynowego. Na przykład osoby cierpiące na cukrzycę, choroby sercowo-naczyniowe lub przewlekłe choroby układu oddechowego mogą gorzej spać lub odczuwać zwiększoną potrzebę snu. Sama choroba mogłaby zatem częściowo wyjaśniać, dlaczego u tych osób pewne wzorce snu występują częściej.

Sen, starzenie się i depresja w podeszłym wieku

Te specyficzne dla poszczególnych narządów zegary starzenia mogłyby również pomóc naukowcom zrozumieć, w jaki sposób sen wiąże się z konkretnymi chorobami. Wen i jego współpracownicy zbadali tę możliwość, wykorzystując depresję w podeszłym wieku jako studium przypadku. Naukowcom nie udało się ustalić, czy to różnice w długości snu powodowały depresję w podeszłym wieku, czy też sama depresja zmieniała długość snu u osób nią dotkniętych. Aby zbadać tę kwestię dokładniej, zespół zastosował „analizę mediacyjną”, aby sprawdzić, czy starzenie się biologiczne może pomóc wyjaśnić związek między krótkim lub długim snem a depresją w podeszłym wieku.

Wyniki sugerowały, że krótki sen może być bardziej bezpośrednio powiązany z obciążeniem depresją w podeszłym wieku. Z kolei długi sen mógłby wpływać na depresję poprzez mechanizmy odzwierciedlone w zegarach starzenia się mózgu i tkanki tłuszczowej. „Ma to istotne implikacje dla przyszłego zarządzania snem i podejść terapeutycznych” – powiedział Wen. „Nasze badanie sugeruje, że u osób śpiących długo i krótko mogą istnieć różne szlaki biologiczne, które prowadzą do tego samego wyniku – depresji w podeszłym wieku – i że nie powinniśmy traktować ich w ten sam sposób”.

To rozróżnienie może mieć szczególne znaczenie dla przyszłych badań. Jeśli krótki i długi sen rzeczywiście są powiązane z depresją poprzez różne mechanizmy biologiczne, leczenie obu tych wzorców snu w ten sam sposób może nie mieć sensu. Na przykład w przypadku osoby, która chronicznie śpi zbyt mało, głównym problemem może być brak snu i zaburzona rutyna snu. Natomiast w przypadku osoby, która śpi niezwykle długo, konieczne może być zbadanie podstawowej choroby, samej depresji lub innej przyczyny związanej ze zdrowiem. Nawyki związane ze snem mogą się również zmieniać, zwłaszcza w starszym wieku. Niektórzy ludzie śpią lżej i częściej się budzą, podczas gdy inni pozostają w łóżku dłużej z powodu problemów zdrowotnych lub przyjmowanych leków. Dlatego zmiany w długości snu nie należy rozpatrywać w oderwaniu od innych czynników.

Co wyniki badań oznaczają dla zdrowego starzenia się

Badanie nie dostarcza dowodów na to, że określona ilość snu może spowolnić proces starzenia się organizmu. Ujawnia jednak interesujący związek między snem a wiekiem biologicznym, który wydaje się wykraczać poza obszar mózgu. Dlatego zdrowe starzenie się może zależeć nie tylko od diety i aktywności fizycznej, ale także od utrzymania jak najbardziej stabilnego i wystarczającego rytmu snu. Kluczem do sukcesu prawdopodobnie nie jest tyle samo, ile godzin snu każdej nocy. Znacznie ważniejsze jest zwracanie uwagi na własne nawyki związane ze snem oraz wszelkie potencjalne długoterminowe zmiany.

Każdy, kto regularnie śpi mniej niż sześć godzin lub nagle śpi znacznie dłużej niż wcześniej, nie powinien po prostu lekceważyć tej zmiany jako normalnej części procesu starzenia się. Przede wszystkim trwała zmiana wzorców snu może wskazywać na obecność innych czynników zdrowotnych lub psychologicznych. Jednocześnie nie należy się martwić z powodu kilku nocy złego snu. Badanie dotyczy długoterminowych wzorców snu w dużej grupie populacyjnej, a nie skutków sporadycznych krótkich nocy.