Features of melatonin cyrcadian secretion in patients with gastroesophageal reflux disease associated with obstructive sleep apnea/hypopnea syndrome

Full Text

Один из наиболее загадочных и наименее изученных гормонов — мелатонин. Данный индоламин синтезируется практически во всех живых организмах, начиная от бактерий и низших растений и заканчивая человеком. Это доказывает важную роль мелатонина в качестве регулятора различных биохимических процессов [1].

Однако механизмы контроля синтеза мелатонина, а также непосредственного его влияния на различные органы и ткани остаются до сих пор не до конца изученными. Основное место синтеза мелатонина — эпифиз. Секреция мелатонина эпифизом имеет циркадную ритмичность: до трёх четвертей его суточного количества вырабатывается ночью. Мелатонин служит основным гормоном, регулирующим цикл сна и бодрствования в организме посредством его взаимодействия с супрахиазматическими ядрами гипоталамуса и фоторецепторами сетчатки. В клинических условиях установлено, что депривация сна в ночные часы приводит к нарушению суточного ритма синтеза мелатонина — секреция в ночные часы снижается и приближается к дневному уровню [2].

В последние годы исследователи уделяют всё большее внимание проблеме гастроэзофагеальной рефлюксной болезни (ГЭРБ), заболеваемость которой из года в год неуклонно растёт. Помимо негативного влияния на самочувствие и качество жизни, ГЭРБ становится причиной значительных экономических затрат, связанных с необходимостью постоянного наблюдения и лечения с целью профилактики таких грозных осложнений, как пищевод Берретта и аденокарцинома пищевода [3, 4].

Другой актуальной медицинской проблемой в наше время становится синдром обструктивного апноэ/гипопноэ сна (СОАГС). Эпидемиологические исследования показывают, что распространённость данного заболевания в настоящее время составляет 10–20% [5]. Заболевания имеют общие факторы риска (курение, ожирение, мужской пол и др.) и схожие патогенетические механизмы развития. Кроме того, как ГЭРБ, так и СОАГС оказывают существенное негативное влияние на качественные и количественные характеристики сна.

Периодические эпизоды апноэ/гипопноэ, характерные для СОАГС, приводят к снижению оксигенации крови и последующей активации центральной нервной системы, что сопровождается фрагментацией сна. В то же время исследования показывают, что 79% людей, которые испытывают изжогу, сообщают о плохом сне. Среди них 63% жалуются на увеличение времени засыпания и частые пробуждения, а 40% — на дневные симптомы инсомнии (снижение концентрации внимания и работоспособности) [6].

Кроме того, доказано, что наибольшее количество мелатонина синтезируется не в шишковидной железе, а в желудочно-кишечном тракте. Эксперименты на животных показали, что количество мелатонина в тканях желудочно-кишечного тракта приблизительно в 400 раз превышает его содержание в эпифизе в ночное время и в 10–100 раз больше, чем в плазме крови [7]. Вполне вероятно, что нарушения сна и повреждение слизистой оболочки пищевода у пациентов с ГЭРБ, ассоциированной с СОАГС (ГЭРБ/СОАГС), могут быть сопряжены с изменениями секреции мелатонина.

В научных базах встречаются единичные исследования, указывающие на нарушение суточной ритмики синтеза мелатонина при ­СОАГС и возможную роль этого гормона в патогенезе апноэ [8]. Работ, посвящённых ­изучению особенностей синтеза мелатонина у пациентов с ГЭРБ/СОАГС, нами не найдено, что и обусловливает актуальность проводимого исследования.

Исходя из всего вышеизложенного, целью нашей работы стало изучение особенностей суточной секреции мелатонина у пациентов с ГЭРБ, ассоциированной с СОАГС.

В исследование был включён 101 пациент, находившийся на лечении в кардиологическом и терапевтическом отделениях УЗ «Городская клиническая больница №2 г. Гродно» в период с 2017 по 2019 гг. Также в исследовании принимали участие пациенты с диагнозом ГЭРБ, состоящие на диспансерном учёте у гастроэнтеролога ГУЗ «Гродненская центральная городская поликлиника».

Выборка была сформирована согласно критериям включения и исключения. Средний возраст обследуемых составил 47,9±9,2 года. Мужчин было 79 (62%), женщин — 48 (38%). Критерии включения: возраст 30–60 лет, наличие эндоскопически позитивной ГЭРБ и/или СОАГС лёгкой и средней степени. Пациенты, которые согласились принять участие в исследовании, подписали форму «Информированное согласие пациента на участие в научном исследовании», предварительно одобренное комитетом по биомедицинской этике УО «Гродненский государственный медицинский университет», протокол №1 от 11.01.2017.

Критериями исключения были язва желудка и/или двенадцатиперстной кишки в стадии обострения, заболевания и состояния, которые могли бы исказить уровни и циркадный ритм секреции мелатонина, повлиять на его распад и выделение с мочой, приём снотворных, антидепрессантов и препаратов, содержащих мелатонин, работа в ночную смену или путешествия со сменой часовых поясов в течение 3 мес, предшествующих исследованию.

Диагноз ГЭРБ выставляли на основании наличия у обследуемых характерных жалоб (изжоги, кислой регургитации), а также результатов лабораторных и инструментальных методов исследования согласно клиническому протоколу «Диагностика и лечение пациентов с заболеваниями органов пищеварения», утверждённому 01.06.2017 постановлением №54 Министерства здравоохранения Республики Беларусь.

В качестве скрининговых методов диагностики СОАГС и ГЭРБ применяли валидизированные, переведённые на русский язык анкеты и опросники. Для выявления СОАГС использовали шкалу сонливости Эпворта (Epworth sleepenes scale), для выявления симптомов ГЭРБ — опросник GerdQ (GerdQ questionnaire) [9, 10].

Всем пациентам проводили респираторное мониторирование с помощью системы SOMNOchek micro, производства Weinmann (Германия). Прибор регистрирует четыре показателя (носовой поток воздуха, храп, пульс и насыщение крови кислородом) и позволяет выявлять СОАГС и оценивать его степень. ­Тяжесть СОАГС была установлена в соответствии с рекомендациями Американской академии медицины сна.

С целью морфологической оценки состояния слизистой оболочки пищевода всем пациентам, в том числе и пациентам без ГЭРБ, выполняли эзофагогастродуоденоскопия гастрофиброскопом GIF V70 (Olympus, Япония). Это обусловлено тем, что диагностика ГЭРБ в большей степени базируется на наличии у пациентов жалоб на изжогу и регургитацию, однако ГЭРБ на фоне СОАГС протекает мало- или бессимптомно.

В группы с ГЭРБ включали только пациентов, у которых при эзофагогастродуоденоскопии обнаруживали макроскопические признаки катарального рефлюкс-эзофагита (такие, как гиперемия, отёк слизистой оболочки, её ранимость или кровоточивость, слизисто-гнойный экссудат, нечёткая Z-линия) или присутствовали отчётливые повреждения слизистой оболочки пищевода в виде эрозий и язв. В случае отсутствия характерных для ГЭРБ жалоб и макроскопических признаков эзофагита пациентов включали либо в группу сравнения, либо в группу СОАГС без сопутствующей ГЭРБ.

С целью оценки особенностей суточной ритмики синтеза мелатонина определяли содержание его основного метаболита 6-сульфатоксимелатонина (6-СОМТ) в суточной моче и отдельно в дневной и ночной порциях (за ночь принимали время с 23:00 до 07:00). Также рассчитывали индекс ночь/день, который характеризует суточную ритмику секреции мелатонина. Количественное определение уровня 6-СОМТ в моче проводили на иммуноферментном анализаторе Sunrise TECAN, с помощью набора для иммуноферментного анализа Human MS (Melatonin Sulfate) ELISA KitCat №ЕН3383.

Анализ полученных данных выполнен с помощью программного пакета для статистического анализа Statistica 10.0 (StatSoft. Inc). С учётом малых размеров групп исследования и несоответствия большинства выборок критериям нормального распределения при анализе данных использовали методы непараметрической статистики. Совокупности количественных показателей, распределение которых отличалось от нормального, описывали при помощи значений медианы (Me) и интерквартильного размаха (25%; 75%). В случае количественных показателей, имеющих нормальное распределение, полученные данные описывали с помощью средних арифметических величин (M) и стандартных отклонений (SD). При сравнении количественных показателей между четырьмя независимыми выборками использован критерий Краскела–Уоллиса (Н). В случае обнаружения статистически значимых различий между группами дополнительно проводили парное сравнение совокупностей при помощи апостериорного критерия Данна [11]. С целью изучения связи между явлениями рассчитывали коэффициент ранговой корреляции Спирмена (r). За уровень значимости принимали значение р <0,05.

Это было простое поперечное исследование. На основании результатов обследования были сформированы исследуемые группы: первая (n=29) — пациенты с ГЭРБ, вторая (n=29) — пациенты с ГЭРБ/СОАГС, третья (n=22) — пациенты с СОАГС, четвёртая (n=21) — участники без ГЭРБ и СОАГС, составившие группу ­сравнения.

Между исследуемыми группами не было достоверных различий по полу (р=0,21). По возрастному составу и трофологическому статусу между группами выявлены статистически значимые различия, выраженные в большей или меньшей степени. Пациенты с СОАГС и ГЭРБ, ассоциированной с СОАГС, по отношению к группе сравнения характеризовались более старшим возрастом (р=0,012 и р=0,0052 соответственно) и достоверно не отличались от пациентов с ГЭРБ без сопутствующего СОАГС (р=0,1 и р=0,052 соответственно). Пациенты с ГЭРБ, ассоциированной с СОАГС, в сравнении с пациентами с ГЭРБ без СОАГС характеризовались бо́льшими значениями индекса массы тела (р=0,0035). Выявленные различия обусловлены возрастающей распространённостью СОАГС с возрастом и увеличением степени абдоминального ожирения. Клинико-антропометрические данные пациентов представлены в табл. 1.

 

 

При исследовании содержания 6-СОМТ в моче у пациентов первой группы отмечены самые низкие показатели во всех порциях мочи, во второй группе — самые высокие показатели в суточной моче, а также в дневной её порции. В табл. 2 представлены результаты исследования уровня 6-СОМТ в группах.

 

 

При сравнении групп с использованием критерия Краскела–Уоллиса выявлены статистически значимые различия уровня 6-СОМТ, а также индекса ночь/день в исследуемых группах. При проведении апостериорных сравнений установлены достоверные различия уровня 6-СОМТ в суточной моче между первой и второй (р=0,0000), первой и четвёртой (р=0,014), второй и третьей (р=0,0007) группами. Также выявлены достоверные различия уровня 6-СОМТ в дневной порции мочи между первой и второй (р=0,0000), второй и третьей (р=0,0001), второй и четвёртой (р=0,029) группами и в ночной её порции между первой и второй (р=0,015), первой и четвёртой (р=0,0018), третьей и четвёртой (р=0,047) группами. Во второй группе в сравнении с четвёртой отмечено значимое смещение пика синтеза мелатонина на дневные часы, что выражается в статистически значимом снижении индекса ночь/день (р=0,0003).

Таким образом, у пациентов с СОАГС выявлено снижение уровня 6-СОМТ в ночные часы, что согласуется с результатами исследования, в котором показали, что у пациентов с СОАГС и сохранённым суточным ритмом секреции уровень сывороточного мелатонина ночью значимо ниже, чем у здоровых людей [12].

У пациентов с ГЭРБ обнаружено снижение уровня 6-СОМТ в суточной моче и дневной её порции. Выявленные изменения секреции мелатонина коррелируют со степенью повреждения слизистой оболочки пищевода [13]. У пациентов же с ГЭРБ и сопутствующим СОАГС, напротив, отмечено значимое увеличение содержания мелатонина в дневное время с нарушением суточной ритмики синтеза этого гормона, характеризующимся смещением пика на дневные часы. При сравнении показателей 6-СОМТ пациентов с ГЭРБ/СОАГС и пациентов с изолированной ГЭРБ зарегистрировано значимое увеличение его уровня во всех порциях мочи.

При проведении корреляционного анализа выявлена прямая, статистически значимая связь заметной силы между величиной индекса апноэ/гипопноэ и уровнем 6-СОМТ: в суточной моче (r=0,64, p=0,0000), в дневной порции мочи (r=0,62, p=0,0000) и умеренной силы в ночной порции мочи (r=0,40, p=0,003).

Пациенты второй и третьей групп не различались по степени тяжести СОАГС: среднее значение индекса апноэ/гипопноэ составило 14,4±7,6 и 11,5±6,4 эпизодов в час соответственно (р=0,11), что соответствует лёгкой степени апноэ сна. Однако при анализе показателей респираторного мониторирования у пациентов второй группы отмечена фрагментация сна с более частыми реакциями активации/пробуждения, которые необходимы для повышения тонуса мышц-дилататоров глотки и открытия просвета верхних дыхательных путей. Так, у пациентов с ГЭРБ/СОАГС в сравнении с пациентами с СОАГС без сопутствующей ГЭРБ зафиксированы более частые пробуждения [AAI 28,7 (20,7; 36,9) и 23,4 (16,0; 29,9) в час соответственно, р=0,04], пробуждения, связанные с респираторными событиями [AAIresp 7,3 (5,3; 11,1) и 5,5 (3,0; 7,4) в час соответственно, р=0,02], а также более частые активации центральной нервной системы, связанные с дыхательными усилиями [RERAS 2,5 (1,2; 4,6) и 1,1 (0,6; 2,9) в час соответственно, р=0,036].

При проведении корреляционного анализа выявлена прямая, статистически значимая связь заметной силы между уровнем 6-СОМТ в дневной порции мочи и показателями респираторного мониторирования, характеризующими нарушение структуры сна: с AAIresp (r=0,58; p=0,00001) и RERAS (r=0,50; p=0,0002). Полученные данные подтверждают предположение о влиянии изменений структуры сна на уровень мелатонина.

В настоящей работе впервые исследованы особенности суточной секреции мелатонина при ГЭРБ, ассоциированной с СОАГС. Также следует отметить, что концентрация мелатонина в сыворотке крови относительно переменна, поэтому для лучшего отражения суточной ритмики синтеза мелатонина в нашем исследовании было использовано определение концентрации стабильного метаболита этого гормона 6-СОМТ отдельно в ночной и дневной порциях мочи, а также соотношение этих параметров.

Механизм, приводящий к изменению содержания мелатонина у пациентов с ГЭРБ/СОАГС, нами до конца не выяснен. Можно предположить, что периодические апноэ и связанная с этим ночная гипоксемия приводят к гиперсимпатикотонии, что сопровождается повышением синтеза норадреналина, который служит стимулятором синтеза мелатонина [14]. Также можно предположить, что выявленные нарушения могут быть связаны с изменением активности или экспрессии рецепторов мелатонина в тканях, однако исследования на эту тему отсутствуют, что создаёт предпосылки для продолжения данного исследования в плане изучения молекулярных механизмов выявленных изменений секреции мелатонина.

Среди пациентов, привлечённых в исследование, преобладают представители мужского пола, что может быть ограничением данного исследования. Однако это ожидаемое явление с учётом эпидемиологии ГЭРБ и СОАГС во всём мире. Отличие пациентов с СОАГС от группы сравнения по возрасту и массе тела — ещё одно ограничение нашего исследования. Резкое снижение синтеза мелатонина отмечают в период с пубертатного возраста до 25–30 лет. В возрасте от 30 до 60 лет происходит постепенное (плавное) снижение синтеза этого гормона эпифизом [15]. В нашем исследовании преобладали пациенты в возрасте от 40 до 59 лет (73 человека, 72,3%), средний возраст пациентов в группах составил 44,2±9,2; 49,9±9,3; 50,2±6,8 и 41,9±9,1 года, что позволяет исключить выраженные колебания уровня мелатонина, связанные с возрастом. Также данные систематических обзоров показывают влияние мелатонина на массу тела, но не зависимость его уровня от массы тела [16].

Выводы

1. У пациентов с гастроэзофагеальной рефлюксной болезнью, ассоциированной с синдромом обструктивного апноэ/гипопноэ сна, повышен уровень 6-сульфатоксимелатонина в суточной моче, а также в дневной и ночной её порциях по отношению к пациентам с гастроэзофагеальной рефлюксной болезнью без сопутствующего синдрома обструктивного апноэ/гипопноэ сна (р=0,0000, р=0,0000 и р=0,015 соответственно), а также в дневной порции мочи по отношению к группе сравнения (р=0,029). Выявленные изменения сопровождаются нарушением физиологического ритма секреции мелатонина, что выражается в смещении его пиковой концентрации на дневные часы (р=0,0003).

2. Повышение уровня 6-сульфатоксимелатонина в моче у пациентов с гастроэзофагеальной рефлюксной болезнью, ассоциированной с синдромом обструктивного апноэ/гипопноэ сна, связано со степенью тяжести этого синдрома, что подтверждается сильной прямой корреляционной связью между индексом апноэ/гипопноэ и уровнем 6-сульфатоксимелатонина в суточной моче (r=0,64; р=0,0000), в дневной моче (r=0,62; р=0,0000) и умеренной силы между индексом апноэ/гипопноэ и уровнем 6-сульфатоксимелатонина в ночной моче (r=0,40; р=0,003).

3. Сочетание гастроэзофагеальной рефлюксной болезни с синдромом обструктивного апноэ/гипопноэ сна оказывает негативное влияние на структуру сна, что выражается в более частых по отношению к пациентам с изолированным синдромом обструктивного апноэ/гипопноэ сна пробуждениях (р=0,04), в том числе связанных с респираторными событиями (р=0,02), а также более частых активациях центральной нервной системы, обусловленных дыхательными усилиями (р=0,036). Наличие прямой сильной связи уровня 6-сульфатоксимелатонина с показателями респираторного мониторирования, указывающими на активацию центральной нервной системы во время сна, подтверждает влияние нарушений сна на секрецию мелатонина (r=0,58; p=0,00001 и r=0,50; p=0,0002).

 

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов по представленной статье.

About the authors

O A Karpovich

Grodno State Medical University

Author for correspondence.
Email: olesjakarpovich@rambler.ru
SPIN-code: 3595-7150
Belarus, Grodno, Belarus

V I Shishko

Grodno State Medical University

Email: olesjakarpovich@rambler.ru
SPIN-code: 1765-8520
Belarus, Grodno, Belarus

V R Shulika

Grodno State Medical University

Email: olesjakarpovich@rambler.ru
Belarus, Grodno, Belarus

References

Supplementary files