深い睡眠が筋肉を育て脂肪を燃やす！脳内の「成長ホルモン回路」を解明

科学者たちは以前から、睡眠中、特に深いノンレム（non-REM: non-rapid eye movement）段階において成長ホルモンのレベルが上昇することを知っていました。しかし、脳がこのプロセスを具体的にどのように制御しているのかは、これまで謎に包まれていました。

今回、カリフォルニア大学バークレー校の研究チームが、睡眠中の成長ホルモンを調節する脳の回路を解明しました。科学誌『Cell』に掲載された彼らの研究は、成長ホルモンのレベルを絶妙なバランスに保つ、これまで知られていなかったフィードバックシステムも明らかにしています。

この発見は、睡眠とホルモン調節の密接な関係について新たな知見をもたらすものです。将来的には、糖尿病などの代謝性疾患に関連する睡眠障害や、パーキンソン病、アルツハイマー病などの神経変性疾患の新しい治療法の開発につながる可能性があります。

「成長ホルモンの放出が睡眠と密接に関係していることは知られていましたが、それは睡眠中に採血して成長ホルモンのレベルを確認することによってのみ知られていたのです」と、研究の筆頭著者であるカリフォルニア大学バークレー校神経科学部門およびヘレン・ウィルズ神経科学研究所の博士研究員、シンルー・ディン（Xinlu Ding）博士は語ります。「私たちは実際にマウスの神経活動を直接記録し、何が起こっているのかを確認しました。将来的にさまざまな治療法を開発するための、基礎的な回路を提供しています」

成長ホルモンはブドウ糖や脂肪の代謝調節にも関わっているため、慢性的な睡眠不足は肥満、糖尿病、心血管疾患のリスクを高める可能性があります。

脳が睡眠中の成長ホルモンを制御する仕組み

成長ホルモンの放出をコーディネートする神経細胞は、哺乳類に共通する古い脳の領域である視床下部の奥深くに位置しています。これらには、成長ホルモン放出ホルモン（GHRH: growth hormone-releasing hormone）ニューロンと、2つの異なるタイプのソマトスタチンニューロンが含まれます。

成長ホルモンが放出されると、覚醒、注意、思考、新しい経験への反応に関与する脳幹の領域である青斑核（せいはんかく）のニューロンが活性化されます。青斑核に影響を与える問題は、多くの神経学的および精神医学的障害に関連しています。

「成長ホルモン放出の神経回路を理解することは、最終的には睡眠の質を改善したり、正常な成長ホルモンのバランスを回復したりするための新しいホルモン療法につながる可能性があります」と、同大学の博士研究員であり論文の共同著者であるダニエル・シルバーマン（Daniel Silverman）博士は述べています。「特定の細胞タイプを標的とする実験的な遺伝子治療も存在します。この回路は、これまで語られてこなかった青斑核の興奮性を調整するための、新たな手がかりになるかもしれません」

睡眠と成長ホルモンの回路をマッピングする

同大学の神経科学・分子細胞生物学教授であるヤン・ダン（Yang Dan）博士の研究室で、研究チームはマウスの脳に電極を配置し、神経活動を記録しながら視床下部ニューロンを光で刺激することで、脳の回路を調査しました。

マウスは昼夜を問わず、わずか数分間という短いバースト（細切れの睡眠）で自然に眠ります。このパターンにより、研究者たちは多くの睡眠と覚醒のサイクルの間で、成長ホルモンの活動の変化を繰り返し観察することができました。

高度な回路トレーシング技術を用いて、チームは成長ホルモンの放出を調節する2つのペプチドホルモンが、睡眠のステージによって異なる振る舞いをすることを発見しました。GHRHは成長ホルモンの放出を促進し、ソマトスタチンはそれを抑制します。

レム（REM: rapid eye movement）睡眠中には、GHRHとソマトスタチンの両方が増加し、より多くの成長ホルモンが放出されます。しかし、ノンレム睡眠中にはソマトスタチンのレベルが低下し、GHRHは緩やかに上昇するだけで、異なるパターンのホルモン調節が行われます。

睡眠と覚醒のバランスをとるフィードバックループ

研究者たちはまた、青斑核が関与するこれまで知られていなかったフィードバックメカニズムも特定しました。

睡眠中に成長ホルモンが徐々に蓄積すると、青斑核が刺激されて覚醒が促されます。しかし、青斑核の活動が高まりすぎると、予想に反して今度は眠気が促進され始めるという事実を、シルバーマン博士は今年初めに報告していました。

「これは、睡眠と成長ホルモンが緊密にバランスの取れたシステムを形成していることを示唆しています。睡眠が少なすぎると成長ホルモンの放出が減少し、逆に成長ホルモンが多すぎると脳が覚醒へと向かう可能性があります」とシルバーマン博士は言います。「睡眠が成長ホルモンの放出を促し、成長ホルモンがフィードバックして覚醒を調節します。このバランスが成長、修復、そして代謝の健康に不可欠なのです」

成長ホルモンは、日中の覚醒維持に中心的な役割を果たす青斑核に影響を与えるため、この新たに特定されたシステムは、注意力やその他の認知機能の側面にも影響を与える可能性があります。

「成長ホルモンは筋肉や骨をつくり、脂肪組織を減らすのを助けるだけでなく、目覚めたときの全体的な覚醒レベルを高めるなど、認知的なメリットもあるかもしれません」とディン博士は述べています。

この研究は、今年までダン博士をハワード・ヒューズ医学研究所（HHMI: Howard Hughes Medical Institute）の研究員として支援していた同研究所と、Pivotal Life Sciences Chancellor's Chairファンドの支援を受けました。ダン博士は、Pivotal Life Sciencesの神経科学におけるChancellor's Chairを務めています。その他の共同著者に、同大学のペン・ゾン（Peng Zhong）氏、ビン・リー（Bing Li）氏、チェンヤン・マ（Chenyan Ma）氏、リフイ・ルー（Lihui Lu）氏、グレース・ジアン（Grace Jiang）氏、ジェ・ザン（Zhe Zhang）氏、シャオリン・ホアン（Xiaolin Huang）氏、シュン・トゥ（Xun Tu）氏、ジユ・メリッサ・ティアン（Zhiyu Melissa Tian）氏、およびスタンフォード大学のフー・ジウン・ホアン（Fuu-Jiun Hwang）氏、ジュン・ディン（Jun Ding）氏が含まれます。

論文リファレンス

「「Neuroendocrine circuit for sleep-dependent growth hormone release（睡眠依存性成長ホルモン放出の神経内分泌回路）」」

 https://www.sciencedaily.com/releases/2026/06/260626030433.htm