Rev Med Chile 2011; 139: 932-940

ARTÍCULO DE REVISIÓN

 

La reducción del sueño como factor de riesgo para obesidad

Sleep deprivation as a risk factor for obesity

 

Rodrigo A. Chamorro^1,a, Samuel A. Durán¹, Sussanne C. Reyes ^1,a, Rosemarie Ponce^1,b, Cecilia R. Algarín¹, Patricio D. Peirano¹

¹Laboratorio de Sueño, Instituto de Nutrición y Tecnología de los Alimentos (INTA), Universidad de Chile, Santiago, Chile.
^aNutricionista; programa de Doctorado Nutrición y Alimentos, Universidad de Chile; Becario CONICYT.
^bNutricionista; programa de Magíster en Ciencias de la Nutrición, INTA, Universidad de Chile.

Dirección para correspondencia

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Nocturnal sleep patterns may be a contributing factor for the epidemic of obesity. Epidemiologic ana experimental studies have reported that sleep restriction is an independent risk factor for weight gain and obesity. Moreover, sleep restriction is significantly associated with incidence and prevalence of obesity and several non-transmissible chronic diseases. Experimental sleep restriction is related to altered plasma leptin and ghrelin concentrations. Both hormones are directly related to appetite and satiety mechanisms. Also, a higher activity of the orexin/hypocretin system has been reported, as well as changes in glucose metabolism and autonomic nervous system. Some studies indicate that these endocrine changes could be associated with a higher diurnal food intake and preference for energy- dense foods. All these changes could result in a positive energy balance, leading to weight gain and a higher obesity risk in the long-term. The present article summarizes the epidemiologic and experimental evidence related to sleep deprivation and higher obesity risk. The possible mechanisms are highlighted.

Keywords: Ghrelin; Leptin; Obesity; Sleep deprivation.

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La obesidad (OB) es un problema relevante de salud pública en todos los grupos etéreos y una epidemia en todo el mundo¹. En la población infantil, su prevalencia y severidad continúa en aumento, al igual que sus comorbilidades, en particular, las secuelas que involucran los sistemas nervioso central, cardiovascular y metabólico^2,3. Su prevención resulta un problema urgente, siendo las estrategias alimentario-nutricional y/o de actividad física los principales focos abordados para dicho propósito. Sin embargo, análisis recientes de intervenciones en dichos factores indican éxito principalmente a corto plazo^4,5.

En este contexto, diversos estudios respaldan la hipótesis que sostiene que la cantidad y calidad del sueño nocturno serían factores relevantes relacionados con la OB^6,7. Actualmente, la población de países industrializados ha disminuido su cantidad de sueño nocturno⁸. Datos estadounidenses muestran que los adultos han reducido entre 1 y 2 horas su cantidad de sueño y más de un tercio de los adultos jóvenes refieren dormir < 7 horas⁸, fenómeno igualmente reportado en niños y adolescentes^9,10.

Lo anterior es relevante, pues diversos estudios han indicado que la disminución de la cantidad de sueño nocturno sería un factor de riesgo para ganancia de peso y desarrollo de OB en adultos y niños^11,12. La presente revisión pretende resumir la evidencia epidemiológica y experimental que respalda el rol del sueño en la OB, con especial énfasis en los mecanismos en los que se sustenta la evidencia actual.

La epidemia de obesidad

La OB es una patología compleja, resultante de la interacción de factores genéticos y ambientales¹³. Reconocida como una epidemia mundial por la Organización Mundial de la Salud (OMS), afecta con particular severidad a la población de países en desarrollo y de menor nivel socioeconómico¹³.

Los datos de prevalencia indican que el problema a nivel mundial es relevante¹⁴. La estimación de prevalencia de sobrepeso (índice de masa corporal [IMC] 25-29,9) y de OB (IMC > 30) en EE.UU. de Norteamérica es de 68 y 32,2%, respectivamente¹⁵. Aún cuando algunos reportes muestran una estabilización, otros autores indican que el porcentaje de individuos que presentan grados más severos de OB podría mantener una tendencia al alza¹⁶. En Chile, la prevalencia de OB al año 2004 en niños pre-escolares era de 20,1%, muestra una tendencia creciente (período 2002-2004) y un incremento en función de la edad^17,18; en escolares se ha observado una tendencia similar¹⁹ (Figura 1).

Figura 1. Prevalencia de Obesidad (P/ T>2D.S., según NCHS/OMS) en escolares (1o año básico) chilenos, período 1997-2008. La prevalencia en los años 1997 y 2008 fue 14,4 y 20,8%, respectivamente [Fuente: Junta Naciona de Auxilio Escolar y Becas (JUNAEB), Julio 2010].

La importancia de la prevención de la OB es relevante, particularmente a edades tempranas²⁰. La OB implica un alto costo directo e indirecto para el individuo y la sociedad, y en población pediátrica se asocia a diversas comorbilidades endocrinas, metabólicas y a un mayor riesgo de OB en la adultez²¹. Asimismo, es una condición que determina un elevado costo para los sistemas de salud¹⁴.

Cambios en una sociedad de "24 horas"

Uno de los cambios comportamentales que se han observado en sociedades industrializadas ha sido la disminución de las horas destinadas al sueño nocturno²². La disponibilidad de la luz eléctrica, aparatos tecnológicos, mayor demanda laboral, turnos laborales y viajes transmeridianos, se han asociado con este fenómeno²². A modo de ejemplo, adolescentes de distintas culturas utilizan la televisión y el computador diariamente y por períodos prolongados, con el consiguiente retraso en el inicio del período de sueño y reducción del mismo^23,24. Se ha demostrado que la "cultura de la somnolencia", socialmente aceptada, se asocia con menor rendimiento cognitivo, mayor riesgo de accidentabilidad²⁵ y desmedro del estado de salud²². Se ha propuesto que la pérdida del orden temporal interno, por ejemplo entre los patrones de sueño-vigilia y alimentación-ayuno, podría resultar en alteraciones metabólicas tempranas conducentes a desórdenes como la OB^26,27.

El sueño y sus estados

Típicamente, el sueño se divide en dos estados: sueño REM (SREM) y sueño no-REM (SNREM), los que ciclan continuamente a través de un período de dormir²⁸. Cada estado de sueño representa un modo de funcionamiento cerebral que involucra al conjunto del organismo, y el "gold standard" para su estudio en seres humanos lo constituye el registro polisomnográfico (PSG). Durante el SREM (acrónimo anglosajón de rapid eye movement), además de la actividad electroencefalográfica (EEG) que lo caracteriza, también ocurren movimientos oculares rápidos y atonía muscular. Este estado de sueño ha sido asociado con regulación del desarrollo del sistema nervioso, aprendizaje y presencia de ensoñaciones²⁸.

En base a la actividad EEG, el SNREM se sub-divide en 3 etapas (NI, N2 y N3)²⁹ que en orden creciente reflejan la integración del conjunto del encéfalo en frecuencias progresivamente más lentas. La etapa más profunda N3, se vincula con la restauración somática y la regulación de la liberación hipofisiaria de hormona de crecimiento³⁰.

El sueño, tal como la dieta y la actividad física, tiene un rol clave en el crecimiento, desarrollo y mantención del estado de salud, pues participa, entre otros, en la regulación de procesos de aprendizaje, desarrollo cerebral, restauración somática y diversos patrones endocrinos³¹. El principal factor modificador de la cantidad de sueño es la edad³² y, no obstante la gran variabilidad interindividual, existen referencias respecto de la cantidad diaria para los diferentes rangos etáreos³². Así, las horas recomendadas que un(a) menor de 5 años debiera dormir son no menos de 11, para disminuir progresivamente en función de la edad a no menos de 10, 9 y 8 en escolares, adolescentes y adultos, respectivamente³³.

Entre otros, la actividad metabólica es un proceso modulado a través del sueño. En comparación con la vigilia, el metabolismo energético cerebral (tasa metabólica) disminuye y se modifica en función de sus estados³⁴; el consumo de glucosa cerebral es mayor durante la vigilia y el SREM, mientras que alcanza su menor nivel en las etapas profundas del SNREM³⁵. Consecuentemente, cambios en la organización temporal (distribución a través del período de sueño) o en la cantidad de sus estados podría resultar en alteraciones metabólicas; en este sentido, un estudio reciente demostró que la etapa N3 de SNREM tendría un rol calve en la regulación del metabolismo de glucosa³⁶.

Evidencia epidemiológica que asocia al sueño con la OB

Además del patrón de ingesta calórica y actividad física, diversos estudios han identificado otros factores involucrados en la epidemia de OB³⁷. Datos observacionales y experimentales recientes brindan respaldo a la hipótesis que sostiene que un inadecuado patrón de sueño (cantidad, calidad, horario) podría contribuir a alteraciones metabólicas tempranas, conducentes a mayor ganancia de peso y riesgo de OB en diversos grupos etáreos¹¹.

La evidencia al respecto se basa en la coincidencia entre el notable aumento en las cifras de OB/sobrepeso y el aumento en la prevalencia de la llamada "deuda de sueño", caracterizada por el menor tiempo destinado a dormir diariamente y mantenido crónicamente³⁸. Estudios epidemiológicos en distintas poblaciones han mostrado que una menor cantidad de sueño se asocia negativamente con el IMC, y determina un mayor riesgo para OB³⁹.

Precisamos que se ha reportado una relación en forma de "U" entre la cantidad de sueño y el IMC en adultos, pues la mayor cantidad de sueño también se asociaría con mayor riesgo para OB⁴⁰. Estos resultados, sin embargo, podrían reflejar la existencia de trastornos del sueño y no necesariamente el efecto de la cantidad sueño sobre el peso corporal; cabe recordar que la prevalencia de ciertos trastornos del sueño aumenta en función de la edad⁴¹.

Una asociación inversa entre cantidad de sueño y riesgo para OB ha sido puesta en evidencia en distintos grupos etáreos⁴². Un estudio de una muestra de 6.800 niños y niñas de 5-6 años, encontró que la prevalencia de OB y el porcentaje de grasa corporal disminuyeron a mayor duración de sueño, y que el riesgo para ser obeso fue menor (OR 0,45, [IC: 0,28-0,75]) en aquellos niños que cumplieron con sus horas de sueño recomendadas⁴³.

Estudios prospectivos en niños han confirmado dichos resultados^44,45. Touchette et al⁴⁶, recabaron anualmente información sobre el patrón de sueño y el riesgo para OB en una muestra de 1.138 niños entre los 2,5 y 6 años de edad, encontrando que quienes durmieron mantenidamente menos de lo recomendado (< 11 h), tuvieron mayor riesgo para ser obesos en la niñez temprana⁴⁶. Más aún, una menor cantidad de sueño a los 10 años de edad aumentó el riesgo de desarrollar OB en la adultez (a los 30 años), aún después de controlar por diversos factores confundentes⁴⁷.

Un número reducido de estudios han confirmado esa relación utilizado métodos de registro objetivos, mediante la actigrafía (permite registrar la actividad motora e inferir a través de dicha información, los períodos de sueño y de vigilia durante períodos de tiempo prolongados)⁴⁸ o registro PSG. Una investigación que involucró a 519 niños de 7 años de edad, demostró que menos de 9 horas de sueño fue un factor de riesgo para presentar sobrepeso/OB y, además, se asoció a un incremento de 3,3% en la grasa corporal⁴⁹. En un grupo de 383 adolescentes se reportó una de las asociaciones más potentes entre estas variables: el riesgo para OB entre 11 y 16 años de edad se incrementó 5 veces por cada hora menos de sueño¹²; investigaciones en poblaciones adulta y adulta-mayor han sido consistentes con dichos hallazgos^50,51.

La información referida al efecto de la organización de los estados de sueño es menos abundante y consistente. Hace más de tres décadas, algunos estudios ya habían reportado una asociación positiva entre cantidad y porcentaje de SREM y peso corporal en adultos⁵². Más recientemente, Liu et al⁵³ mostraron que el z-score de IMC se asoció negativamente con la cantidad y eficiencia de sueño en niños entre 7 y 17 años −coincidente con hallazgos epidemiológicos previamente descritos−, en particular, con una menor cantidad de SREM y reducida densidad de movimientos oculares rápidos en obesos, pero sin diferencias en relación al SNREM⁵³. Esos datos se ven confundidos por la inclusión de sujetos con trastornos emocionales (particularmente, depresión y ansiedad) y un grupo control reducido.

Los cambios en la organización de los estados de sueño, como consecuencia de una restricción y/o detrimento de la calidad del sueño, sugieren que dicha organización podría relacionarse con los mecanismos que median el efecto de la restricción del sueño sobre la ganancia de peso y la OB. Se debe considerar que en su gran mayoría los hallazgos epidemiológicos provienen de la evaluación subjetiva de la cantidad y/o calidad de sueño; en población pediátrica estos provienen de cuestionarios y/o del auto-reporte materno^43,46. No obstante, diversos meta-análisis han sustentado la evidencia, particularmente en población pediátrica^54,55 y adultos jóvenes³⁹. Finalmente, la mayoría de los estudios han evaluado esta relación con un diseño transversal, impidiendo evaluar el efecto del patrón de sueño sobre la ganancia de peso o el riesgo OB en el desarrollo, o aproximarse a una relación de causalidad.

Potenciales mecanismos

A la fecha, se desconocen los mecanismos biológicos precisos que median esta relación⁵⁶. No obstante, diversos estudios realizados en modelos animales y seres humanos han propuesto algunos⁵⁶ (Figura 2). Estos podrían conducir a estimulación de la apetencia, mayor ingesta energética y ganancia de peso temprana.

Figura 2. Potenciales mecanismos que relacionan menor cantidad de sueño con ganancia de peso y obesidad. Una menor cantidad de sueño podría resultar en: a) aumento de la concentración plasmática de grelina y de la actividad del sistema orexinérgico hipotalámico, y disminución de leptina, b) menor sensibilidad y mayor resistencia insulínica (Rl), c) mayor actividad del sistema nervioso autónomo (SNA) y d) cambios en la organización de los estados de SREM y SNREM; además, una menor cantidad de sueño podría resultar en mayor somnolencia y sensación de fatiga diurnas, mayor actividad del eje HHA, y menor gasto energético. El conjunto de estos cambios podría contribuir a mayor ganancia de peso y riesgo para OB. El rol potencia de los estados de sueño sobre el gasto energético y el metabolismo glucídico es una arista menos explorada a la fecha (línea punteada) [HHA: Hipotálamo-hipófisis-adrenal].

a)      Regulación neuroendocrina y apetito-saciedad

Se ha propuesto que la relación entre sueño y OB podría relacionarse con un desbalance en el patrón de patrones neuroendocrinos reguladores del apetito y el balance energético⁵⁷.

En una muestra de 11 hombres adultos sanos, expuestos a una restricción (4 horas por 6 noches) y extensión del sueño nocturno (12 horas por 6 noches), la concentración plasmática de leptina disminuyó significativamente y la amplitud de su variación dentro de las 24 horas fue 20% menor cuando los sujetos permanecieron en cama sólo 4 horas/noche⁷⁰. Un estudio posterior confirmó estos hallazgos además de mostrar un incremento de grelina (18%), utilizando un diseño cross-over, y no obstante reemplazar la ingesta calórica por una infusión constante de glucosa⁵⁸. Además, estas modificaciones endocrinas se asociaron con una mayor sensación de hambre y apetito diurnos (medido en una escala análoga visual), particularmente por alimentos ricos en energía y carbohidratos⁵⁸. Otros autores han mostrado que bastaría una sola noche de privación de sueño para que la concentración plasmática de grelina y la sensación de hambre diurnas aumenten significativamente⁵⁹.

Consistente con esos cambios neuroendocrinos, hombres expuestos a una restricción del sueño presentan una mayor ingesta alimentaria (además de un menor gasto energético relacionado a la actividad física) en condiciones de laboratorio⁶⁰, hallazgos confirmados en un estudio previo⁶¹, pero no en otro⁶²; la divergencia en los resultados probablemente se relaciona a disímiles características de los participantes y un pequeño tamaño mues-tral. Un estudio epidemiológico de una muestra de 1.024 adultos reportó que una cantidad de sueño reducida (< 8 horas/noche) se asoció con menor leptinemia (15,5%) y mayor grelinemia (14,9%)⁶³, resultados confirmados posteriormente⁶⁴.

Hallazgos en modelos animales que muestran que la regulación del sueño se afecta durante el desarrollo de OB, sugieren que los mecanismos regulatorios del sueño-vigilia y el peso corporal podrían entrecruzarse⁶⁵. La restricción de sueño podría estar asociada con una modificación de péptidos hipotalámicos reguladores del apetito/ saciedad, en particular al sistema neuropéptido orexina⁶⁶. Este sistema se expresa en el hipotálamo lateral y posterior, una región cerebral clásicamente relacionada con el control del apetito y que evoca la conducta de alimentación en animales⁶⁷, e inerva áreas cerebrales involucradas en la regulación del ciclo sueño-vigilia (CSV) y del sistema nervioso autónomo (SNA)⁶⁸. La privación de sueño aumenta la actividad del sistema orexinér-gico, lo que podría promover un mayor tono del sistema nervioso simpático (SNS) y aumentaría la actividad de grupos neuronales estimuladores del apetito (mediados por neuropéptido Y) en el núcleo arcuato hipotalámico⁶⁹.

Los estudios de restricción experimental de sueño sugieren que una alteración de los mecanismos neuroendocrinos relacionados al balance apetito/saciedad, podrían subyacer los efectos del acortamiento del sueño en la ganancia de peso.

Dado que la restricción aguda no es sostenible en el tiempo, es poco evidente de qué forma esos cambios (evidenciado en un reducido número de sujetos) podrían corresponderse con una condición crónica de restricción del sueño, como sería la esperable a nivel poblacional.

b)      Metabolismo glucídico

Spiegel et al., evaluaron a voluntarios jóvenes en una restricción de sueño de 4 h/noche durante 6 noches consecutivas⁷⁰ y observaron una disminución de la tolerancia a la glucosa (40%), como consecuencia de una menor utilización y menor respuesta de insulina aguda a la glucosa⁷⁰; estudios posteriores han mostrado resultados concordantes⁷¹. Investigaciones experimentales recientes han mostrado que la restricción parcial de sueño aumenta la concentración plasmática de insulina e IGF-1⁷², y disminuye la sensibilidad insulínica, luego de tan sólo una noche de restricción de sueño en adultos sanos⁷³, evidencia apoyada por estudios en roedores⁷⁴.

Además del efecto de la modificación en la cantidad del sueño, cambios en la organización de sus estados podrían modificar la homeostasis de la glucosa. En este sentido, Tasali et al, mostraron que la privación selectiva de la etapa N3 del SNREM durante tres noches y sin alterar la cantidad de sueño, redujo notablemente la sensibilidad insulínica y la tolerancia a la glucosa, induciendo cambios similares a los de un estado pre-diabético³⁶. Si bien esa alteración es aguda y en sujetos de sexo masculino, los datos sugieren que la calidad del sueño (en particular la modificación de etapas profundas de SNREM), afecta negativamente los mecanismos que participan en la regulación del metabolismo glucídico. En un contexto de largo plazo, dichos cambios podrían afectar tempranamente su tolerancia y contribuir a mayor riesgo para DM2⁷⁵, aún cuando faltan estudios que confirmen esos hallazgos y lo hagan en un período más prolongado de tiempo. Interesantemente, Chaput et al, mostraron que el riesgo ajustado para la incidencia de DM2 y alteración temprana de la tolerancia a la glucosa fue mayor en adultos con una disminuida cantidad de sueño (menos de 7 horas)⁷⁶.

c)      Regulación del SNA

El CSV es el mayor modulador de la actividad autonómica; a modo de ejemplo, el SNREM se asocia con una disminución del SNS y un incremento del tono SNPS respecto de la vigilia⁷⁷, cambios que se revierten parcialmente durante el SREM⁷⁸. En este sentido los cambios en la cantidad o calidad del sueño podrían manifestarse en modificaciones de la regulación del SNA.

Tanto en adultos normotensos⁷⁹ e hipertensos⁸⁰, se ha observado que la restricción del sueño aumenta significativamente la presión arterial y la actividad del SNS. Además, la fragmentación del sueño se asocia con un incremento de la actividad adrenocortical y del SNS, cambios que se asocian con una disminución de la sensibilidad a la insulina y de la eficacia de la glucosa⁸¹. Por otro lado, la restricción experimental del sueño a 4h/ noche determina una mayor actividad del SNS y concentración de cortisol plasmático (Figura 2)⁷⁰. La hiperactividad simpática y la hipercortisole-mia podrían contribuir a afectar negativamente el metabolismo glucídico y mediar los cambios observados en la regulación de leptina e insulina en tejidos periféricos¹⁰.

Finalmente, la mantención de un balance energético positivo consecuencia de la restricción de sueño, podría ser consecuencia de un mayor nivel de somnolencia, fatiga (contribuyendo a mayor sedentarismo) e ingesta calórica diurnas (a partir de alimentos energéticamente densos). Existe escasa evidencia para sustentar algunos de esos cambios comportamentales^60-62, requiriéndose estudios experimentales prolongados para confirmar esa hipótesis.

Conclusiones

Una de las modificaciones comportamentales, cada vez más prevalentes globalmente, es la reducción del tiempo destinado al sueño nocturno. La evidencia actual respalda la hipótesis de que este cambio afecta negativamente la regulación del peso corporal y constituye un factor de riesgo independiente para OB. Consecuentemente, en-fatizar la relevancia del sueño podría constituir un factor con impacto potencial a nivel de salud pública en la prevención de la OB. Se hacen necesarios estudios longitudinales en distintos grupos etáreos, corroborar la evidencia experimental y, particularmente, ensayos clínicos controlados que permitan esclarecer una relación causal.

Agradecimientos. Se agradece a Juliana Kain por su ayuda en la elaboración de la Figura 1.

 

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Financiamiento: Proyecto Fondecyt 1110513.

Recibido el 2 de agosto de 2010, aceptado el 11 de abril de 2011.

Correspondencia a: Rodrigo A. Chamorro Meló. Laboratorio de Sueño INTA, Universidad de Chile. Avda. El Líbano 5524, Macul Santiago, Chile. Tel: (56-2)9781447. Fax: (56-2)2214030. E-mail: rchamorro@inta.uchile.cl