Ученым в исследовании помогли мыши
Нейробиологи из Калифорнийского университета в Беркли и Стэнфордского университета изучили нейронные цепи, контролирующие выработку гормона роста во время сна, и обнаружили в мозге новый механизм обратной связи, который поддерживает баланс уровня этого гормона. Этот механизм может открыть новые возможности для лечения людей с нарушениями сна, связанными с метаболическими заболеваниями, такими как диабет, а также с дегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Паркинсона и Альцгеймера.
«Люди знают, что выработка гормона роста тесно связана со сном, но это можно проверить, только взяв кровь на анализ и измерив уровень гормона роста во время сна. На самом деле мы напрямую регистрируем нейронную активность у мышей, чтобы понять, что происходит. Предлагаем базовую схему, на основе которой в будущем можно будет разработать различные методы лечения», — рассказал доктор Синьлу Дин (Dr. Xinlu Ding), научный сотрудник Калифорнийского университета в Беркли.
Нейроны, которые регулируют выработку гормона роста во время цикла сна и бодрствования, — нейроны, вырабатывающие гормон, высвобождающий гормон роста (GHRH), и два типа нейронов, вырабатывающих соматостатин, — находятся глубоко в гипоталамусе, древнем отделе мозга, сохранившемся у всех млекопитающих.
После высвобождения гормон роста повышает активность нейронов в голубом пятне — области ствола головного мозга, отвечающей за возбуждение, внимание, когнитивные функции и стремление к новизне.
Нарушение регуляции нейронов голубого пятна связано с многочисленными психическими и неврологическими расстройствами.
«Понимание того, как работает нервная система, отвечающая за выработку гормона роста, может в конечном итоге привести к созданию новых гормональных методов лечения для улучшения качества сна или восстановления нормального баланса гормона роста», — сказал доктор Дэниел Сильверман (Dr. Daniel Silverman), также работающий в Калифорнийском университете в Беркли.
Существуют экспериментальные методы генной терапии, нацеленные на конкретный тип клеток. Эта схема может стать новым способом снижения возбудимости голубого пятна, о котором раньше не говорили.
Авторы исследования изучили нейроэндокринную систему, вживив электроды в мозг мышей и измерив изменения в активности после световой стимуляции нейронов в гипоталамусе.
Мыши спят короткими периодами — по несколько минут — в течение дня и ночи, что дает возможность изучать изменения уровня гормона роста во время циклов сна и бодрствования.
Используя современную схему отслеживания, исследователи обнаружили, что два гормона с небольшим содержанием пептидов, которые контролируют высвобождение гормона роста в головном мозге — GHRH, который способствует высвобождению, и соматостатин, который ингибирует высвобождение, — действуют по-разному во время быстрого и небыстрого сна.
Во время фазы быстрого сна уровень соматостатина и гормона, высвобождающего гормон роста, повышается, что способствует выработке гормона роста. Однако во время фазы медленного сна уровень соматостатина снижается, а уровень гормона, высвобождающего гормон роста, повышается незначительно, что также способствует выработке гормона роста.
Высвобождающийся гормон роста регулирует активность голубого пятна в качестве механизма обратной связи, помогающего создать гомеостатический эффект инь-ян.
Новое исследование показало, что во время сна гормон роста медленно накапливается, стимулируя голубое пятно и способствуя пробуждению. Но когда голубое пятно перевозбуждается, оно, как ни парадоксально, вызывает сонливость.
«Это говорит о том, что сон и гормон роста образуют сбалансированную систему: недостаток сна снижает выработку гормона роста, а избыток гормона роста, в свою очередь, может стимулировать мозг к бодрствованию», — сказал доктор Сильверман.
Сон способствует выработке гормона роста, а гормон роста, в свою очередь, регулирует бодрствование. Этот баланс необходим для роста, восстановления и нормального обмена веществ.
Поскольку гормон роста частично действует через голубое пятно, которое регулирует общее возбуждение мозга во время бодрствования, его правильный баланс может оказывать более широкое влияние на внимание и мышление.
«Гормон роста не только помогает нарастить мышечную и костную ткань и уменьшить жировые отложения, но и может оказывать положительное влияние на когнитивные функции, повышая общий уровень возбуждения после пробуждения», — говорит доктор Дин.
Зачем человеку вообще нужны сны, читайте здесь.