Сон усиливает выброс гормона роста — а тот поддерживает бодрствование

В опытах на мышах учёные описали двустороннюю связь между сном и гормональной системой

Работа учёных из Калифорнийского университета в Беркли и Стэнфордского университета вышла онлайн в Cell 24 июня 2025 года и вошла в выпуск от 4 сентября. Авторы исследовали, как мозг управляет выделением гормона роста в разных состояниях — и как гормональный сигнал возвращается в мозг.

Гормон роста во сне нужен и взрослому организму

Гормон роста, или соматотропин, вырабатывают клетки гипофиза — небольшой железы у основания мозга. У взрослого человека он продолжает участвовать в обмене веществ: способствует построению белков и использованию жиров как источника энергии. Поэтому его связь со сном имеет значение и после того, как рост в высоту завершился.

Сама эта связь известна давно. Ещё в 1968 году исследователи одновременно регистрировали сон восьми молодых взрослых и измеряли гормоны в крови. У семи участников начало глубокого сна сопровождалось выраженным подъёмом гормона роста; при более позднем засыпании сдвигался и гормональный пик.

Однако наблюдение за уровнем гормона оставляло открытым следующий вопрос: какие именно нервные клетки превращают изменение состояния мозга в команду гипофизу?

Как исследователи проверяли команды мозга

В работе Cell изучали молодых взрослых мышей обоих полов, возрастом от двух до шести месяцев. Сон и бодрствование определяли по электрической активности мозга и мышц, а концентрацию гормона роста измеряли в небольших образцах крови. Параллельно регистрировали активность выбранных групп нервных клеток.

Чтобы проверить их роль, использовали в том числе оптогенетику: определённые нейроны делали чувствительными к свету и затем активировали световыми импульсами. Это позволяло проверить, как вмешательство в конкретную группу клеток меняет выделение гормона.

При одинаковой стимуляции нейронов, запускающих гормональный ответ, выброс гормона роста во сне был сильнее, чем при бодрствовании. В другом опыте животным после активации этих клеток не давали заснуть — и гормональный ответ ослабевал. Значит, состояние сна влияло на то, насколько эффективно нервный сигнал превращался в выделение гормона.

Усиление команды и снятие торможения работают вместе

Ключевые клетки находятся в гипоталамусе — области мозга, участвующей в управлении сном, обменом веществ и гормональными сигналами. Одни нейроны выделяют соматолиберин, обозначаемый GHRH. Это вещество стимулирует гипофиз выделять гормон роста.

Две другие группы нейронов производят соматостатин — вещество, которое сдерживает выделение гормона роста. Одна группа тормозит соседние клетки, производящие соматолиберин. Другая передаёт тормозящий сигнал к гипофизу через систему, связывающую мозг с этой железой. Так выделение гормона регулируется на нескольких уровнях.

Во время NREM-сна — сна без быстрых движений глаз — активность стимулирующих клеток умеренно возрастала. Одновременно снижалась активность соматостатиновых клеток, передающих тормозящий сигнал к гипофизу. Для усиления гормонального ответа сочетались два изменения: команда становилась сильнее, а её сдерживание — слабее.

Во время REM-сна, с быстрыми движениями глаз, картина была другой: наблюдались резкие подъёмы активности и стимулирующих, и тормозящих клеток. Выделение гормона роста при этом тоже усиливалось. Один гормональный результат сопровождался разными режимами работы нейронной сети.

Поэтому сводить открытие исключительно к «глубокому сну» было бы неточно. У человека глубоким называют определённую стадию NREM — N3. Исследование на мышах охватывало и NREM-, и REM-сон.

Гормональный сигнал возвращается в мозг

Неожиданный поворот возник, когда исследователи проследили обратное направление связи. Оказалось, что гормон роста воздействует на нейроны голубого пятна — небольшого участка в стволе мозга, участвующего в поддержании бодрствования. Эти клетки используют норадреналин для передачи сигналов.

Эксперименты показали: гормон роста повышает их возбудимость, то есть готовность отвечать нервными импульсами на входящий сигнал. Введение гормона в желудочек мозга увеличивало время бодрствования и сокращало сон у контрольных животных.

Затем исследователи подавили работу гена рецептора гормона роста именно в этих нейронах. Рецептор позволяет клетке распознавать гормональный сигнал. После такого вмешательства введение гормона уже не вызывало статистически значимого усиления бодрствования — эффект удалось связать с конкретными клетками и их чувствительностью к гормону.

Авторы описывают это как дополнительный механизм отрицательной обратной связи: сон способствует выделению гормона, а гормон способен усиливать состояние, при котором его выделение уменьшается. Такая регуляция помогает понять, как сон и гормональная система могут взаимно ограничивать друг друга. При этом работа не доказывает, что каждое естественное пробуждение происходит из-за накопления гормона роста.

От гормонального механизма до похудения остаётся отдельный вопрос

Участие соматотропина в обмене жиров и белков делает открытие интересным для исследований восстановления организма. Однако в этой работе не измеряли прирост мышечной массы, уменьшение жировых запасов или улучшение физической силы. Экспериментальные результаты касались активности нервных клеток, концентрации гормона и состояний сна и бодрствования.

Поэтому формулировка «учёные нашли переключатель, который во сне одновременно наращивает мышцы и сжигает жир» объединяет известные функции гормона с результатами другого уровня. Найденная цепь объясняет управление гормональным сигналом. Чтобы доказать изменение состава тела благодаря воздействию на неё, нужны отдельные эксперименты.

Есть и граница переноса на человека. Мыши спят множеством коротких эпизодов, а организация их сна и суточной активности отличается от человеческой. Авторы прямо отмечают, что применимость обнаруженного механизма к людям ещё предстоит установить. Поскольку изучались молодые взрослые животные, выводов о замедлении старения эта работа также не даёт.

Найденная цепь задаёт более точные вопросы для медицины

Следующие исследования должны показать, как эта система работает в разном возрасте и взаимодействует с другими регуляторами выделения гормона роста. Важна и проверка того, насколько описанные связи сохраняются у человека.

В официальном сообщении Беркли авторы обсуждают возможность использовать полученную картину для поиска подходов к нарушениям сна и гормональной регуляции. В самой работе вмешательства в обнаруженную цепь не проверяли как лечение у пациентов.

Для читателя результат проясняет, почему сон связан с физиологией всего организма. Во время сна меняется эффективность сигналов, которые управляют выделением гормона, участвующего в обмене белков и жиров. А этот гормон, в свою очередь, способен менять состояние мозга.