Глубокий сон и гормон роста: найден контур, связывающий сон и пробуждение

Исследователи University of California, Berkeley в работе в журнале Cell описали контур мозга, который связывает глубокий сон и выделение гормона роста. Запись активности нейронов у мышей показала, что сон стимулирует выброс гормона, а накопленный гормон обратно влияет на структуры бодрствования. Для отношений это имеет прямое значение: от качества сна зависят обмен глюкозы и жиров, восстановление мышц и костей, а также внимание и ясность мышления днем.

Как сон запускает выделение гормона роста

Команда из лаборатории Yang Dan, профессора neuroscience и molecular and cell biology в UC Berkeley, работала с мышами с вживленными электродами и стимулировала светом отдельные нейроны гипоталамуса. Гипоталамус в глубине мозга регулирует голод, температуру тела, выработку гормонов и цикл сна и бодрствования, его базовые функции сохранились в ходе эволюции млекопитающих. Внутри него изучали нейроны, производящие growth hormone-releasing hormone и два разных типа нейронов, производящих соматостатин. Первый посредник усиливает секрецию гормона роста, второй подавляет ее, вместе они контролируют поступление гормона в кровь через гипофиз у основания мозга.

Мыши подошли для такой задачи, потому что спят короткими эпизодами по несколько минут, распределенными в течение суток, а не одним длинным ночным отрезком как люди. Это дало много переходов между сном и бодрствованием для сравнения активности и регуляции гормона. С помощью методов трассировки связей между клетками выяснилось, что в фазе быстрого сна с яркими сновидениями активность с участием обоих посредников растет и совместно поддерживает выброс гормона роста. В фазе медленного сна картина другая: активность соматостатина снижается и меньше тормозит систему, а активность GHRH умеренно растет, что тоже способствует секреции. Так разные стадии сна поддерживают один и тот же гормон разными сочетаниями сигналов.

Гормон роста известен ролью в развитии в детстве, включая достижение потенциального роста у подростков, но у взрослых он поддерживает мышцы и кости, использование накопленного жира и уровень сахара в крови. При постоянных нарушениях сна его регуляция страдает, а поскольку он участвует в контроле метаболизма глюкозы и жиров, нехватка сна связывается с повышенным риском ожирения, диабета и болезней сердца. Первый автор Xinlu Ding, постдок Department of Neuroscience и Helen Wills Neuroscience Institute, пояснила, что раньше связь видели лишь по анализам крови во сне, а теперь напрямую записывали активность нейронов и предложили базовую схему для будущих работ. Соавтор Daniel Silverman добавил, что знание контура может подсказать гормональные подходы и точечные воздействия для нормализации сна и баланса гормона.

Что это меняет в повседневной жизни пары

Самая неожиданная часть работы касается обратного сигнала: по мере накопления во сне гормон роста стимулирует нейроны locus coeruleus в стволе мозга, повышает их активность и помогает переходу к пробуждению. Этот участок связан с бдительностью, вниманием, мышлением и тягой к новому и незнакомому, а сбои его работы связывали с рядом психических и неврологических расстройств. Получается петля с саморегуляцией, которую называют гомеостазом: сон поддерживает выброс гормона, а гормон настраивает цикл сна и бодрствования. В паре это заметно по утрам: после ровной ночи без поздних пробуждений разговор дается легче, а после рваной ночи быстрее нарастают раздражение и споры о мелочах.

При этом система требует точного баланса, потому что избыточное возбуждение locus coeruleus действует не так, как ожидалось. В более ранней работе того же года Silverman показал, что перевозбуждение нейронов этой зоны может парадоксально усиливать сонливость вместо бодрости. По словам Silverman, мало сна снижает выброс гормона роста, а слишком много гормона может подталкивать мозг к пробуждению, и этот баланс нужен для роста, восстановления и метаболического здоровья. На практике паре помогает защищать первую часть ночи, когда доминирует глубокий медленный сон: единый час отбоя, приглушенный свет, тишина и договоренность не переносить сложные темы на поздний вечер снижают число ночных пробуждений.

Авторы видят в открытии основу для будущих подходов при расстройствах сна, связанных с метаболическими болезнями вроде диабета, а также при состояниях вроде Parkinson и Alzheimer, включая экспериментальные генные воздействия на конкретный тип клеток для снижения возбудимости locus coeruleus. Эти идеи пока относятся к лабораторным данным на мышах и требуют проверки у людей, поэтому статья не дает оснований менять лечение или ждать быстрого эффекта от общих советов. Если храп, остановки дыхания, сильная дневная сонливость, стойкая бессонница или колебания сахара держатся неделями, психотерапевт, сомнолог или семейный консультант может оценить ситуацию и подобрать помощь. По словам Ding, гормон роста помогает строить мышцы и кости и уменьшать жировую ткань, а также может поддерживать общий уровень бодрости после пробуждения, что отражается и на внимании друг к другу.