Tobacco Smoke Exposure and Sleep: Estimating the Association of Urinary Cotinine With Sleep Quality

Health Promot Chronic Dis Prev Can. 2020 Mar;40(3):70-80. doi: 10.24095/hpcdp.40.3.02.
[Article in English, French]

Abstract

Introduction: A majority of studies on tobacco smoke exposure and sleep quality have relied on self-reported smoking, resulting in potential exposure misclassification and biases related to self-report. The objective of this study was to investigate associations between urinary cotinine, a biological marker of tobacco smoke exposure, and sleep quality measures, including sleep duration, sleep continuity or efficiency, sleep satisfaction and alertness during normal waking hours.

Methods: Using data on a national sample of 10 806 adults (aged 18-79 years) from the Canadian Health Measures Survey (2007-2013), we performed binary logistic regression analyses to estimate associations between urinary cotinine concentrations and sleep quality measures, while controlling for potential confounders. Additionally, we performed ordinal logistic regression to assess the association between urinary cotinine concentrations and increased number of sleep problems.

Results: Overall, 28.7% of adult Canadian survey respondents had urinary cotinine concentrations above the limit of detection (LOD), nd the prevalence of each sleep problem ranged from 5.5% to 35.6%. Elevated urinary cotinine concentrations (quartile 4 vs. <LOD) were associated with significantly higher odds of short or long sleep duration (OR = 1.41; 95% CI: 1.02-1.95; p-trend = .021), trouble falling or staying asleep (OR = 1.71; 95% CI: 1.28-2.27; p-trend = .003), sleep dissatisfaction (OR = 1.87; 95% CI: 1.21-2.89; p-trend = .011), and increased number of sleep problems (OR = 1.64; 95% CI: 1.19-2.26; p-trend = .001). Stronger associations were observed among females compared to males.

Conclusion: Using a biological marker of tobacco smoke exposure, our study contributes to the body of literature of toxic environmental exposures on sleep quality by supporting an association between tobacco smoke exposure and poorer sleep quality. To address the limitations of a cross-sectional study design and to better assess the temporality of tobacco smoke exposure and sleep quality, longitudinal studies are recommended.

Introduction: La majorité des études sur l’exposition à la fumée du tabac et la qualité du sommeil se fondent sur le tabagisme autodéclaré, ce qui peut entraîner des erreurs de classification de l’exposition et des biais liés à l’autodéclaration. L’objectif de cette étude consistait à étudier les associations entre la concentration de cotinine urinaire – un marqueur biologique de l’exposition à la fumée du tabac – et diverses mesures de la qualité du sommeil, soit le temps de sommeil, la continuité ou l’efficacité du sommeil, la satisfaction à l’égard du sommeil et le degré de vigilance durant les heures normales d’éveil.

Méthodologie: À l’aide des données d’un échantillon national de 10806 adultes (âgés de 18 à 79 ans) tiré de l’Enquête canadienne sur les mesures de la santé (2007-2013), nous avons effectué des analyses de régression logistique binaire pour estimer les associations entre concentration de cotinine urinaire et mesures de la qualité du sommeil, en tenant compte des facteurs de confusion éventuels. De plus, nous avons effectué une régression logistique ordinale pour évaluer les associations entre concentration urinaire de cotinine et présence d’un nombre plus élevé de troubles du sommeil.

Résultats: Dans l’ensemble, 28,7 % des répondants à l’enquête ciblant les adultes canadiens présentaient des concentrations de cotinine urinaire supérieures à la limite de détection, et la prévalence de chaque trouble du sommeil variait entre 5,5 % et 35,6 %. Une concentration élevée de cotinine dans l’urine (4e quartile par rapport à une concentration inférieure à la limite de détection) était associée à une probabilité significativement plus élevée d’avoir un temps de sommeil trop court ou trop long (rapport de cotes [RC] = 1,41; IC à 95 % : 1,02 à 1,95; tendance p = 0,021), d’avoir de la difficulté à s’endormir ou à rester endormi (RC = 1,71; IC à 95 % : 1,28 à 2,27; tendance p = 0,003), de ressentir une insatisfaction à l’égard du sommeil (RC = 1,87; IC à 95 % : 1,21 à 2,89; tendance p = 0,011) et de présenter un nombre plus élevé de troubles du sommeil (RC = 1,64; IC à 95 % : 1,19 à 2,26; tendance p = 0,001). Les relations observées étaient plus marquées chez les femmes que chez les hommes.

Conclusion: Notre étude, qui a fait appel à un marqueur biologique de l’exposition à la fumée du tabac, contribue à l’ensemble de la littérature traitant de l’effet de l’exposition aux substances toxiques de l’environnement sur la qualité du sommeil en montrant qu’il existe une relation entre l’exposition à la fumée du tabac et un sommeil de mauvaise qualité. Pour tenir compte des limites inhérentes à la nature transversale du plan d’étude et pour mieux évaluer les effets sur le long terme de l’exposition à la fumée de tabac sur la qualité du sommeil, il est nécessaire de réaliser des études longitudinales.

Keywords: sleep quality; tobacco smoke exposure; urinary cotinine.

Plain Language Summary

Over a quarter of study participants had detectable urinary cotinine levels, indicating that a large proportion of Canadian adults are likely exposed to tobacco smoke actively or passively. Poor sleep quality is a commonly reported problem, with approximately a third of adult survey respondents not meeting the recommended sleep duration guidelines. Elevated levels of urinary cotinine are associated with higher odds of short or long sleep duration, trouble falling or staying asleep, sleep dissatisfaction and overall increased sleep problems. The associations between increased urinary cotinine levels and poor sleep quality were stronger in females compared to males.