Badania szczegółowo opisują mechanizm, który powoduje uwalnianie hormonu wzrostu podczas snu. Badanie opisuje, w jaki sposób nocna aktywność mózgu wpływa na funkcje niezbędne dla metabolizmu.
Zespół z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley przeanalizował obwód mózgowy odpowiedzialny za regulację uwalniania hormonu wzrostu podczas snu. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Cell.
Badania opisały mechanizm neuronalny łączący głęboki sen z produkcją tego niezbędnego hormonu.
Według Cell badania wykazały, że uwalnianie hormonu wzrostu, niezbędnego do rozwoju i naprawy tkanek, zależy od zsynchronizowanej aktywności określonych neuronów w podwzgórzu i locus coeruleus. Obszary te odgrywają kluczową rolę w regulacji hormonalnej i czuwaniu.
Odkrycie to wyjaśnia kluczową rolę głębokiego snu w procesie wzrostu i metabolizmu oraz wskazuje, że równowaga między snem a hormonem wzrostu podlega bardziej złożonej regulacji niż dotychczas sądzono.
„Podczas snu mózg wytwarza hormon wzrostu, aby wspomóc rozwój mięśni i kości oraz zmniejszyć ilość tkanki tłuszczowej” – napisali autorzy w komunikacie instytucjonalnym.
Interakcje neuronowe podczas faz snu
Naukowcy zidentyfikowali interakcję między dwoma rodzajami neuronów w podwzgórzu: tymi, które wydzielają hormon uwalniający hormon wzrostu (GHRH), i tymi, które produkują somatostatynę, peptyd hamujący uwalnianie tego hormonu.
Według autorów, podczas snu nie-REM aktywność neuronów GHRH wzrasta umiarkowanie, podczas gdy aktywność neuronów somatostatyny maleje, co ułatwia uwolnienie hormonu wzrostu. Podczas snu REM obie populacje wykazują większą aktywność, ale z przeciwstawnymi skutkami, które utrzymują równowagę hormonalną, zgodnie z wynikami badań.
Po uwolnieniu hormon wzrostu oddziałuje na locus coeruleus, strukturę pnia mózgu związaną z uwagą i funkcjami poznawczymi. Stymulacja tego obszaru przez hormon sprzyja czuwaniu, co tworzy mechanizm sprzężenia zwrotnego regulujący sen i poziom hormonów.
W badaniu opublikowanym w czasopiśmie „Cell” system ten opisano jako „efekt homeostatyczny yin-yang”: sen sprzyja uwalnianiu hormonu wzrostu, a ten z kolei pobudza czujność, co pozwala utrzymać równowagę niezbędną dla zdrowia.
Zaawansowane techniki mapowania obwodu hormonalnego
Zespół kierowany przez Xinlu Ding i Yang Dan wykorzystał zaawansowane techniki u myszy, takie jak optogenetyka, rejestracja neuronów i badania krwi. W mózgach zwierząt wszczepiono elektrody i światłowody, co pozwoliło mierzyć i kontrolować aktywność neuronów za pomocą światła oraz bezpośrednio obserwować związek między snem, czuwaniem i uwalnianiem hormonów. Ponadto badania krwi potwierdziły poziomy hormonów w różnych fazach cyklu snu i czuwania.
Eksperymenty wykazały, że aktywacja neuronów GHRH w podwzgórzu powoduje szybki wzrost poziomu hormonu wzrostu, zgodnie z częstotliwością i czasem trwania bodźca, a efekt ten nasila się podczas snu, zwłaszcza w fazach nie-REM i REM.
Ponadto hamowanie neuronów somatostatyny, zarówno w jądrze łukowatym, jak i okołokomorowym podwzgórza, zwiększa uwalnianie hormonu za pomocą różnych mechanizmów: niektóre wpływają bezpośrednio na neurony GHRH, a inne wysyłają sygnały do przysadki mózgowej.
„Hormon wzrostu nie tylko pomaga w rozwoju mięśni i kości oraz redukcji tkanki tłuszczowej, ale może również mieć korzyści poznawcze, promując ogólny poziom pobudzenia po przebudzeniu” – powiedział Ding.
Jak wyjaśnił Daniel Silverman, współautor badania, „zrozumienie obwodu neuronowego, który uwalnia hormon wzrostu, może ostatecznie doprowadzić do opracowania nowych terapii hormonalnych poprawiających jakość snu lub przywracających normalną równowagę hormonu wzrostu”.
Silverman dodał, że odkryty obwód może służyć jako narzędzie do zmniejszenia pobudliwości locus coeruleus, mechanizmu dotychczas mało zbadanego.
Xinlu Ding, pierwszy autor pracy, podkreślił, że badania dostarczają „podstawowego obwodu, nad którym można pracować w przyszłości w celu opracowania różnych metod leczenia”.
chociaż badanie przeprowadzono na myszach, wykryte zasady mogą pomóc w opracowaniu nowych strategii terapeutycznych u ludzi, choć konieczne będzie uwzględnienie różnic w architekturze snu i regulacji okołodobowej między gatunkami.
