Kuten jokainen kehonrakentaja tietää, syvä ja täysipainoinen uni nostaa kasvuhormonin tasoa, jota tarvitaan lihasten ja luiden vahvistamiseen sekä rasvan polttamiseen. Ja kuten jokaisen teini-ikäisen tulisi tietää, ilman riittävää määrää kasvuhormonia, jota saadaan täysipainoisesta yöunesta, on mahdotonta saavuttaa täyttä kasvupotentiaalia.
Mutta miksi unen puute, erityisesti varhainen, syvä vaihe, jota kutsutaan hitaaksi uneksi, alentaa kasvuhormonin tasoa, on pysynyt mysteerinä.
Cell-lehden viimeisimmässä numerossa julkaistussa tutkimuksessa Kalifornian yliopiston Berkeleyn kampuksen tutkijat analysoivat aivojen hermoratoja, jotka säätelevät kasvuhormonin vapautumista unen aikana, ja raportoivat aivojen uudesta palautemekanismista, joka ylläpitää kasvuhormonin tason herkkää tasapainoa.
Tutkimuksen tulokset auttavat ymmärtämään, miten uni ja hormonien säätely vaikuttavat toisiinsa. Uusi palautemekanismi voi avata mahdollisuuksia hoitaa ihmisiä, joilla on unihäiriöitä, jotka liittyvät metabolisiin sairauksiin, kuten diabetekseen, sekä degeneratiivisiin sairauksiin, kuten Parkinsonin tautiin ja Alzheimerin tautiin.
”Ihmiset tietävät, että kasvuhormonin eritys on tiiviisti yhteydessä uneen, mutta vain verinäytteiden ottamisen ja kasvuhormonin tason mittaamisen avulla unen aikana”, sanoo tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja Xinlu Ding, tutkija Kalifornian yliopiston Berkeleyn neurotieteiden laitoksella ja Helen Willsin neurotieteiden instituutissa. ”Me itse asiassa rekisteröimme suoraan hiirten hermoston toimintaa ymmärtääksemme, mitä tapahtuu. Luomme perusmallin, jota voidaan käyttää tulevaisuudessa erilaisten hoitomenetelmien kehittämiseen.”
Koska kasvuhormoni säätelee glukoosin ja rasvojen aineenvaihduntaa, unen puute voi myös lisätä riskiä liikalihavuuteen, diabetekseen ja sydän- ja verisuonitauteihin.
Uni- ja valveillaolokierto
Neuroonit, jotka säätelevät kasvuhormonin vapautumista unen ja valveillaolon syklin aikana – kasvuhormonia (GH) tuottavat neuroonit ja kaksi somatostatiinin neuroonityyppiä – sijaitsevat syvällä hypotalamuksessa, muinaisessa aivojen keskuksessa, joka on säilynyt kaikilla nisäkkäillä. Vapautumisen jälkeen kasvuhormoni lisää sinisen pisteen (locus coeruleus) neuronien aktiivisuutta – aivorungon aluetta, joka vastaa kiihottumisesta, tarkkaavaisuudesta, kognitiivisista toiminnoista ja uuden etsimisestä. Sinisen pisteen neuronien säätelyn häiriöt johtavat lukuisiin psyykkisiin ja neurologisiin häiriöihin.
”Kasvuhormonin vapautumisesta vastaavan hermosoluketjun ymmärtäminen voi lopulta osoittaa tien uusien hormonihoitomenetelmien kehittämiseen unen laadun parantamiseksi tai kasvuhormonin normaalin tasapainon palauttamiseksi”, sanoi Daniel Silverman, Kalifornian yliopiston Berkeleyn kampuksen tutkija ja tutkimuksen toinen kirjoittaja. ”On olemassa joitakin kokeellisia geeniterapiamenetelmiä, jotka vaikuttavat tiettyyn solutyyppiin. Tämä ketju voi olla uusi tapa vähentää sinisen pisteen herkkyyttä, mistä ei ole aiemmin puhuttu.”
Neurobiologian ja molekyyli- ja solubiologian professori Yang Danyanin laboratoriossa työskentelevät tutkijat tutkivat neuroendokriinistä järjestelmää implantoimalla elektrodeja hiirten aivoihin ja mittaamalla aktiivisuuden muutoksia hypotalamuksen neuronien valostimulaation jälkeen. Hiiret nukkuvat lyhyitä jaksoja – muutaman minuutin – päivällä ja yöllä, mikä tarjoaa monia mahdollisuuksia tutkia kasvuhormonin tason muutoksia unen ja valveillaolon jaksojen aikana.
Käyttämällä edistyneitä ketjujen seurantamenetelmiä tiimi havaitsi, että kaksi pientä peptidihormonia, jotka säätelevät kasvuhormonin vapautumista aivoissa – GHRH, joka edistää sen vapautumista, ja somatostatiini, joka estää sitä – toimivat eri tavoin nopean ja hitaan unen aikana. Somatostatiini ja GHRH nousevat nopean unen aikana stimuloiden kasvuhormonin tuotantoa, mutta somatostatiinin taso laskee ja GHRH nousee vain maltillisesti hitaan unen aikana stimuloiden kasvuhormonin tuotantoa.
Vapautuva kasvuhormoni säätelee sinisen pisteen toimintaa toimimalla käänteisen palautteen periaatteella, mikä edistää yin-yang-homeostaattisen vaikutuksen syntymistä. Uusi tutkimus on osoittanut, että unen aikana kasvuhormoni kertyy hitaasti, stimuloiden sinistä täplää ja edistämällä valveillaoloa. Sinisen täplän yliherkkyys edistää kuitenkin paradoksaalisesti uneliaisuutta, kuten Silverman osoitti aiemmin tänä vuonna julkaistussa tutkimuksessa.
”Tämä viittaa siihen, että uni ja kasvuhormoni muodostavat tiiviisti tasapainotetun järjestelmän: unen puute vähentää kasvuhormonin tuotantoa, ja sen ylimäärä puolestaan voi kannustaa aivoja valppauteen”, Silverman sanoi. ”Uni stimuloi kasvuhormonin tuotantoa, ja kasvuhormoni säätelee vuorovaikutuksessa virkeyttä, ja tämä tasapaino on välttämätön kasvulle, palautumiselle ja terveelle aineenvaihdunnalle.”
Koska kasvuhormoni vaikuttaa osittain sinisen pisteen kautta, joka säätelee aivojen yleistä virittyneisyyttä valveillaolon aikana, oikea tasapaino voi vaikuttaa laajemmin keskittymiskykyyn ja ajatteluun.
”Kasvuhormoni ei ainoastaan auta lihasten ja luiden kasvussa sekä rasvakudoksen vähentämisessä, vaan se voi myös vaikuttaa positiivisesti kognitiivisiin toimintoihin lisäämällä yleistä vireystasoa heräämisen jälkeen”, sanoi Dean.
Työ rahoitettiin Howard Hughes Medical Institute (HHMI) -instituutilla, joka on tukenut Dania HHMI-tutkijana tähän vuoteen asti, sekä Pivotal Life Sciences Chancellor’s Chair -säätiöllä. Dan on Pivotal Life Sciences Chancellor’s Chair -säätiön neurotieteiden osaston johtaja. Artikkelin muut kirjoittajat ovat Peng Zhong, Bin Li, Chenyang Ma, Lihui Lu, Grace Jiang, Zhe Zhang, Xiaolin Huang, Xun Tu ja Zhiyu Melissa Tian Kalifornian yliopistosta Berkeleyssä sekä Fu-Jun Hwang ja Jun Ding Stanfordin yliopistosta.
