Interacțiunile dintre somn și hormonul de creștere: un circuit neuroendocrin bidirecțional

Somnul joacă un rol esențial în regenerarea organismului și a creierului, iar privarea de somn este asociată cu numeroase afecțiuni metabolice și cardiovasculare. Printre mecanismele centrale implicate în aceste efecte se află reglarea neuroendocrină, inclusiv secreția hormonului de creștere (GH). Studiul publicat în jurnalul Cell explorează modul în care somnul influențează secreția hormonului de creștere prin activitatea circuitelor hipotalamice și, invers, cum hormonul de creștere afectează starea de veghe prin acțiuni asupra neuronilor noradrenergici din locus coeruleus.
Hormonul de creștere este secretat de celulele somatotrope din adenohipofiză, stimulat de hormonul de eliberare a GH (GHRH) și inhibat de somatostatină (SST). Hormonul de creștere are efecte majore asupra metabolismului glucidic, lipolitic și proteic, iar deficitul său imită multe dintre efectele privării de somn. Deși relația dintre somn și secreția de GH este cunoscută, mecanismele neuronale implicate nu erau complet elucidate până acum.

Despre studiu

Cercetătorii au folosit o combinație de metode optogenetice, chemogenetice, fotometrie de calciu și înregistrări optrode pentru a investiga activitatea neuronilor GHRH și SST din hipotalamus în diferite stări de somn și veghe. Studiul a fost realizat pe șoareci transgenici, iar secreția de GH a fost măsurată în timp real prin dozări ELISA din sânge.

Rezultate principale

1. Somnul amplifică secreția de GH indusă de GHRH

• Stimularea optogenetică a neuronilor GHRH în timpul somnului REM sau NREM a generat o secreție de GH semnificativ mai mare decât în starea de veghe.
• Chiar și secreția endogenă de GH a fost crescută în timpul somnului comparativ cu perioada de veghe.
• Somnul, în special faza NREM, pare a fi fereastra principală pentru eliberarea GH, datorită duratei mai lungi.

2. Activitatea neuronilor GHRH este dependentă de starea de somn

• Neuronii GHRH din nucleul arcuat prezintă o activitate maximă în somnul REM, cu creșteri clare la tranziția NREM→REM și scăderi la trecerea REM→veghe.
• Activitatea lor este corelată direct cu eliberarea de GH și este esențială pentru secreția somn-dependentă.

3. Două populații de neuroni SST modulează negativ secreția GH

• Neuronii SST din ARC inhibă neuronii GHRH prin conexiuni locale (cu participarea GABA).
• Neuronii SST din nucleul periventricular (PeV) eliberează somatostatină în eminenta mediană, suprimând direct eliberarea GH la nivel hipofizar.
• Inhibarea chimică a oricărei populații SST determină o creștere marcată a GH în sânge.

4. Activitatea SST este sincronizată cu fazele de somn

• În REM, atât neuronii GHRH cât și SST sunt activi, creând un echilibru fin pentru eliberarea GH.
• În NREM, neuronii GHRH sunt ușor activați, iar SST sunt inhibați, permițând o eliberare crescută de GH.
• Activarea artificială a neuronilor SST în somn inhibă secreția GH, confirmând rolul lor de reglatori negativi.

5. Hormonul de creștere modulează vigilența prin acțiune asupra neuronilor noradrenergici

• GH crește excitabilitatea neuronilor noradrenergici din locus coeruleus prin receptori specifici (GHR).
• Infuzia GH determină creșterea expresiei c-FOS în acești neuroni și promovează trezirea.
• Knockdown-ul receptorilor GHR din LC abolește aceste efecte, demonstrând un mecanism de feedback prin care GH reduce somnul.

Implicații și concluzii

Acest studiu oferă o descriere detaliată a circuitului neuroendocrin care reglează bidirecțional somnul și secreția de GH:

• Somnul (REM și NREM) reglează secreția de GH prin modularea activității neuronale în ARC și PeV.
• GH, la rândul său, reglează vigilența prin acțiuni directe asupra neuronilor din brainstem.
• Două circuite SST distincte (local și periferic) acționează în paralel pentru a ajusta fin nivelul de GH.

Somnul nu este doar o condiție favorabilă pentru secreția GH, ci GH însuși influențează homeostazia somnului, sugerând o buclă funcțională sofisticată care leagă metabolismul, regenerarea și starea de veghe.

Limitări și direcții viitoare

• Studiul a fost realizat doar pe șoareci tineri (2–6 luni), fiind necesară extinderea la modele de diferite vârste.
• Au fost analizate doar axa GHRH–SST–GH, fără a investiga modulatoare importante precum glucoza, grelina sau corticotropina.
• Diferențele de arhitectură a somnului între specii pot limita aplicabilitatea directă la oameni.

Studiul aduce o contribuție importantă la înțelegerea neurobiologiei somnului și deschide perspective terapeutice în tulburările de somn și afecțiunile metabolice asociate cu deficitul de hormon de creștere.