Хороший сон делает гораздо больше, чем просто помогает проснуться отдохнувшим. Во время сна организм запускает выработку гормона роста — важного гормона, который помогает строить мышцы и кости, сжигать жир и поддерживать нормальное развитие.
Именно поэтому спортсмены так ценят качественный сон для восстановления, а подросткам важно высыпаться, чтобы реализовать свой потенциал роста.
Ученые давно знали, что уровень гормона роста повышается во время сна, особенно в глубокой фазе non-REM. Но до сих пор было неясно, как именно мозг управляет этим процессом.
Теперь исследователи из Калифорнийского университета в Беркли обнаружили мозговые цепи, которые регулируют выработку гормона роста во сне. Их работа, опубликованная в журнале Cell, также показала ранее неизвестную систему обратной связи, которая помогает удерживать уровень гормона роста в равновесии.
Это открытие лучше объясняет тесную связь между сном и гормональной регуляцией. В будущем оно может помочь в разработке новых подходов к лечению нарушений сна, связанных с метаболическими заболеваниями, включая диабет, а также с нейродегенеративными состояниями, такими как болезни Паркинсона и Альцгеймера.
Первый автор исследования Синьлу Дин из UC Berkeley объясняет, что раньше связь между сном и гормоном роста в основном изучали через анализы крови во время сна. Теперь же команда напрямую записывала активность нейронов у мышей, чтобы увидеть, что происходит в мозге. По словам Дин, исследование дает базовую схему, на которую можно будет опираться при разработке будущих методов лечения.
Гормон роста важен не только для мышц и костей. Он также участвует в регуляции обмена глюкозы и жиров. Поэтому постоянный плохой сон может повышать риск ожирения, диабета и сердечно-сосудистых заболеваний.
Нервные клетки, которые координируют выброс гормона роста, находятся глубоко в гипоталамусе — древней области мозга, присутствующей у млекопитающих. Среди них есть нейроны, выделяющие гормон GHRH, а также два типа нейронов соматостатина.
Когда гормон роста высвобождается, он активирует нейроны в голубом пятне — области ствола мозга, связанной с бодростью, вниманием, мышлением и реакцией на новые события. Нарушения в этой зоне связывают с разными неврологическими и психиатрическими расстройствами.
Соавтор исследования Дэниел Сильверман говорит, что понимание этой цепи может в будущем указать путь к новым гормональным терапиям. Их цель — улучшить качество сна или восстановить нормальный баланс гормона роста. По его словам, эта система может стать новым способом влиять на возбудимость голубого пятна — подходом, о котором раньше почти не говорили.
Команда работала в лаборатории профессора нейронаук Ян Дан. Исследователи изучали мозговые цепи у мышей: размещали электроды в мозге, стимулировали нейроны гипоталамуса светом и одновременно записывали нервную активность.
Мыши спят короткими промежутками по несколько минут в течение дня и ночи. Это позволило ученым много раз наблюдать, как меняется активность, связанная с гормоном роста, во время разных циклов сна и бодрствования.
С помощью продвинутых методов отслеживания мозговых цепей исследователи выяснили, что два пептидных гормона, регулирующих выброс гормона роста, ведут себя по-разному в зависимости от стадии сна. GHRH стимулирует высвобождение гормона роста, а соматостатин подавляет его.
Во время REM-сна повышаются и GHRH, и соматостатин, что приводит к большему выбросу гормона роста. Во время non-REM-сна картина другая: уровень соматостатина падает, а GHRH повышается умеренно. В итоге получается другой режим гормональной регуляции.
Ученые также обнаружили ранее неизвестный механизм обратной связи с участием голубого пятна.
Когда гормон роста постепенно накапливается во время сна, он стимулирует голубое пятно и подталкивает мозг к бодрствованию. Но если активность голубого пятна становится слишком высокой, оно неожиданно начинает усиливать сонливость.
Сильверман объясняет это как тонко сбалансированную систему: слишком мало сна снижает выброс гормона роста, а слишком много гормона роста, наоборот, может подталкивать мозг к пробуждению. Сон запускает высвобождение гормона роста, а гормон роста затем помогает регулировать бодрствование. Этот баланс важен для роста, восстановления и метаболического здоровья.
Поскольку гормон роста влияет на голубое пятно, которое играет ключевую роль в поддержании дневной бодрости, новая система может быть связана не только с телом, но и с вниманием и другими когнитивными функциями.
Синьлу Дин отмечает, что гормон роста помогает не только строить мышцы и кости и уменьшать жировую ткань. Он также может иметь пользу для мозга, поддерживая общий уровень бодрости после пробуждения.
