ЧТО ТАКОЕ МЕЛАТОНИН?
Мелатонин, открытый американским дерматологом Аароном Лернером полвека назад, - одно из первых веществ, с помощью которых жизнь на Земле стала защищаться от губительного воздействия избытка ультрафиолетовых лучей.
Мелатонин присутствует и у одноклеточных организмов, и в растениях. Он содержится в обычной растительной пище, но в ничножных концентрациях, не оказывающих никакого воздействия на организм млекопитающего. Так, например, чтобы повысить уровень мелатонина в крови хотя бы до 50 пг/мл (1 пг = 10 (-12) грамм) ("вечернее" его содержание у человека), нужно съесть за один приём 200 килограммов помидор или бананов или полтонны отварного риса!
В организме позвоночных животных главным источником мелатонина является эпифиз, или шишковидная железа. Впервые её описал, как предполагают, александрийский врач Герофил за 300 лет до н.э., а назвал шишковидной Гален (2 в. н.э.), которому форма этой железы напомнила сосновую шишку. Роль "седалища души" приписывал эпифизу Рене Декарт (17 в.). В свете наших сегодняшних знаний об эпифизе весьма интересно, что Декарт связывал функции этой железы со зрением. На протяжении 18-19 вв. эпифиз рассматривался лишь как рудиментарный придаток мозга.
Только в самом конце 19 в. немецкий педиатр Хюбнер описал мальчика с преждевременным половым созреванием, у которого при посмертном вскрытии была обнаружена опухоль эпифиза, препятствовавшая, как теперь очевидно, выработке мелатонина.. В начале 20 в. невролог Марбург выдвинул предположение, что эпифиз - верхний придаток мозга - выделяет какое-то вещество, угнетающее функции гипоталамуса ( важнейшей структуры в глубине мозга, управляющей нижним придатком мозга, гипофизом) и, соответственно, развитие репродуктивной системы.. Примерно в эти же годы было установлено, что эпифиз содержит субстанцию, вызывающую, депигментацию (побледнение) кожи головастиков. Это и послужило основой для открытия мелатонина через 40 лет. Интересно, что А.Лернер, первооткрыватель мелатонина, впервые описал и седативное (успокаивающее) его действие на человека.
У зародыша эпифиз вначале образуется из выпячивания крыши промежуточного мозга, из которого берут своё начало и глаза, и гипоталамус. Исторически все эти образования возникли как единый механизм, способный реагировать на циклические изменения освещённости. У холоднокровных позвоночных и птиц эпифиз выполняет хорошо известную роль "третьего глаза", давая информацию о суточной и сезонной освещённости. Однако у млекопитающих верхний мозговой придаток, оказавшись "погребённым" под разросшимися полушариями и мощным черепом, потерял непосредственные афферентные (центростремительные) и эфферентные (центробежные) связи с мозгом и превратился в железу внутренней секреции.
Это произошло у всех млекопитающих, за исключением неполнозубых (муравьеды, ленивцы), панцирных (броненосцы) и китообразных (киты, дельфины), у которых эпифиз попросту исчез.
Несмотря на то, что геометрически эпифиз находится в самом центре мозга, он управляется как обычный периферический орган, то есть при помощи вегетативной нервной системы.
Зрительная информация от сетчатки через ответвление зрительного нерва попадает в супрахиазмальные ядра - небольшое парное образование, находящееся в глубине полушарий над зрительным перекрестом.. Затем эти сигналы через гипоталамус по проводящим путям вдоль ствола головного мозга нисходит вниз, в шейный отдел спинного мозга, откуда по симпатическим нервам через отверстия в черепе проникают обратно в головной мозг и, наконец, достигают эпифиза.
Ночью, в темноте, когда большинство нейронов СХЯ (супрахиазмальные ядра) не разряжается ("молчит"), нервные окончания выделяют вещество норадреналин, активирующий в клетках эпифиза (пинеалоцитах) синтез ферментов, образующих мелатонин.
Эпифиз взрослого человека, имеющий массу немногим более 100 миллиграмм, еженощно выделяет в кровь около 30 мкг (1 мкг = 10 (-6) г.) мелатонина. Появление яркого света мгновенно блокирует его синтез, в то время как при пребывании в постоянной темноте суточный ритм выброса мелатонина сохраняется, поддерживаемый периодической активностью СХЯ. Мелатонин синтезируется из незаменимой аминокислоты триптофана, поступающей в организм с пищей. Он не накапливается в эпифизе, а немедленно выбрасывается в кровяное русло и спинномозговую жидкость.
Суточные изменения уровня мелатонина в крови (паттерн) имеют некоторые общие черты у всех людей. Концентрация мелатонина, ничтожная днём (1-3 пг/мл), начинает возрастать часа за два до привычного для данного субъекта времени отхода ко сну, при условии что в это время человек не находится на ярком свету. Быстрый рост уровня мелатонина наблюдается после выключения света в спальне, достигая 100-300 пг/мл. В ранние предутренние часы обычно начинается спад кривой уровня мелатонина, который завершается после пробуждения. Доказано, что мелатонивовый паттерн у каждого человека на удивление стабилен от ночи к ночи, в то время как паттерны разных людей одного пола и возраста в деталях настолько различны, что это даёт основание говорить об индивидуальном паттерне, характеризующем данную личность.
Кроме суточного существует и сезонный паттерн выделения мелатонина, причём не только у млекопитающих с сезонным циклом размножения, но и у человека. По-видимому, именно с ритмом секреции мелатонина связаны в конечном счёте хорошо известные сезонные изменения общей активности и эмоционального состояния человека (включая так называемые "сезонные депрессии" или "сезонное аффективное расстройство").
Недавно был выделен ген, кодирующий основной белок-рецептор мелатонина, находящийся на мембранах клеток-мишеней. Взаимодействие мелатонина с рецептором приводит к торможению активности этих клеток. Молекула мелатонина обладает небольшими размерами и очень высокой растворимостью в липидах (липофильностью), в силу чего для неё не существует в организме никаких преград. Мелатонин может проникать сквозь клеточную мембрану и связываться с белками-рецепторами на поверхности ядра. Более того, он может проникать внутрь ядра и непосредственно влиять на синтез белка в клетке!
Зародыши и новорождённые млекопитающие, включая человека, сами не образуют мелатонин, а пользуются материнским, поступающим сначала через плаценту, а после рождения - с молоком.
Секреция мелатонина начинается лишь на третьем месяце после рождения ребёнка. Выделение мелатонина эпифизом резко увеличивается с возрастом, достигая максимума уже в первые годы жизни (не позднее 5 лет), после чего начинается постепенное его снижение. Снижение это, продолжающееся в течение всей жизни человека, довольно плавное; резкое падение наблюдается лишь в период полового созревания подростка. Очевидно, что возрастное снижение выделения мелатонина носит в основном адаптивный характер: ведь по мере ослабления выброса гормонов гипофизом и угасания деятельности эндокринных желез снижается и может вовсе исчезнуть потребность в их периодическом ночном торможении. В этой связи совершенно не обосновано мнение о якобы "безвредности" и даже необходимости постоянного возмещения возрастной "нехватки" мелатонина, которое должно привести к улучшению общего состояния здоровья пожилых людей и продлению жизни.
Итак, у млекопитающих, включая человека, выброс мелатонина эпифизом находится полностью под контролем СХЯ. СХЯ и эпифиз млекопитающих - две половины главных "биологических часов" в нашем организме, находящиеся между собой в тормозных взаимоотношениях. Яркий свет стимулирует нейроны СХЯ и тормозит выработку мелатонина эпифизом. Мелатонин же, в свою очередь, из-за высокой насыщенности СХЯ и принадлежащих областей мозга высокочувствительными рецепторами способен оказывать мощное тормозное воздействие на активность СХЯ - главного "генератора тактовых импульсов" в организме млекопитающих. При этом мелатонин взаимодействует с другими биохимическими факторами, модулирующими активность СХЯ, в том числе нейромедиаторами глутаматом и серотонином, а также некоторыми нейропептидами.
Таким образом, осуществляется так называемый "динамический гомеостаз" в системе внутрисуточной ритмики млекопитающих и человека.
Необходимо упомянуть в этой связи идеи и разработки отечественного специалиста А.М.Хелимского, впервые указавшего на "социальный стресс" - результат всё ускоряющихся темпов и ритмов развития человеческого общества. Стресс стал главной движущей силой эволюции человека, и реализуется эта движущая сила через эпифиз и его основной гормон - мелатонин. Согласно этому автору, хронический стресс матери во время беременность, столь характерный для жизни в больших городах, является причиной повышенного уровня кортикостероидов - гормонов стресса, которые обладают способностью проникать через плаценту и подавлять формирование эпифиза плода. За первую половину минувшего века средний вес эпифиза зрелого плода снизился почти почти в два раза! Такова, по-видимому, эпигенетическая (не связанная с наследственностью) реакция человеческой популяции на условия жизни в постиндустриальном обществе.
Для современной жизни характерно проявление стрессирующих факторов не только в дневное, но и в ночное время (залитые ярким светом ночные города - так называемый эффект Эдисона., ночной шум от автомобилей и самолётов, ночные "будоражащие" передачи по телевидению и т.д.) и полное разрушение естественного для человека чередования периодов активности и покоя и ритма "сон-бодрствование".
Снижение тормозящего воздействия мелатонина на функции гипофиза приводит к усиленному выбросу гормона роста, гормонов стресса, половых гормонов, что проявляется в подростковой акселерации. В самой акселерации, конечно, нет ничего плохого, но проблема в том, что часто она носит дисгармоничный характер. Дисгармония акселерации проявляется у подростков в таких анатомических, физиологических и психологических явлениях, как диспропорциональный рост, раннее половое созревание, раннее ожирение, ранние гипертиреоидозы (патологическое разрастание щитовидной железы), усиление агрессивных реакций при фрустрации и т.п. И это лишь часть той платы, которую платит человечество за пренебрежение фундаментальными физиологическими факторами человеческого существования!
Источник М.М.Боднарук, Н.В.Ковылина, кандидаты биологических наук "Занимательные материалы и факты по анатомии и физиологии человека в вопросах и ответах".
