Учёные Калифорнийского университета в Беркли обнаружили нейронные цепи, связывающие глубокий сон с выработкой гормона роста. Исследование опубликовано в журнале Cell. Работа выполнена на мышах в лаборатории профессора нейронаук и молекулярной и клеточной биологии Ян Дань.
Гормон роста необходим не только детям для достижения генетически обусловленного роста. Он участвует в поддержании мышц и костей, регулирует использование жировых запасов и влияет на уровень сахара в крови. Поэтому постоянные нарушения сна могут быть связаны с повышенным риском ожирения, диабета и сердечно-сосудистых заболеваний.
Исследователи изучили гипоталамус — расположенный в глубине мозга центр, который участвует в контроле аппетита, температуры тела, выработки гормонов и цикла сна и бодрствования. Особое внимание они уделили нейронам, выделяющим рилизинг-гормон гормона роста (GHRH), а также двум типам нейронов, производящим соматостатин. GHRH стимулирует выделение гормона роста, тогда как соматостатин его подавляет; оба вещества регулируют поступление гормона в кровь через гипофиз.
С помощью имплантированных электродов и световой стимуляции отдельных нейронов специалисты регистрировали активность мозга животных во время сна и пробуждения. У мышей сон состоит из коротких эпизодов, которые происходят в разное время суток, поэтому учёные смогли многократно наблюдать переходы между состояниями. Оказалось, что во время быстрого сна активность нейронов GHRH и соматостатина одновременно возрастает, а при медленном сне активность соматостатина снижается, тогда как активность GHRH умеренно увеличивается. Оба варианта работы цепи усиливают выделение гормона роста.
Одновременно гормон роста воздействует на голубое пятно — участок ствола мозга, связанный с бодрствованием, вниманием, мышлением и исследовательской активностью. По мере накопления гормона во время сна он активирует нейроны этой области и способствует переходу к пробуждению. При чрезмерном возбуждении голубого пятна эффект может оказаться обратным: в ранее опубликованной работе Дэниел Сильверман показал, что такая активность способна усиливать сонливость.
«Это указывает на то, что сон и гормон роста образуют тесно сбалансированную систему: недостаток сна снижает выделение гормона роста, а его избыток, в свою очередь, может направить мозг к бодрствованию», — сказал Сильверман, постдокторант Калифорнийского университета в Беркли и соавтор исследования. Первый автор работы Синьлу Дин отметила, что учёные напрямую регистрировали активность нейронов у мышей, а выявленная цепь может стать основой для будущих методов лечения. Исследование поддержали Медицинский институт Говарда Хьюза и фонд Pivotal Life Sciences Chancellor’s Chair; среди соавторов также были сотрудники Калифорнийского университета в Беркли и Стэнфордского университета.