Uykunun “anahtarı” bulundu: Kas yapar, yağ yakar ve zekayı güçlendirir

California Üniversitesi Berkeley Kampüsü’nde çalışan nörobilim araştırmacıları, derin uyunun kas kütlesini artırıp yağ yakması ve beyin fonksiyonlarını güçlendirmesinin ardındaki mekanizmayı çözdü. Uykunun erken ve derin fazı olarak bilinen REM uykusuzluğunun büyüme hormonu seviyelerini nasıl düşürdüğü yıllardır bir gizemdi; araştırmacılar bu süreci yöneten beyin devrelerini ortaya çıkararak, büyühormonu seviyelerini hassas dengede tutan yeni bir geri bildirim mekanizmasını tanımladı.

Araştırmacılar, uyku ile hormon düzenlemesinin birbirleriyle nasıl etkileştiğini anlamaya yönelik bir harita sundu. Bu yeni geri bildirim mekanizması, diyabet gibi metabolik rahatsızlıklarla ilişkili uyku bozuklukları ve Parkinson ya da Alzheimer gibi dejeneratif hastalıklarla mücadele eden hastaların tedavisinde yeni tedavi yollarını açabilir.

Büyüme hormonu ile uykunun dengesi

Araştırmacılar, büyüme hormonu salınımının uyku-uyanıklık döngüsü içinde nasıl düzenlendiğini inceledi. Büyüme hormonu salgılayan nöronlar (GHRH) ve iki çeşid somatostatin nöronu, tüm memelilerde korunmuş eski bir beyin merkezi olan hipotalamusun derinliklerinde yer alır. Salınan büyüme hormonu ise uyanıklık, dikkat, bilişsel işlevler ve yenilik arayışından sorumlu olan beyinsapındaki locus coeruleus bölgesindeki nöronların aktivitesini artırır. Locus coeruleus nöronlarındaki düzenlem bozukluğu ise pek çok psikiyatrik ve nörolojik hastalıkla ilişkilendirilmektedir.

Büyüme hormonu salınımının uykuyla sıkı biçimde ilişkili olduğu herkes tarafından bilinir, ancak bu yalnızca uykudan kan alınarak büyühormonu seviyelerinin ölçülmesiyle ortaya konur. Biz aslında farelerin beyinlerindeki nöronal aktiviteyi doğrudan kaydederek ne olduğunu gözlemledik. Gelecekte farklı tedavilerin geliştirilmesi için üzerinde çalışılabilecek temel bir devre sunuyoruz.

Xinlu Ding, Berkeley Üniversitesi Nörobilim Bölümü ve Helen Wills Nörobilim Enstitüsü doktora sonrası araştırmacısı

Büyüme hormonu glikoz ve yağ metabolizmasını düzenlediği için yeterli uyku sağlanmaması obezite, diyabet ve kardiyovasküler hastalık risklerini de artırabilir.

Farelerin beyin devreleri ışıkla tetiklendi

Nörobilim profesörü ve molekül ve hücre biyolojisi profesörü Yang Dan’ın laboratuvarında çalışan araştırmacılar, farelerin beyinlerine elektrot yerleştirerek hipotalamustaki nöronları ışıkla tetikledikten sonra aktivitedeki değişimleri ölçtü. Fareler gün içinde birkaç dakikalık kısa uyku periyotlarıyla uyar; bu durum büyühormonu değişikliklerini uyku-uyanıklık döngüleri boyunca incelemek için çok sayıda fırsat sunar.

Araştırmacılar, en gelişmiş devre izleme tekniklerini kullanarak beyinde büyüme hormonu salınımını yöneten iki küçük peptid hormonunun REM ve non-REM uykusunda farklı davrandığını keşfetti. GHRH salınımı teşvik ederken somatostatin salınımı baskılar. Bu iki hormon REM uykusunda büyühormonu artırmak için patlama yaparken, non-REM uykusunda somatostatin azalır ve GHRH’nin büyühormonu artırıcı etkisi yalnızca orta düzeyde gerçekleşir.

Salınan büyüme hormonu locus coeruleus aktivitesini düzenleyerek evrimsel bir denge (yin-yang) etkisi yaratır. Araştırmacıların yeni çalışması, uykuda büyühormonunun yavaşça birikerek locus coeruleus’u uyarması ve uyanıklığı teşvik etmesini ortaya koydu. Ancak locus coeruleus aşırı uyarıldığında, tersine bir etkıyla uykuluğu artırır; Silverman bu durumu yılın başlarında yayımladığı başka bir çalışmada göstermişti.

Bu durum uyku ve büyühormonunun sıkı dengeli bir sistem oluşturduğunu işaret ediyor: Çok az uyku, büyühormonu salınımını azaltır; çok fazla büyühormonu ise beyini uyanıklığa yönlendirebilir. Uyku, büyühormonu salınımını sürükler ve büyühormonu da uyanıklığı düzenlemek için geri bildirim verir; bu denge büyume, onarım ve metabolik sağlık için esastır.

Daniel Silverman, Berkeley Üniversitesi doktora sonrası araştırmacısı ve çalışmanın ortak yazarı

Büyüme hormonu kısmen uyanıklık sırasında genel beyin uyanıklığını yöneten locus coeruleus üzerinden etki ettiği için uygun bir denge dikkat ve düşünme üzerinde daha geniş etkiler yaratabilir.

Büyüme hormonu yalnızca kas, kemik yapımına ve yağ dokusunun azalmasına yardımcı olmakla kalmaz, aynı zamanda uyanınca genel yaranıklık seviyesini artırarak bilişsel yönden de fayda sağlayabilir.

Xinlu Ding, Berkeley Üniversitesi Nörobilim Bölümü ve Helen Wills Nörobilim Enstitüsü doktora sonrası araştırmacısı

Araştırma, Dan’a bu yıla kadar destek veren Howard Hughes Tıp Enstitüsü (HHMI) ile Pivotal Life Sciences Şanselerya Kürsü fonu tarafından finanse edildi. Dan, nörobilim alanında Pivotal Life Sciences Şanselerya Kürsüsünü taşımaktadır. Çalışmanın diğer ortak yazarları arasında Berkeley Üniversitesi’nden Peng Zhong, Bing Li, Chenyan Ma, Lihui Lu, Grace Jiang, Zhe Zhang, Xialin Huang, Xun Tu ve Zhiyu Melissa Tian ile Stanford Üniversitesi’nden Fuu-Jiun Hwang ve Jun yer almaktadır.