Tidur malam yang nyenyak tidak hanya membuat Anda merasa segar. Hal ini juga memicu pelepasan hormon pertumbuhan, hormon kunci yang membantu membangun otot dan tulang, membakar lemak, dan mendorong pertumbuhan yang sehat. Inilah sebabnya mengapa para atlet menghargai tidur yang berkualitas untuk memulihkan diri, dan mengapa remaja membutuhkan tidur yang cukup untuk mencapai potensi penuh mereka.
Para ilmuwan telah lama mengetahui bahwa kadar hormon pertumbuhan meningkat saat tidur, terutama selama fase non-REM. Yang masih belum jelas adalah bagaimana otak mengendalikan proses ini.
Para peneliti di Universitas California, Berkeley telah menemukan sirkuit otak yang bertanggung jawab mengatur hormon pertumbuhan saat tidur. Studi mereka, dipublikasikan di jurnal Seljuga mengungkapkan sistem umpan balik yang sebelumnya tidak diketahui yang membantu menjaga keseimbangan kadar hormon pertumbuhan.
Penemuan ini menawarkan wawasan baru mengenai hubungan erat antara tidur dan regulasi hormonal. Hal ini berpotensi menjadi panduan pengobatan baru untuk gangguan tidur yang terkait dengan penyakit metabolik seperti diabetes, serta penyakit neurodegeneratif seperti Parkinson dan Alzheimer.
“Orang-orang mengetahui bahwa pelepasan hormon pertumbuhan berkaitan erat dengan tidur, tetapi hanya dengan mengambil darah dan memeriksa kadar hormon pertumbuhan selama tidur,” kata penulis pertama studi tersebut, Xinlu Ding, seorang peneliti pascadoktoral di Departemen Neurosains UC Berkeley dan Institut Neurosains Helen Wills. Faktanya, kami secara langsung merekam aktivitas saraf pada tikus untuk melihat apa yang terjadi. Kami menyediakan sirkuit dasar untuk dikerjakan di masa depan guna mengembangkan pengobatan yang berbeda.
Karena hormon pertumbuhan juga membantu mengatur metabolisme glukosa dan lemak, kualitas tidur yang buruk secara terus-menerus dapat meningkatkan risiko obesitas, diabetes, dan penyakit kardiovaskular.
Bagaimana otak mengontrol hormon pertumbuhan saat tidur
Sel-sel saraf yang mengkoordinasikan pelepasan hormon pertumbuhan terletak jauh di dalam hipotalamus, wilayah otak kuno yang ditemukan pada mamalia. Ini termasuk neuron hormon pelepas hormon pertumbuhan (GHRH), serta dua jenis neuron somatostatin.
Setelah hormon pertumbuhan dilepaskan, ia mengaktifkan neuron di lokus coeruleus, suatu wilayah di batang otak yang terlibat dalam kewaspadaan, perhatian, pemikiran, dan respons terhadap pengalaman baru. Masalah yang mempengaruhi lokus coeruleus telah dikaitkan dengan banyak gangguan neurologis dan kejiwaan.
“Memahami sirkuit saraf pelepasan hormon pertumbuhan pada akhirnya dapat mengarah pada terapi hormonal baru untuk meningkatkan kualitas tidur atau mengembalikan keseimbangan hormon pertumbuhan normal,” kata Daniel Silverman, peneliti postdoctoral di UC Berkeley dan salah satu penulis studi tersebut. “Ada beberapa terapi gen eksperimental di mana Anda menargetkan jenis sel tertentu. Sirkuit ini bisa menjadi pendekatan baru untuk mencoba mengurangi rangsangan lokus coeruleus, yang belum pernah dibicarakan sebelumnya.”
Memetakan sirkuit hormon pertumbuhan tidur
Bekerja di laboratorium Yang Dan, profesor ilmu saraf dan biologi molekuler dan seluler di UC Berkeley, tim peneliti mempelajari sirkuit otak tikus dengan menempatkan elektroda di otak mereka dan menstimulasi neuron hipotalamus dengan cahaya sambil merekam aktivitas saraf.
Tikus secara alami tidur dalam waktu singkat hanya beberapa menit sepanjang hari dan malam. Model ini memungkinkan peneliti untuk berulang kali mengamati perubahan aktivitas hormon pertumbuhan selama banyak siklus tidur dan bangun.
Dengan menggunakan teknik penelusuran sirkuit tingkat lanjut, tim menemukan bahwa dua hormon peptida yang bertanggung jawab mengatur pelepasan hormon pertumbuhan berperilaku berbeda tergantung pada tahap tidur. GHRH mendorong pelepasan hormon pertumbuhan, sementara somatostatin menekannya.
Selama tidur REM, GHRH dan somatostatin meningkat, menyebabkan pelepasan hormon pertumbuhan lebih besar. Namun, selama tidur non-REM, kadar somatostatin menurun sementara GHRH hanya meningkat secara moderat, sehingga menciptakan pola regulasi hormonal yang berbeda.
Putaran umpan balik yang menyeimbangkan tidur dan terjaga
Para peneliti juga mengidentifikasi mekanisme umpan balik yang sebelumnya tidak diketahui yang melibatkan lokus coeruleus.
Ketika hormon pertumbuhan terakumulasi secara bertahap selama tidur, hormon ini merangsang lokus coeruleus dan meningkatkan kesadaran. Namun jika aktivitas locus coeruleus menjadi terlalu tinggi, hal tersebut secara tidak terduga akan memicu rasa kantuk, sebuah temuan yang dilaporkan Silverman awal tahun ini.
“Hal ini menunjukkan bahwa tidur dan hormon pertumbuhan membentuk sistem yang sangat seimbang: Terlalu sedikit tidur mengurangi pelepasan hormon pertumbuhan, dan terlalu banyak hormon pertumbuhan pada gilirannya dapat mendorong otak menuju keadaan terjaga,” kata Silverman. “Tidur merangsang pelepasan hormon pertumbuhan, dan hormon pertumbuhan merespons untuk mengatur kesadaran, dan keseimbangan ini penting untuk pertumbuhan, perbaikan, dan kesehatan metabolisme.”
Karena hormon pertumbuhan mempengaruhi lokus coeruleus, yang memainkan peran penting dalam menjaga kewaspadaan di siang hari, sistem yang baru diidentifikasi ini juga dapat mempengaruhi perhatian dan aspek fungsi kognitif lainnya.
“Hormon pertumbuhan tidak hanya membantu Anda membangun otot dan tulang serta mengurangi jaringan lemak, tetapi mungkin juga memiliki manfaat kognitif, meningkatkan tingkat kewaspadaan Anda secara keseluruhan saat bangun tidur,” kata Ding.
Penelitian ini didukung oleh Howard Hughes Medical Institute (HHMI), yang hingga tahun ini mendukung Dan sebagai penyelidik HHMI, dan oleh dana Pivotal Life Sciences Chancellor’s Chair. Dan memegang Ketua Penting Rektor dalam Ilmu Hayati di bidang Ilmu Saraf. Rekan penulis lainnya termasuk Peng Zhong, Bing Li, Chenyan Ma, Lihui Lu, Grace Jiang, Zhe Zhang, Xiaolin Huang, Xun Tu dan Zhiyu Melissa Tian dari UC Berkeley, serta Fuu-Jiun Hwang dan Jun Ding dari Stanford University.
