Melatonin, đồng hồ sinh học và giấc ngủ

Đồng hồ sinh học vận hành giấc ngủ thế nào? Vì sao rối loạn lại gây mất ngủ? và “Chỉnh” lại đồng hồ cơ thể khi bị rối loạn như thế nào?

Nhịp ngày đêm và đồng hồ sinh học

Có bốn nhịp sinh học (1) nhịp ngày đêm (circadian rhythm) chu kỳ 24 giờ bao gồm nhịp điệu sinh lý và hành vi như ngủ; (2) nhịp điệu ngày (diurnal rhythm) nhịp sinh học đồng bộ ngày và đêm; (3) nhịp sinh học ngắn (ultradian rhythm) ngắn và tần suất cao nhịp ngày đêm; (4) nhịp sinh học dài (infradian rhythm) dài hơn 24 giờ, như chu kỳ kinh nguyệt.

Nhịp sinh học ngày đêm là quan trọng nhất điều hành hoạt động trong 24 giờ của cơ thể, chi phối các quá trình sinh hóa, sinh lý, hành vi của cơ thể như ngủ, thức, ăn uống và điều chỉnh nhiệt độ cơ thể. Nhịp ngày đêm này được vận hành nhờ một đồng hồ sinh học (body biologic clock) gồm hai nhóm tế bào thần kinh (neuron) ở hệ thần kinh trung ương là (1) các neuron của nhân trên giao thoa thị giác (suprachiasmatic nucleus) nằm ở vùng dưới đồi (hypothalamus) và (2) các neuron ở nhân đáy não. Các tế bào thần kinh này có liên quan đến giấc ngủ sâu, sự mệt mỏi thể xác và giấc ngủ mắt chuyển động nhanh (rapid eye movement, REM). Khi các neurron liên quan đến giấc ngủ REM bị mất đồng bộ, con người sẽ bị rối loạn, khó hay mất ngủ.

Tổng quan về giấc ngủ

Một giấc ngủ bình thường có 4 giai đoạn: (1) Ngủ mắt không rung1 (non-rapid eye movement, NREM1) là giai đoạn bắt đầu vào giấc ngủ, và có thể coi là giai đoạn ngủ ít nhất. Giai đoạn này ngắn khoảng 5-10 phút, được xem là chuyển tiếp giữa trạng thái tỉnh và trạng thái ngủ. Não bộ sản sinh sóng theta biên độ cao tần số thấp; (2) Ngủ mắt không rung 2 (NREM 2) kéo dài khoảng 20 phút. Bắt đầu giảm nhận thức môi trường xung quanh, giảm thân nhiệt. Nhịp thở và nhịp tim đều hơn. Não sản sinh hàng loạt các các đợt sóng não có nhịp nhanh; (3) Ngủ mắt không rung 3 (NREM 3) Đây cũng là giai đoạn chuyển tiếp giữa ngủ nông và ngủ sâu. Cơ thể bắt đầu có sự giãn lỏng cơ bắp, giảm huyết áp, nhịp thở. Giấc ngủ sâu bắt đầu.

Trong suốt giai đoạn này, con người giảm phản ứng với tiếng ồn, tác động từ môi trường xung quanh. Lúc này não sản sinh các sóng delta, nên giai đoạn này còn được gọi là giấc ngủ delta. Các nghiên cứu trước đây cũng chỉ ra rằng, đái dầm, mộng du thường xảy ra trong giai đoạn ngủ sâu này; và (4) Ngủ mắt rung nhanh (REM). Đây là giai đoạn não hoạt động tích cực hơn. Mắt chuyển động nhanh, Cơ thể thả lỏng và trở nên bất động. Các giấc mơ xuất hiện. Giấc ngủ REM còn được gọi là giấc ngủ trái nghịch (paradoxical sleep) vì não và các hệ cơ quan khác hoạt động nhiều hơn, trong khi các cơ lại thả lỏng và hầu như ngừng hoạt động.

Cần lưu ý, giấc ngủ không tiến triển theo thứ tự các giai đoạn 1,2,3,4. Thông thường, giấc ngủ bắt đầu giai đoạn 1 và tiến triển vào giai đoạn 2 và 3; nhưng khi đã ngủ ở giai đoạn 3 nó lại quay giai đoạn 2 trước khi đi vào REM, và khi REM kết thúc, cơ thể lại quay trở lại giai đoạn 2. Chu kỳ ngủ như thế được lập đi lập lại 4-5 lần trong một đêm.

Bốn loại rối loạn giấc ngủ

* Mất ngủ (insomnia) không ngủ ngon ban đêm. Nguyên nhân thường là stress, lo lắng, phiền muộn, sức khoẻ kém, uống trà, cà phê, đồ uống có gas trước khi ngủ…

* Ngưng thở khi ngủ (sleep apnea) nhịp thở của bạn bị dừng lại giây lát gây thức giấc. Dù người bị hội chứng ngưng thở khi ngủ thường không nhớ, không nhận thức được, tuy nhiên nó ảnh hưởng lớn đến chất lượng giấc ngủ, làm mệt mỏi, kiệt sức vào ngày hôm sau.

* Hội chứng chân không yên (restless legs syndrome RLS) chân tay thường xuyên cử động trong khi ngủ vào ban đêm làm trằn trọc, suy nghĩ, không thoải mái hay đau nhức khó chịu.

* Chứng ủ rũ (narcolepsy) rối loạn giấc ngủ ban đêm khiến cảm thấy buồn ngủ ban ngày. Người bị chứng ủ rũ thường có những cơn buồn ngủ ập đến ngay cả khi mình đang nói chuyện, học tập, làm việc hoặc lái xe.

Tuyến tùng, melatonin và giấc ngủ

Tuyến tùng, pineal gland, epihysis, được đặt tên vì có hình dáng như trái tùng (pinecone shape), nằm ở trung não.

Tuyến tùng chứa chủ yếu là tế bào pinealocytes, là các neuron chế tiết hóc-mon melatonin, và các tế bào thần kinh đệm, neuron hỗ trợ và truyền thông tới các neuron khác. Vì có vai trò quan trọng trong hoạt động của đồng hồ sinh học và với giấc ngủ, cơn cơn mơ nên tuyến tùng được mệnh danh là “con mắt thứ ba” (the third eye), có liên hệ với thần học và sự tập trung, và triết gia người Pháp Rene Descartes cho rằng linh hồn con người nằm ở tuyến tùng.

Hóc-môn melatonin chế tiết từ tuyến tùng là chìa khóa của đồng hồ cơ thể điều hành các nhịp sinh học của cơ thể như thức, ngủ, mệt, mỏi, nhịp thở, tần số tim, nhu động ruột…trong ngày. Lượng melatonin được sinh tổng hợp tỷ lệ nghịch với lượng ánh sáng con người tiếp xúc: melatonin được sinh tổng hợp nhiều khi trời tối. Do có vai trò quan trọng trong giấc ngủ, nhiều thầy thuốc có cho bổ sung bổ sung melatonin như là thuốc, thực phẩm chức năng hỗ trợ giấc ngủ "tự nhiên".

Tuyến tùng còn có tác dụng trên (1) Chuyển hóa xương. Phụ nữ mãn kinh do tuyến tùng suy yếu dễ bị loãng xương hơn người trẻ. Đã có nghiên cứu bổ sung melatonin uống để chống loãng xương sau mãn kinh, (2) Sức khoẻ tinh thần. Thiếu ngủ có thể gây ra hoặc tồi tệ hơn một số bệnh tâm thần và ngược lại rối loạn tâm thần cũng có thể làm khó ngủ. Nhiều nhà nghiên cứu cho rằng sự thay đổi chế tiết melatonin là nguyên nhân gây ra những rối loạn tâm thần liên quan đến tiếp cận ánh sáng, mùa thời tiết; (3) Ảnh hưởng lên chức năng sinh dục. Melatonin tác dụng trên khả năng chế tiết các hóc-môn hướng sinh dục của tuyến yên điều chỉnh sự phát triển của buồng trứng, tinh hoàn và các chức năng sinh dục khác như rụng trứng, kinh nguyệt; (4) Định vị không gian, tư thế. Chứng jet lag khi đi máy bay là do rối loạn tuyến tùng.

Bốn bước ổn định giấc ngủ

GS Mark Wu, ĐH Harvard, chuyên gia thần kinh cho rằng giấc ngủ chịu ảnh hưởng của gen di truyền, môi trường sống và thói quen của con người cho nên có tính cá biệt. Theo GS Charles Czeisler, khoa Y ĐH Harvard, ánh sáng tự nhiên của môi trường sống sẽ điều hòa việc chế tiết melatonin, hóc-môn “điều tiết” chuyện thức-ngủ. Vì thế, con người thường dậy sớm mùa hè do mặt trời mọc sớm hơn các mùa khác trong năm.

Theo GS Helene Emsellem, để chỉnh lại đồng hồ sinh học, ổn định giấc ngủ cần lưu ý bốn bước sau: (1) Thức dậy buổi sáng vào một giờ nhất định suốt cả tuần, kể cả ngày nghỉ, (2) Khi đã thức thì phải tránh bóng tối bằng cách bật đèn sáng, đứng dậy ngay và đặt chân xuống sàn nhà. Tốt nhất nên dạo bộ hoặc tập thể dục ngoài trời, (3) Tạo điều kiện để có giấc ngủ ổn định: không sử dụng các chất kích thích (trà, cà phê, rượu, thuốc lá…), không họat động thể lực với cường độ cao, tắt tivi, internet, điện thoại, có thể nghe những bản nhạc du dương, êm ái…và (4) Trong vài trường hợp, có thể dùng melatonin và chất tương tự theo đúng chỉ dẫn của bác sĩ chuyên khoa.

Thay lời kết

Ngủ đứng vị trí thứ hai trong “tứ khoái”. Giấc ngủ cũng là vấn đề quan trọng của sức khỏe, liên hệ mật thiết với sự ổn định của nhịp sinh học ngày đêm do “đồng hồ cơ thể” điều hành. Rối loạn giấc ngủ, đặc biệt mất ngủ là một vấn đề y học lớn hiện nay. Hiệp hội Ngủ Hoa Kỳ (American Sleep Association) báo cáo rằng khoảng 40% người Mỹ trong độ tuổi từ 20 đến 59 đều có vài lần mất ngủ, và có đến 100.000 trường hợp tử vong xảy ra mỗi năm tại các bệnh viện do những sai sót về y tế do thiếu ngủ.

Dù chúng ta vẫn chưa hiểu hết tất cả mọi thứ về giấc ngủ, nhưng về cơ bản nắm được rằng chức năng “đồng hồ ngủ” của cơ thể chịu ảnh hưởng kết hợp (1) một là các tín hiệu bên ngoài (ánh bình minh, hoàng hôn, ánh sáng nhân tao và nhiệt độ), (2) hai là các tín hiệu nội bộ (như hóc môn, chất truyền dẫn thần kinh và gen di truyền) và (3) ba là các thói quen, hành vi (như trì hoãn mức độ ngủ hoặc mức độ sinh hoạt, vận động). Khi đồng hồ thức/ngủ này bị mất đồng bộ, ví dụ do đi du lịch (jet lag), làm việc về đêm, stress, tăng ca, rối loạn nội tiết … chúng ta có thể “chỉnh lại” (reset) theo nguyên tắc thừa lấy bớt và thiếu thì bù vào.

Giải Nobel Y sinh học 2017 được trao cho ba nhà khoa học Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash và Michael W. Young vì những khám phá về cơ chế phân tử điều khiển nhịp sinh học ngày đêm. Nhờ khám phá về nhịp sinh học ngày đêm, đồng hồ sinh học này chúng ta hiểu được bí ẩn: Tại sao con người cần ngủ? Tại sao giấc ngủ lại diễn ra? và Cách chỉnh lý đồng hồ sinh học khi bị “chạy sai”.

TS.BS TRẦN BÁ THOẠI

Uỷ viên BCH Hội NỘI TIẾT VIỆT NAM