Onderzoek beschrijft het mechanisme dat de afgifte van groeihormoon tijdens de slaap stimuleert. De studie beschrijft hoe nachtelijke hersenactiviteit van invloed is op vitale functies voor de stofwisseling
Een team van de Universiteit van Californië in Berkeley analyseerde een hersencircuit dat verantwoordelijk is voor het reguleren van de afgifte van het groeihormoon tijdens de slaap. De studie werd gepubliceerd in het tijdschrift Cell.
Het onderzoek beschreef het neuronale mechanisme dat diepe slaap koppelt aan de productie van dit essentiële hormoon.
Volgens Cell toonde het onderzoek aan dat de afgifte van het groeihormoon, dat essentieel is voor de ontwikkeling en het herstel van weefsels, afhankelijk is van de gesynchroniseerde activiteit van specifieke neuronen in de hypothalamus en de locus coeruleus. Deze hersengebieden spelen een sleutelrol bij de regulering van hormonen en het waakzaamheid.
De bevinding verklaarde de cruciale rol van diepe slaap voor de groei en het metabolisme, en wijst erop dat het evenwicht tussen slaap en groeihormoon onderhevig is aan een complexere regulering dan tot nu toe werd aangenomen.
“Tijdens de slaap produceert de hersenen groeihormoon om spieren en botten te helpen ontwikkelen en vet te verminderen”, schreven de auteurs in een institutioneel communiqué.
Neuronale interacties tijdens de slaapfasen
Wetenschappers identificeerden de interactie tussen twee soorten neuronen in de hypothalamus: die welke het groeihormoon-afgevend hormoon (GHRH) afscheiden en die welke somatostatine produceren, een peptide dat de afgifte van dat hormoon remt.
Volgens de auteurs neemt tijdens de niet-REM-slaap de activiteit van de GHRH-neuronen matig toe, terwijl die van de somatostatine-neuronen afneemt, wat de afgifte van het groeihormoon vergemakkelijkt. Tijdens de REM-slaap vertonen beide populaties een grotere activiteit, maar met tegengestelde effecten die het hormonale evenwicht in stand houden, aldus het onderzoek.
Na de afgifte werkt het groeihormoon in op de locus coeruleus, een structuur in de hersenstam die verband houdt met aandacht en cognitie. De stimulatie van dit gebied door het hormoon bevordert de waakzaamheid, waardoor een feedbackmechanisme ontstaat dat de slaap en de hormoonspiegels reguleert.
De studie in Cell beschreef dit systeem als een “yin-yang homeostatisch effect”: slaap bevordert de afgifte van groeihormoon en dit stimuleert op zijn beurt de waakzaamheid, waardoor een voor de gezondheid onmisbaar evenwicht wordt gehandhaafd.
Geavanceerde technieken om het hormonale circuit in kaart te brengen
Het team onder leiding van Xinlu Ding en Yang Dan gebruikte geavanceerde technieken bij muizen, zoals optogenetica, neuronale registraties en bloedanalyses. Er werden elektroden en optische vezels in de hersenen van de dieren geïmplanteerd, waardoor de neuronale activiteit met licht kon worden gemeten en gecontroleerd en de relatie tussen slaap, waakzaamheid en hormoonafgifte rechtstreeks kon worden geobserveerd. Bovendien bevestigden bloedanalyses de hormoonspiegels in verschillende fasen van de slaap-waakcyclus.
De experimenten toonden aan dat de activering van GHRH-neuronen in de hypothalamus een snelle stijging van de groeihormoonspiegels veroorzaakt, in overeenstemming met de frequentie en duur van de stimulus, een effect dat tijdens de slaap wordt versterkt, vooral in de niet-REM- en REM-fasen.
Evenzo verhoogt de remming van somatostatine-neuronen, zowel in de arcuate als in de periventriculaire kern van de hypothalamus, de afgifte van het hormoon door middel van verschillende mechanismen: sommige hebben een direct effect op de GHRH-neuronen en andere sturen signalen naar de hypofyse.
“Het groeihormoon helpt niet alleen bij de ontwikkeling van spieren en botten en bij de afbraak van vetweefsel, maar kan ook cognitieve voordelen hebben en het algemene niveau van opwinding bij het ontwaken bevorderen”, aldus Ding.
Volgens Daniel Silverman, medeauteur van de studie, “zou inzicht in het neuronale circuit dat het groeihormoon vrijgeeft uiteindelijk kunnen leiden tot nieuwe hormonale therapieën om de slaapkwaliteit te verbeteren of het normale evenwicht van het groeihormoon te herstellen”.
Silverman voegde eraan toe dat het ontdekte circuit zou kunnen dienen als hulpmiddel om de prikkelbaarheid van de locus coeruleus te verminderen, een mechanisme dat tot nu toe weinig onderzocht is.
Xinlu Ding, eerste auteur van het artikel, benadrukte dat het onderzoek “een basiscircuit biedt waarmee in de toekomst kan worden gewerkt aan de ontwikkeling van verschillende behandelingen”.
De auteurs benadrukten dat, hoewel het onderzoek bij muizen is uitgevoerd, de ontdekte principes als leidraad kunnen dienen voor de ontwikkeling van nieuwe therapeutische strategieën bij mensen, hoewel rekening moet worden gehouden met de verschillen in slaaparchitectuur en circadiane regulatie tussen soorten.
