Качественный ночной отдых, как выясняется, играет роль, выходящую далеко за рамки простого восстановления сил. Он напрямую стимулирует секрецию гормона роста — критически важного вещества, отвечающего за укрепление мышечной ткани и костей, утилизацию жировых отложений и обеспечение здорового развития организма. Именно по этой причине профессиональные спортсмены уделяют столь пристальное внимание полноценному сну для реабилитации после нагрузок, а подросткам он жизненно необходим для достижения максимального ростового потенциала. На протяжении долгого времени учёные фиксировали, что концентрация соматотропина в крови возрастает именно в периоды сна, особенно во время его глубокой, медленноволновой фазы. Однако механизмы, посредством которых головной мозг управляет этим процессом, оставались загадкой.
Сотрудники Калифорнийского университета в Беркли, проведя серию экспериментов, сумели идентифицировать нейронную цепь, регулирующую выработку гормона роста во время сна. Результаты этой работы, обнародованные на страницах авторитетного издания Cell, проливают свет на существование ранее неизвестной петли обратной связи, которая обеспечивает поддержание гормонального баланса. Как пояснил ведущий автор исследования Синьлу Дин, научный сотрудник кафедры неврологии Калифорнийского университета в Беркли и Института неврологии Хелен Уиллс, ранее взаимосвязь между сном и выбросом гормона роста изучалась преимущественно посредством анализа образцов крови. «Мы же напрямую регистрировали нейронную активность у мышей, чтобы наблюдать за происходящими процессами в реальном времени. Мы представляем фундаментальную схему, которая в перспективе станет основой для разработки разнообразных терапевтических подходов», — подчеркнул исследователь.
Ученые наконец открыли цепь мозга, которая является причиной того, почему глубокий сон важен для роста гормонов, здорового обмена веществ и развития мозга.
Недавно обнаруженная петля обратной связи, по мнению авторов работы, помогает объяснить, почему хронические нарушения сна способны приводить к серьёзным метаболическим сбоям. Поскольку гормон роста участвует в регуляции уровня глюкозы и сахара в крови, систематическое недосыпание может существенно повысить риски развития ожирения, сахарного диабета и патологий сердечно-сосудистой системы. Данное открытие не только углубляет понимание тесной взаимосвязи между сном и эндокринной регуляцией, но и может послужить отправной точкой для создания инновационных методов лечения. В частности, речь идёт о терапии метаболических расстройств, таких как диабет, а также нейродегенеративных заболеваний, включая болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера. Таким образом, исследователи из Калифорнийского университета в Беркли впервые предоставили конкретное нейробиологическое объяснение тому, как мозг координирует процессы глубокого сна и выработку ключевого анаболического гормона.
>
Нервные клетки, которые координируют высвобождение гормона роста, расположены глубоко в гипоталамусе — древнейшей области мозга, обнаруженной у млекопитающих. К ним относятся нейроны, высвобождающие гормон роста (GHRH), а также два различных типа нейронов соматостатина.
Высвобождающий гормон роста, он активирует нейроны голубого пятна — ствола мозга, отвечающую за бдительность, внимание, мышление и реакцию на новый опыт. Проблемы, связанные с голубым пятном, последствиями, связанными с неврологическими и психическими расстройствами.
«Понимание нейронной цепи высвобождения гормона роста может в конечном итоге привести к разработке новых гормональных методов лечения для улучшения качества сна или восстановления нормального баланса гормона роста», — сказал он. Сказал Дэниел Сильверман, постдокторант Калифорнийского университета в Беркли и соавтор исследования. «Существуют некоторые экспериментальные методы генной терапии, ориентированные на конкретный тип клеток. Эта схема может стать новым способом снижения возбудимости голубого пятна, о котором ранее не говорилось».
Картирование цепи гормона роста сна
Работает в лаборатории Ян Даня, профессор нейробиологии, молекулярной и клеточной биологии Калифорнийского университета в Беркли, исследовательская группа крупных мозговых цепей у мышей, помещающих электроды в их мозг и стимулирующих нейроны гипоталамуса светом, одновременно записывая нейронную активность.
Мы выполняем таким образом спят короткие периоды продолжительностью всего несколько минут в течение дня и ночи. Эта закономерность позволяет исследователям часто наблюдать изменения активности гормона роста на протяжении многих циклов сна и бодрствования.
Используя передовые методы идентификации цепей, команда обнаружила, что два пептидных гормона, ответственные за регуляцию высвобождения гормона роста, ведут себя по-разному в зависимости от стадии сна. GHRH способствует высвобождению гормона роста, а соматостатин подавляет его.
Во время быстрого сна уровень GHRH и соматостатина увеличивается, что приводит к большему высвобождению гормона роста. Однако во время медленного сна уровень соматостатина падает, в то время как GHRH обеспечивается лишь умеренно, создается иная модель гормональной регуляции.
Петля обратной связи, балансировка сна и бодрствование
Исследователи также обнаружили ранее неизвестный механизм обратной связи с участием голубого пятна.
Поскольку рост гормона происходит постепенно во время сна, он стимулирует голубое пятно и способствует бодрствованию. Но если активность голубого пятна становится слишком высокой, вместо этого она неожиданно начинает включать сонливость, о чем ранее в этом году сообщил Сильверман.
«Это говорит о том, что сон и рост гормонов придерживаются строго сбалансированной системы: слишком мало сна, низкая выработка гормона роста, слишком большое количество гормона роста может, в свою очередь, подтолкнуть к бодрствованию», — говорит он. — сказал Сильверман. «Сон стимулирует высвобождение гормона роста, гормон роста регулирует бодрствование, и этот баланс необходим для роста, восстановления и метаболического здоровья».
поскольку рост гормона влияет на голубое пятно, которое играет центральную роль в поддержании активности в течение дня, эта недавно обнаруженная система может также влиять на внимание и другие аспекты когнитивных функций.
«Гормон роста не только помогает вам нарастить мышцы и кости и уменьшить упругую ткань, но также может иметь когнитивные преимущества, повышая общий уровень возбуждения, когда вы просыпаетесь», — говорит он. — сказал Дин.
Исследование проводилось при поддержке Медицинского института Говарда Хьюза (HHMI), который до этого года поддерживал Дэна в качестве исследователя HHMI и основал кафедру канцлера основных наук о жизни. Дэн является заведующим кафедрой нейробиологии кафедры профессиональных наук. Среди других соавторов — Пэн Чжун, Бин Ли, Чэньян Ма, Лихуэй Лу, Грейс Цзян, Чжэ Чжан, Сяолинь Хуан, Сюнь Ту и Чжию Мелисса Тянь из Калифорнийского университета в Беркли, а также Фуу-Цзюнь Хван и Цзюнь из Дин Стэнфордского университета.