Гормон сна – мелатонин

melatonin-gormon

Более полувека назад  американский врач – дерматолог из Йельского университета, Аарон Лернер, впервые открыл гормон – мелатонин.  С этого времени началась новая эпоха в понимании биологических суточных ритмов у всей живой природы. Синтезируется мелатонин в эпифизе.

Эпифиз, или иначе пинеальная железа, находится на основании мозга, он впервые был описан александрийским врачом Герофилом  еще до нашей эры, а во втором веке нашей эры назван шишковидной железой  знаменитым врачом  Клавдием Галеном  (за внешнее сходство с сосновой шишкой)  Рене Декарт приписывал железе свойства «обиталища души» и связывал ее функции со зрением, а нарушение работы железы считал причиной психических болезней. Однако в последующие 18-19 века интерес к  шишковидной железе пропал. Ее стали считать рудиментарным образованием мозга.

Только в конце 19 века немецкий педиатр Хюбнер описал заболевание мальчика с преждевременным половым созреванием, у которого посмертно была обнаружена опухоль эпифиза.

Появилось предположение, что эпифиз выделяет какое-то вещество, которое контролирует темп полового созревания путем торможения функции гипоталамуса и гипофиза, отвечающими за развитие половой системы. Честь такого предположения принадлежала врачу невропатологу Марбургу. Примерно в те же годы, в начале 20 века, было установлено, что эпифиз выделяет какую-то субстанцию, вызывающую депигментацию кожи. А через несколько десятков лет был открыт мелатонин.

Оказалось, что мелатонин присутствует и в растительном мире, и даже у простейших одноклеточных. Но количество этого гормона в растениях чрезвычайно мало, в связи с чем пополнить запасы мелатонина с пищей невозможно.

Филогенетически эпифиз развился из выпячивания межуточного мозга, откуда также получили развитие органы зрения и гипоталамус. Связь между этими структурами мозга сохраняется в течение жизни. Зрительные импульсы от сетчатки глаза через ответвление зрительного нерва попадают в супрахиазмальные ядра (СХЯ),  затем через гипоталамус по нисходящим путям попадают в спинной мозг, а оттуда вновь по восходящим  симпатическим волокнам  проходят внутрь черепа и подходят к эпифизу.

Ночью в темноте большинство нейронов СХЯ молчит (поток импульсации от зрительных нервов минимален)  нервные окончания синтезируют норадреналин, который в шишковидной железе запускает процесс синтеза мелатонина. Появление яркого света мгновенно блокирует синтез гормона. В темноте синтез продолжается, поддерживаемые  периодической активностью СХЯ. Именно поэтому, мелотонин называют гормоном сна.

Процесс обратной связи между эпифизом и супрахиазмальными ядрами осуществляется взаимодействием мелатонина с другими нейромедиаторами — серотонином и глутаматом которые модулируют активность СХЯ. Таким образом поддерживается гомеостаз в этой сложной системе биологических часов.

Когда вырабатывается мелатонин в организме

Синтез мелатонина полностью находится под контролем СХЯ.  Супрахиазмальные ядра и эпифиз — две половины наших биологических часов.

Мелатонин не накапливается в эпифизе, а мгновенно выбрасывается в кровяное русло и спинно-мозговую жидкость.

Концентрация мелатонина днем ничтожна (1-3 пг/ мл), она начинает возрастать часа за два до привычного для человека времени отхода ко сну, быстрый рост мелатонина наступает сразу после выключения света в спальне и достигает 100-300 пг/мл. Во время сна человека, железой, которая весит всего 100 мг, секретируется около 30 мг мелатонина. В ранние утренние часы происходит спад синтеза и он полностью прекращается после пробуждения.

Интересное открытие принадлежит двум отечественным ученым: Н.Т. Райхлину и  И.М. Кветному. Им удалось установить, что мелатонин в организме способен синтезироваться не только в эпифизе. Гормон вырабатывается и другими органами. Вначале была обнаружена секреция мелатонина в червеобразном отростке слепой кишки, затем в других отделах желудочно-кишечного тракта, в печени, желчном пузыре, почках, надпочечниках, яичниках, эндометрии, лейкоцитах, тромбоцитах и в эндотелии сосудов. Связь с суточными ритмами для этих случаев не изучалась. Мелатонин расходуется там же, где производится. Так что это вещество таит еще много загадок.

Кривая выработки мелатонина сохраняется  одинаковой из ночи в ночь у одного и того же человека, но каждый из нас имеет  очень индивидуальные и стабильные параметры синтеза. С ритмом сезонной секреции мелатонина могут быть связаны и сезонные депрессии.

Рецепторы к мелатонину имеются в каждой клетке, недавно был выделен ген, кодирующий основной белок — рецептор мелатонина. Взаимодействие гормона с рецептором приводит к торможению активности клеток. Его молекула имеет очень небольшие размеры и высокую растворимость в жирах, поэтому она легко проникает через клеточную мембрану и связывается с белками — рецепторами на поверхности ядра.

График выработки мелатонина

 

Зависимость выработки мелатонина от возраста

Функциональная активность эпифиза в разные периоды жизни оказывается различной.

Человеческий плод в период внутриутробного развития и новорожденный ребенок не могут самостоятельно синтезировать мелатонин и получают его через плацентарное кровообращение или с молоком матери. Секреция начинается на третьем месяце жизни и достигает максимума в первые годы жизни, к 5 годам достигается пиковое значение активности шишковидной железы, и далее начинается плавный спад секреции мелатонина, который продолжается всю последующую жизнь, давая резкий крен вниз только в подростковом возрасте.

Все эти процессы имеют очень разумное обоснование. Максимально сдерживающее влияние на эндокринные железы системы гипоталамуса — гипофиза, отвечающие за рост и половое созревание, должно оказываться как раз в период детства, в период подросткового развития  тормозящее ночное влияние эпифиза резко ослабевает. Можно наблюдать, как в это время за какой-нибудь год девочка превращается в девушку, мальчики проходят эти этапы медленнее.

С возрастом функции всех эндокринных желез несколько ослабляются, поэтому необходимость оказывать на них сдерживающее, тормозящее влияние исчезает. Выработка мелатонина значительно ослабевает. Бесконтрольный прием мелатонина в больших дозах в этот период способен вызвать нежелательные побочные действия, привести к появлению общей эндокринной недостаточности.

Отечественный ученый А.М.Хмелевский  выдвинул и доказал очень интересную идею о влиянии хронического стресса при беременности. Гормоны стресса глюкокортикоиды способны проникать через плаценту матери и вызывать торможение развития эпифиза плода.

Даже при вполне благополучном течении жизни в современном индустриальном городе человек часто сталкивается с нарушением ритма сна: высокий уровень освещенности улиц в ночное время, шум  проезжающих машин, телевизионные ночные передачи, привычка спать при работающем телевизоре, ночники, мигающие сигнальные лампочки холодильников, компьютеров  и т.д. полностью разрушают привычный для человека режим сна и бодрствования.

Снижение тормозящей роли мелатонина на гормоны гипофиза приводит к  усиленному выбросу гормонов стресса, гормонов роста, половых гормонов, что проявляется в современной дисгармоничной подростковой акселерации. Дисгармония у подростков проявляется в диспропорциональном росте, раннем половом созревании, раннем ожирении, нарушении функции щитовидной железы, повышенной агрессивности.

Что повышает и снижает гормон мелатонин

Синтез мелатонина происходит из незаменимой аминокислоты триптофана, которая  участвует сначала в синтезе серотонина. А затем уже из серотонина образуется мелатонин. Он является индольным производным серотонина.

Незаменимая аминокислота триптофан содержится в большом количестве в сыре, молоке, куриных яйцах, арахисе, постной говядине, мясе индейки.

Уровень мелатонина снижают:

  1. ночное освещение;
  2. прием кофе, кока-колы;
  3. курение;
  4. некоторые лекарственные препараты: парацетамол, аспирин, нестероидные противовоспалительные, прозак (антидепрессант);
  5. алкоголь, принятый позже 19 часов.

Уровень мелатонина повышают:

  1. темнота в ночное время суток;
  2. продукты, содержащие большое количество триптофана;
  3. витамины В-3 и В-6;
  4. микроэлементы кальций и магний;
  5. легкий ужин на ночь;
  6. низкокалорийная диета.

Функции

Основные функции гормона мелатонин:

  1. регуляция циркадных и сезонных циклов;
  2. регуляция репродуктивной функции;
  3. антиоксидантная защита;
  4. противоопухолевая защита;
  5. влияние на продолжительность жизни;
  6. влияние на эндокринную функцию человека.

Регуляция репродуктивной функции

При нарушении графика сна и бодрствования в экспериментах на животных и наблюдениях над здоровыми добровольцами отмечалась следующая закономерность: у женщин укорачивался менструальный цикл, наступали дисменореи, периоды ановуляции с отсутствием менструаций, появлялись кисты на яичниках и явления фибро-кистозной мастопатии. В целом репродуктивная система быстрее заканчивала свое физиологическое функционирование, раньше наступал климакс.

Антиоксидантная защита

Антиоксидантный эффект от гормона мелатонина был открыт американским ученым Раселом Рейтером в 1993 году и подтвержден в многочисленных исследованиях.

Защитное действие гормона проявляется в любой клетке организма и в отношении любых клеточных структур, но основная направленность защитного действия  обращена на клеточное ядро, протеины и липиды.

Механизм антиоксидантного действия связан  со способностью нейтрализовывать свободные радикалы, в т. ч. появившиеся в результате перекисного окисления липидов(ПОЛ)  а так же с активацией глутатионперокситдазы — мощного эндогенного фактора ферментной защиты от радикального окисления.

Мелатонин, как андиоксидант, в 2 раза превосходит витамин Е по эффективности.

Противоопухолевая защита

В настоящее время считаются доказанными следующие факты:

  • Рецепторы к мелатонину есть на многих иммунокомпетентных клетках;
  • Под действием мелатонина усиливается продукция интерлейкинов и гамма- интерферона лимфоцитами;
  • Удаление эпифиза сопровождается прекращением продукции антител и прекращением пролиферации в костном мозге клеток — предшественников гранулоцитов и макрофагов.

Проводилось множество исследований работников со сменным графиком работы, ночными сменами (медицинские сестры, официанты, стюардессы), при этом удалось установить, что риск развития рака молочной железы у таких категорий работников повышен в 3 раза, риск злокачественной меланомы вдвое, а так же много выше оказывалось число заболевших раком прямой кишки.

Считается доказанным, что метаболический синдром, развивающийся  в том числе при недостаточном уровне мелатонина, и характеризующийся ожирением, повышенным содержанием холестерина и триглицеридов, а так же липопротеидов низкой плотности, с нарушенной толерантностью к глюкозе, повышенным уровнем артериального давления, сниженной фибринолитической активностью крови, является фактором высокого риска развития не только сердечно-сосудистых заболеваний, но и фактором высокого риска появления злокачественных опухолей.

Влияние на эндокринную функцию человека

Основное влияние мелатонина на эндокринную систему заключается в торможении секреции гонадотропинов гипофизом, в меньшей степени снижается секреция других тропных гормонов передней доли гипофиза — кортикотропина, тиротропина, соматотропина. Гормон мелатонин снижает чувствительность клеток передней доли гипофиза к  релизинг — факторам гипоталамуса и может подавлять их секрецию.

Влияние на продолжительность жизни

Во многих исследованиях показано, что мелатонин значительно замедляет процессы старения и увеличивает продолжительность жизни.

Так сниженным находили уровни мелатонина при артериальной гипертонии, и еще более значительная разница оказывалась у больных ИБС. При нестабильной стенокардии уровень мелатонина особенно катастрофически снижался, что обычно предшествовало развитию инфаркта миокарда.

Достигнуты положительные результаты при включении в схемы лечения больных ишемической болезнью сердца и гипертонией препарата мелаксен. Об этом, и других препаратах с мелатонином у нас есть отдельная статья.


« »