Ученые нашли «сонный переключатель» для мышц, жира и мозга

Введение

Вы когда-нибудь замечали, что после хорошего сна вы чувствуете себя сильнее и сообразительнее? Оказывается, это не просто ощущение. Ученые из Калифорнийского университета в Беркли обнаружили в мозге цепочку нейронов, которая управляет выработкой гормона роста во время глубокого сна. Этот гормон помогает наращивать мышцы, сжигать жир и даже поддерживать работу мозга. Исследование опубликовано в журнале Cell.

Что известно о гормоне роста и сне?

Давно известно, что уровень гормона роста подскакивает во сне, особенно в глубокой фазе. Но как именно мозг управляет этим процессом, оставалось загадкой. Теперь ученые нашли ответ. Они вживили электроды в мозг мышей и стимулировали нейроны светом, одновременно записывая их активность. Мыши спят короткими урывками по несколько минут, что позволило исследователям многократно наблюдать за изменениями гормона в разных фазах сна.

Как мозг управляет гормоном роста

Ключевые клетки находятся в гипоталамусе — древнем отделе мозга, который есть у всех млекопитающих. Там есть нейроны, выделяющие гормон роста (GHRH), и два типа нейронов, производящих соматостатин. Гормон роста, попадая в мозг, активирует нейроны в голубом пятне (locus coeruleus) — области ствола мозга, отвечающей за бодрость, внимание и мышление. Нарушения в этой области связаны с многими неврологическими и психическими расстройствами.

Два гормона — два поведения

Оказалось, что GHRH и соматостатин работают по-разному в зависимости от фазы сна. Во время быстрого сна (REM) оба гормона растут, и гормон роста выделяется активнее. А в медленном сне (non-REM) соматостатин падает, а GHRH поднимается умеренно — это другой режим регуляции.

Петля обратной связи: сон и гормон роста балансируют друг друга

Ученые также нашли неизвестный ранее механизм обратной связи. Когда во сне накапливается гормон роста, он стимулирует голубое пятно и провоцирует пробуждение. Но если активность голубого пятна становится слишком высокой, оно, наоборот, начинает вызывать сонливость. «Это говорит о том, что сон и гормон роста образуют точно сбалансированную систему: слишком мало сна снижает выброс гормона роста, а слишком много гормона роста может подталкивать мозг к бодрствованию, — объясняет соавтор исследования Дэниел Сильверман. — Сон стимулирует выброс гормона роста, а гормон роста, в свою очередь, регулирует бодрствование. Этот баланс важен для роста, восстановления и обмена веществ».

Что это значит для нас?

Поскольку гормон роста влияет на голубое пятно, которое поддерживает дневную активность, эта система может влиять на внимание и другие когнитивные функции. «Гормон роста не только помогает наращивать мышцы и кости, сжигать жир, но и может улучшать работу мозга, повышая общий уровень возбуждения после пробуждения», — говорит первый автор работы Синьлу Дин.

Плохой сон может повысить риск ожирения, диабета и сердечно-сосудистых заболеваний. А понимание этой нейронной цепочки в будущем поможет создать новые методы лечения нарушений сна, связанных с диабетом, болезнью Паркинсона и Альцгеймера. Уже есть экспериментальные генные терапии, нацеленные на конкретные типы клеток. Возможно, эта цепочка станет новой мишенью для воздействия на голубое пятно.

Исследование поддержано Медицинским институтом Говарда Хьюза (HHMI) и фондом Pivotal Life Sciences Chancellor's Chair. В работе также участвовали ученые из Стэнфордского университета.

Так что если хотите быть сильными, стройными и сообразительными — высыпайтесь!