每個健美運動員都知道，深度、安穩的睡眠能夠促進生長激素濃度的提升，從而強健肌肉和骨骼，並燃燒脂肪。每個青少年也應該知道，如果沒有一整晚的睡眠來提供充足的生長激素，他們就無法充分發揮自己的身高潛力。
但為何缺乏睡眠——尤其是早期深度睡眠（非快速動眼睡眠）——會降低生長激素濃度一直是個謎。
在最新一期《細胞》雜誌上發表的一項研究中，加州大學柏克萊分校的研究人員剖析了控制睡眠期間生長激素釋放的大腦迴路，並報告了大腦中一種保持生長激素濃度精細平衡的新型反饋機制。
這項研究為我們理解睡眠與荷爾蒙調節如何相互作用提供了一幅圖譜。這種新的回饋機製或將為治療與糖尿病等代謝性疾病以及帕金森氏症和阿茲海默症等退化性疾病相關的睡眠障礙開闢新途徑。
「人們知道生長激素的釋放與睡眠密切相關，但目前的研究僅限於抽血並檢測睡眠期間的生長激素濃度，」該研究的第一作者、加州大學柏克萊分校神經科學系和海倫威爾斯神經科學研究所的博士後研究員丁欣璐說。 “我們實際上正在直接記錄小鼠的神經活動，以了解其中的機制。我們提供了一個基礎迴路，以便未來開發不同的治療方法。”
由於生長激素調節葡萄糖和脂肪代謝，睡眠不足也會增加肥胖、糖尿病和心血管疾病的風險。
睡眠-覺醒週期
在睡眠-覺醒週期中調控生長激素釋放的神經元——生長激素釋放激素 (GHRH) 神經元和兩種體抑素(somatostatin)神經元——深藏於下丘腦，這是所有哺乳動物中都保留下來的古老大腦樞紐。生長激素一旦釋放，就會增強藍斑神經元的活動。藍斑神經元是腦幹中與覺醒、注意力、認知和求新相關的區域。藍斑神經元失調與許多精神和神經系統疾病有關。
「了解生長激素釋放的神經迴路最終可能有助於開發新的荷爾蒙療法，以改善睡眠品質或恢復正常的生長激素平衡，」加州大學柏克萊分校博士後研究員、該研究的合著者丹尼爾·西爾弗曼說道。 「有些實驗性的基因療法是針對特定細胞類型的。這個神經迴路可能成為一種新的治療方法，試圖降低藍斑的興奮性，這在以前從未被提及過。”
研究人員在神經科學、分子與細胞生物學教授楊丹的實驗室工作，透過在小鼠大腦中植入電極，並測量光刺激下丘腦神經元後的活動變化，探索了神經內分泌迴路。小鼠的睡眠時間很短——每次幾分鐘——晝夜不停，這為研究睡眠-覺醒週期中生長激素的變化提供了許多機會。
研究團隊利用最先進的電路追蹤技術發現，控制大腦生長激素釋放的兩種小肽激素——促進生長激素釋放的 GHRH 和抑制生長激素釋放的 GHRH——在快速動眼睡眠和非快速動眼睡眠期間的作用有所不同。在快速動眼睡眠期間，體抑素和 GHRH 激增，從而促進生長激素釋放；但在非快速動眼睡眠期間，體抑素減少，而 GHRH 僅略微增加，從而促進生長激素釋放。
生長激素的釋放會調節藍斑的活動，作為一種回饋機制，幫助形成體內平衡的陰陽效應。新研究發現，在睡眠期間，生長激素會緩慢積累，刺激藍斑，促進覺醒。然而，正如西爾弗曼在今年早些時候發表的一項研究中指出的那樣，當藍斑過度興奮時，它反而會促進困倦。
「這說明睡眠和生長激素形成了一個緊密平衡的系統：睡眠不足會減少生長激素的釋放，而生長激素過多又會反過來促使大腦趨於清醒，」西爾弗曼說。 「睡眠促進生長激素的釋放，生長激素反過來調節大腦的清醒，這種平衡對生長、修復和代謝健康至關重要。”
由於生長激素部分透過藍斑作用，而藍斑控制著清醒時大腦的整體覺醒，因此適當的平衡可能會對注意力和思考產生更廣泛的影響。
丁教授說：“生長激素不僅可以幫助你鍛鍊肌肉和骨骼、減少脂肪組織，還可能具有認知方面的益處，提高你醒來時的整體喚醒程度。”
參考文獻:
- Xinlu Ding, Fuu-Jiun Hwang, Daniel Silverman, Peng Zhong, Bing Li, Chenyan Ma, Lihui Lu, Grace Jiang, Zhe Zhang, Xiaolin Huang, Xun Tu, Zhiyu Melissa Tian, Jun Ding, Yang Dan. Neuroendocrine circuit for sleep-dependent growth hormone release. Cell, 2025; 188 (18): 4968 DOI: 10.1016/j.cell.2025.05.039
