The Impact of Sleep deprivation on Animal Health

1. The Impact of Sleep deprivation on Animal Health ผลกระทบจากการนอนหลับไม่เพียงพอที่มีต่อสุขภาพสัตว์

2. การนอนหลับ (Sleep) ระบบประสาทส่วนกลาง การนอนหลับ การพัก(rest) ไม่รู้สึกตัว(coma) รู้สติ สามารถปลุกให้ตื่นได้ หมดสติชั่วคราว

3. NREM sleep ระยะของการนอนหลับ (Stage of sleep) Electroencephalogram (EEG)แบ่งระยะของการนอนหลับออกเป็น 2 ระยะ 2. ระยะที่มีการกลอกของลูกตา (Rapid Eye Movement, REM) 1.ระยะที่ไม่มีการกลอกของลูกตา (Non Rapid Eye Movement, NREM) แบ่งเป็น 4 ระยะย่อย Slow wave sleep (SWS)

4. วงจรการนอนหลับ(Sleep cycle) ตื่นนอน (sleep latency) NREM ระยะ 3 NREM ระยะ 1 NREM ระยะ 2 NREM ระยะ 4 REM NREM ระยะ 3 NREM ระยะ 2

5. ปัจจัยโน้มนำการนอนหลับ (Sleep factor) • อายุ: วัยทารก VS วัยผู้ใหญ่ • การออกกำลังกาย : หลับแบบ SWS ได้นานขึ้น • โภชนาการ: L-tryptophan • สิ่งแวดล้อม : แสง เสียง อุณหภูมิ

6. การนอนหลับไม่เพียงพอ (Sleep deprivation) • ผลกระทบต่อสุขภาพกาย - อ่อนล้า - ง่วงนอน - เป็นโรคง่าย • ผลกระทบต่อสุขภาพจิต - ทักษะการเข้าสังคมลดลง - หดหู่ ซึมเศร้า

7. ขณะนอนหลับ Melatonin light dark retina retina Suprachiasmatic nucleus (SCN) pineal gland 1. การเปลี่ยนแปลงของฮอร์โมนขณะนอนหลับ เปรียบเทียบกับภาวะนอนหลับไม่เพียงพอ Serotonin Melatonin Serotonin Melatonin Wake up Sleep

8. ภาวะนอนหลับไม่เพียงพอภาวะนอนหลับไม่เพียงพอ Melatonin ผลกระทบจาก melatonin ที่ลดลง Cause of sleep deprivation - โรค Alzheimer • ฮอร์โมนต่างๆทำงานผิดปกติ light • โรคกระดูก • แผลในกระเพาะอาหารและลำไส้ • และโรคกรดไหลย้อน Serotonin Melatonin - ปริมาณสารอนุมูลอิสระเพิ่มขึ้น Sleep deprivation

9. ขณะนอนหลับ Growth hormone releasing hormone GHRH ใน hypothalamus • Preoptic area • Acetylcholine • GABA SWS GH 58 % Somatostatin somatostatin GH GH ช่วง SWS Electrical activity ของ NA ใน locus coeruleus REM sleep Acetylcholine ใน brain stem

10. ภาวะนอนหลับไม่เพียงพอภาวะนอนหลับไม่เพียงพอ Growth hormone releasing hormone GH Sleep deprivation GHRH mRNA Somatostatin Electrical activity ของ NA ใน locus coeruleus REM sleep deprivation stress Somatostatin wakefulness GH

11. ภาวะนอนหลับไม่เพียงพอภาวะนอนหลับไม่เพียงพอ ผลกระทบจากปริมาณ GHRH ที่เปลี่ยนแปลงไป - การเจริญเติบโตในเด็กหรือลูกสัตว์จึงช้าลงหรือเจริญไม่เต็มที่ • เหนี่ยวนำภาวะ insulin resistance และโรคเบาหวานชนิดที่สอง

12. ขณะนอนหลับ thyroid hormone ยับยั้งadenylylcyclase ผ่าน MT1 บนผิว thyrotroph melatonin sleep กดการแสดงออกของ ยีนที่ใช้สังเคราะห์ TSH TH TSH การใช้พลังงาน อุณหภูมิร่างกายอบอุ่นคงที่

13. ภาวะนอนหลับไม่เพียงพอภาวะนอนหลับไม่เพียงพอ thyroid hormone Sleep deprivation Prepro-TRH mRNA express TypeII 5'-deiodinase T3 ในสมอง TH ในเลือด(hypothyroxinemia) TSH ผลกระทบจากปริมาณ TH ที่ลดลง • อ่อนเพลีย • หนาวง่าย • เหนี่ยวนำให้เกิดโรคอ้วน

14. ภาวะนอนหลับไม่เพียงพอภาวะนอนหลับไม่เพียงพอ ขณะนอนหลับ Cortisol Sleep deprivation sleep PER1, BMAL1 melatonin melatonin PER1, BMAL1 stressor stressor cortisol cortisol leptin ผลกระทบจากปริมาณ cortisolที่เพิ่มขึ้น - กดการทำงานของระบบภูมิคุ้มกัน • เหนี่ยวนำให้เกิดภาวะ insulin resistance โรคเบาหวานชนิดสอง • โรคอ้วนและโรคหัวใจ - ฮอร์โมน progesterone, testosterone และ estradiolผิดปกติ

15. ขณะนอนหลับ Insulin NREM sleep การใช้ glucose Glucose GH insulin Light NREM REM sleep Glucose การใช้ glucose cortisol somatostatin insulin

16. ภาวะนอนหลับไม่เพียงพอภาวะนอนหลับไม่เพียงพอ Insulin Normal glucose level Chronic sleep deprivation ร่างกายปรับตัว หลั่ง insulin Acute sleep deprivation Glucose การใช้ glucose cortisol, somatostatin Insulin resistance insulin Diabetes type II Glucose ช่วงกลางวัน Glucose tolerance

17. ภาวะนอนหลับไม่เพียงพอภาวะนอนหลับไม่เพียงพอ ขณะนอนหลับ leptinและ ghrelin sleep sympathetic nervous system sympathetic nervous system Sleep deprivation ghrelin ghrelin Melatonin, insulin leptin leptin Melatonin, insulin ผลกระทบจากปริมาณ leptinและ ghrelinที่เปลี่ยนแปลงไป • เป็นปัจจัยโน้มนำให้เกิดโรคอ้วน • เหนี่ยวนำภาวะ insulin resistance และโรคเบาหวานชนิดที่สอง

18. ภาวะนอนหลับไม่เพียงพอภาวะนอนหลับไม่เพียงพอ ขณะนอนหลับ NREM sleep sympathetic sympathetic • Parasympathetic Heart rate Heart rate • Sympathetic 2. การเปลี่ยนแปลงของหัวใจและระบบไหลเวียนโลหิต Cardiac output Cardiac output ขณะนอนหลับเปรียบเทียบกับภาวะนอนหลับไม่เพียงพอ Blood pressure Blood pressure Systemic vascular resistance Systemic vascular resistance

19. ภาวะนอนหลับไม่เพียงพอภาวะนอนหลับไม่เพียงพอ ขณะนอนหลับ REM sleep Parasympathetic Parasympathetic Sympathetic Sympathetic ลดลงและเพิ่มขึ้นเป็นระยะๆ Heart rate Heart rate Cardiac output Cardiac output blood pressure blood pressure อัตราการไหลเวียนเลือดทั่วร่างกาย อัตราการไหลเวียนเลือดทั่วร่างกาย

20. ภาวะนอนหลับไม่เพียงพอภาวะนอนหลับไม่เพียงพอ 1. Hypertension Sleep deprivation sympathetic vessle constrict cardiac output heart rate Venous return Hypertension blood pressure

21. ภาวะนอนหลับไม่เพียงพอภาวะนอนหลับไม่เพียงพอ 2. Coronary heart disease Gherlin Leptin Cortisol glucose ในเลือด Calories intake Fatty acid LDL receptor (liver) Triglyceride และ Cholesterol LDL-Cholesterol

22. LDL-Cholesterol จับกับ endothelium monocyteยึดกับ endothelium แล้วเปลี่ยนเป็น macrophage เพื่อเก็บกิน LDL-cholesterol foam cell endothelitis Atherosclerotic plaque Atherosclerosis Coronary heart disease

23. ขณะนอนหลับ ขณะตื่น • กระตุ้นระบบภูมิคุ้มกัน • Th2, IL-4, IL-5, IL-10, IL-13 • Th1, IL-1, TNF-α • Immunoglobulin 3. การเปลี่ยนแปลงของระบบภูมิคุ้มกันขณะนอนหลับ • White blood cell เปรียบเทียบกับภาวะนอนหลับไม่เพียงพอ • ตอบสนองต่อสิ่งแปลกปลอม • ภายนอกเซลล์ได้ดีกว่า • ตอบสนองแบคทีเรียและ • Intracellular virus ดีกว่า

24. ขณะนอนหลับ สาเหตุที่ระบบภูมิคุ้มกันถูกกระตุ้นมากขึ้นขณะนอนหลับ • กลไกการใช้พลังงานจากกลูโคส: ปริมาณกลูโคสเหลือมากพอ • สำหรับการแบ่งตัวของเซลล์ในระบบภูมิคุ้มกัน • ความเครียด: cortisolลดลง ระบบภูมิคุ้มกันจึงทำงานได้อย่าง • เต็มประสิทธิภาพ • ระดับฮอร์โมน : cortisol, epinephrine และnorepinephrine • ลดลง ขณะที่ growth hormone,prolactin,melatonin และ • leptin มากขึ้น

25. ขณะนอนหลับ • ผลจากการนอนหลับอย่างเพียงพอต่อระบบภูมิคุ้มกัน • ระบบภูมิคุ้มกันสามารถใช้กลูโคสในการสร้างเซลล์ภูมิคุ้มกัน และไซโตไคน์ได้อย่างเต็มที่ • มีปริมาณเซลล์ภูมิคุ้มกันมากพอในการป้องกันร่างกาย • กระตุ้นให้การนอนหลับแบบ NREM ยาวนานขึ้น

26. ภาวะนอนหลับไม่เพียงพอภาวะนอนหลับไม่เพียงพอ • ผลจากการนอนหลับไม่เพียงพอต่อระบบภูมิคุ้มกัน • ผลกระทบโดยตรงต่อไซโตไคน์ Sleep deprivation NREM sleep WBC IL-1, TNF-α IFN-γ T-helper 1

27. ภาวะนอนหลับไม่เพียงพอภาวะนอนหลับไม่เพียงพอ • ผลจากการนอนหลับไม่เพียงพอต่อระบบภูมิคุ้มกัน • ผลกระทบโดยตรงต่อปัจจัยโน้มนำการนอนหลับ Sleep regulatory Substances : IL-1, TNF-α Sleep regulatory Substances : IL-1, TNF-α SWS SWS Possitive feedback Sleep deprivation

28. ภาวะนอนหลับไม่เพียงพอภาวะนอนหลับไม่เพียงพอ • ผลจากการนอนหลับไม่เพียงพอต่อระบบภูมิคุ้มกัน • ผลกระทบโดยอ้อมต่อการทำงานของระบบภูมิคุ้มกัน การใช้กลูโคส ระบบภูมิคุ้มกันขาดพลังงาน ร่างกายตื่นตัว เซลล์ภูมิคุ้มกัน ความเครียดสะสม Cortisol, Norepinephrine, Epinephrine กดการทำงานของระบบภูมิคุ้มกัน

29. ภาวะนอนหลับไม่เพียงพอภาวะนอนหลับไม่เพียงพอ • ผลจากการนอนหลับไม่เพียงพอต่อระบบภูมิคุ้มกัน • ผลกระทบโดยอ้อมต่อการทำงานของระบบภูมิคุ้มกัน Sleep deprivation Melatonin, leptin cortisol กดการทำงานของระบบภูมิคุ้มกัน “ภาวะนอนหลับไม่เพียงพอทำให้ระบบภูมิคุ้มกันมีประสิทธิภาพการทำงาน ลดลง จึงเพิ่มโอกาสในการติดเชื้อ ร่างกายอ่อนแอและเจ็บป่วยได้ง่าย”

30. ตัวอย่างสัตว์ที่ได้รับผลกระทบจากการนอนหลับไม่เพียงพอตัวอย่างสัตว์ที่ได้รับผลกระทบจากการนอนหลับไม่เพียงพอ Thank you for your attention