Hur störd sömn kan bidra till ofördelaktig viktuppgång

Forskare vid Uppsala universitet visar i en ny studie att en natts sömnbrist påverkar vävnaders ämnesomsättning och reglering av genuttrycket på olika sätt hos människa. Detta kan förklara varför skiftarbete och kronisk sömnbrist kan försämra ämnesomsättningen och påverka kroppssammansättningen negativt. Studien publiceras i den vetenskapliga tidskriften Science Advances.

Epidemiologiska studier har visat att risken för övervikt och typ-2 diabetes ökar hos de som har dåliga sömnvanor eller utför skiftarbete. Andra studier har också visat en koppling mellan störd sömn och ofördelaktig viktuppgång, där fettinlagring sker samtidigt som muskelmassan minskar, en kombination som i sig är kopplad till flera hälsorisker. Uppsalaforskare och andra har i tidigare studier visat att den ämnesomsättning som bland annat regleras av skelettmuskulaturen påverkas negativt av störd sömn och dygnsrytm. Hittills har man emellertid inte undersökt huruvida sömnbrist i sig kan orsaka molekylära förändringar på vävnadsnivå som kan öka risken för ofördelaktig viktuppgång.

I den nya studien studerades 15 friska deltagare som deltog i två sessioner med standardiserade aktivitets- och måltidsscheman i ett sömnlaboratorium. Deltagarna fick i slumpmässig ordning sova som vanligt (över åtta timmar) ena gången, för att den andra gången hållas vakna hela natten. Morgonen efter nätterna med sömn och vakenhet togs små vävnadsprover från deltagarnas underhudsfett och skelettmuskulatur, det vill säga från två vävnader som ofta uppvisar störd ämnesomsättning vid tillstånd som diabetes och fetma. Samtidigt togs även blodprover för att mäta hur en rad faktorer inblandade i bland annat ämnesomsättningen påverkades i både blod och de två vävnaderna. Dessa så kallade metaboliter utgörs bland annat av olika sockerarter samt fett- och aminosyror.

Vävnadsproverna användes till molekylära analyser som bland annat visade att vakenheten resulterade i en vävnadsspecifik förändring av regleringen av gener – så kallad DNA-metylering. DNA-metylering utgör en epigenetisk mekanism som reglerar i vilken mån gener i kroppens olika celler ska vara påslagna eller avstängda, och styrs både av arv och miljöfaktorer som träning.

- Vår forskargrupp kunde tidigt visa att sömnbrist i sig – i form av en natts vakenhet – ger epigenetiska förändringar i de klockgener som styr vävnaders dygnsrytmer. Våra nya resultat tyder på att sömnbrist tycks förändra DNA-metyleringen i många delar av arvsmassan. Vår parallella analys av både muskel- och fettvävnad visar vidare att dessa förändringar inte regleras på samma sätt i bägge vävnader efter sömnbrist, säger Jonathan Cedernaes som lett och huvudsakligen utfört studien, med stöd från bland andra forskaren Christian Benedict och forskningscentret SciLifeLab.

- Det är också intressant är att vi såg förändringar i just fettvävnadens DNA-metylering. Samma gener har även visat sig ha förändrad genreglering i fettväven vid tillstånd som fetma och typ-2 diabetes. Epigenetiska förändringar tros kunna utgöra ett sorts minne för hur ämnesomsättningen ska fungera över längre tidsperioder. Vi tror därmed att de förändringar vi har observerat i denna studie kan utgöra en pusselbit i vår fortsatta kartläggning av hur kroniskt störd sömn och dygnsrytm kan påverka risken för att utveckla fetma, säger Jonathan Cedernaes.

Vidare analyser av bland annat gen- och proteinuttryck visade att svaren till följd av vakenheten skiljde sig åt mellan muskel- och fettvävnaden. Perioden med vakenhet simulerar den vakenhet som en skiftarbetare som jobbar natt utsätts för. En möjlig förklaring till vävnadernas olika svar är att denna vakenhet påverkar vävnadernas dygnsrytmer olika, så att de hamnar ur fas med varandra. Detta är något som vi även fann stöd för i denna liksom i en tidigare studie.

- I studien såg vi molekylära tecken på att fettvävnaden vid sömnbrist försöker öka fettinlagringen, medan muskelvävnaden uppvisar tecken på ökad nedbrytning, med en samtidig minskad förmåga att utnyttja det cirkulerande blodsockret. I linje med detta fann vi slutligen även att känsligheten för blodsocker var försämrad. Sammantaget kan dessa förändringar utgöra en delförklaring för varför störd sömn och skiftarbete ökar risken för ofördelaktig viktuppgång liksom för typ-2 diabetes, säger Jonathan Cedernaes.

Forskarna har bara studerat effekten av en natts sömnbrist, och vet därmed inte hur olika typer av sömnbrist skulle ha påverkat deltagarna.

- Det ska bli intressant att utröna i vilken mån en eller flera nätter med normal sömn kan normalisera de förändringar som sömnbrist ger i ämnesomsättningen. Även kost och träning har visat sig kunna förändra DNA-metyleringen och kan möjligen användas för att motverka hur sömnbrist inverkar på vår ämnesomsättning, säger Jonathan Cedernaes.

För mer information, var god kontakta:
Jonathan Cedernaes, forskare och läkare vid neurovetenskapliga institutionen, Uppsala universitet. Mobiltelefon: +1-312-866-0125, e-post: jonathan.cedernaes@neuro.uu.se
eller
Cecilia Yates, Press information officer at neurovetenskapliga institutionen, Uppsala universitet. Mobiltelefon: +46 (0)704-334801, e-post: cecilia.yates@neuro.uu.se

Cedernaes et al. Acute sleep loss results in tissue-specific alterations in genome-wide DNA methylation state and metabolic fuel utilization in humans. Science Advances. 2018;4:eaar8590. (in press)

Forskarna finansieras av AFA Försäkring, the Novo Nordisk Fonden, SciLifeLab (WABI och Swedish metabolomics center), Hjärnfonden, Vetenskapsrådet och Åke Wibergs Stiftelse.