Der Tiefschlaf setzt das Wachstumshormon frei, das für die Gewebereparatur unverzichtbar ist. Doch hier ist das Paradoxon: Dasselbe Hormon kann auch die Wachheit stimulieren. Forscher der University of California in Berkeley haben endlich gelöst, was wie ein Rätsel schien.
Ihre Studie, veröffentlicht in
Cell, enthüllt einen Rückkopplungsschaltkreis im Gehirn, der Schlaf, Wachstumshormon und Wachsamkeit verwaltet. Eine vielversprechende Entdeckung für Schlafstörungen und Stoffwechselkrankheiten.
Die Neuronen, die für die Freisetzung des Wachstumshormons verantwortlich sind, befinden sich im Hypothalamus, einer primitiven Region des Gehirns. Dort findet man Zellen, die GHRH produzieren, das das Hormon stimuliert, und GHIH (Somatostatin), das es hemmt. Während des Schlafs wirken diese Neuronen zusammen, um die Sekretion zu dosieren. Bisher blieb der genaue Mechanismus unklar. Die Forscher implantierten Elektroden in das Gehirn von Mäusen, um die Aktivität dieser Schaltkreise in Echtzeit zu beobachten.
Die Studie zeigte ein unerwartetes Rückkopplungssystem. Wenn sich das Wachstumshormon während des Schlafs ansammelt, aktiviert es den Locus coeruleus, eine Region des Hirnstamms, die an der Wachheit beteiligt ist. Diese Aktivierung treibt das Gehirn allmählich zur Wachsamkeit. Aber wenn der Locus coeruleus zu aktiv wird, kann er paradoxerweise die Schläfrigkeit erhöhen, wie frühere Arbeiten gezeigt hatten. Somit bilden Schlaf und Wachstumshormon eine Gleichgewichtsschleife.
Die Forscher beobachteten unterschiedliche Verhaltensweisen je nach Schlafphase. Während des REM-Schlafs steigen die Konzentrationen von GHRH und Somatostatin beide stark an, was die Freisetzung von Wachstumshormon ankurbelt. Im Non-REM-Schlaf fällt Somatostatin ab, während GHRH moderat ansteigt. Die Ergebnisse stammen aus der direkten Aufzeichnung der neuronalen Aktivität bei Mäusen, die in kurzen Perioden schlafen.
Diese Entdeckung könnte wichtige medizinische Auswirkungen haben. Unzureichender Schlaf reduziert die Ausschüttung von Wachstumshormon, was den Glukose- und Fettstoffwechsel beeinträchtigt und das Risiko von Fettleibigkeit, Diabetes und Herz-Kreislauf-Erkrankungen erhöht. Umgekehrt könnte ein Überschuss des Hormons den Schlaf stören.
Neben seinen Auswirkungen auf Wachstum und Stoffwechsel könnte das Wachstumshormon auch die kognitiven Funktionen verbessern. Indem es die Wachheit fördert, könnte es zur Wachsamkeit und Aufmerksamkeit nach dem Aufwachen beitragen. Die Forscher weisen darauf hin, dass der Locus coeruleus, der an der Kognition beteiligt ist, eine zentrale Rolle spielt. Ein gutes Gleichgewicht in diesem System aufrechtzuerhalten, könnte daher sowohl dem Körper als auch dem Geist zugutekommen.
Quelle: Cell