Мелатонин за что отвечает
Мелатонин за что отвечает
Прием биологически активных добавок с мелатонином может помочь людям, испытывающим проблемы со сном из-за различных экологических или социальных факторов.
Помимо улучшения сна, биологически активные добавки с мелатонином могут помочь улучшить состояние сердечно-сосудистой системы, справиться с фибромиалгией, снизить риск образования камней в желчном пузыре и уменьшить ощущения шума в ушах.
Сон – одна из самых важных функций человеческого организма. В основе сна лежит циркадный ритм, также известный как внутренние часы. Это естественный биологический таймер, который помогает нашему телу распознавать, когда именно пришло время ложиться спать, а когда пора просыпаться, придерживаясь 24-часового графика.
Соблюдая определенный постоянный режим сна и бодрствования, вы можете поддерживать постоянный циркадный ритм, что позволит быть максимально производительным, когда вы бодрствуете, и полноценно отдыхать, когда наступает ночь. Также следует помнить что свет, излучаемый электрическими устройствами, снижает способность организма вырабатывать мелатонин. В идеале необходимо прекратить использование гаджетов за час до сна, чтобы увеличить выработку мелатонина и поддерживать постоянный циркадный ритм. Люди, работающие в ночную смену, и слепые могут испытывать проблемы с уровнем мелатонина.
Самый высокий уровень мелатонина во время ночного сна – у детей. Многие исследователи полагают, что с возрастом выработка мелатонина снижается.
На основании различных исследований можно выделить три основных функции мелатонина.
Во-первых, мелатонин помогает контролировать циркадные ритмы.
Мелатонин нормализует циркадные ритмы, сигнализируя организму о готовности ко сну. Мелатонин может помочь людям, имеющим нарушения сна, например, работающим в ночную смену или испытывающим проблемы со сном в результате смены часовых поясов. Также прием мелатонина может быть полезен людям с хронически низким уровнем мелатонина, который может наблюдаться при шизофрении или снижении качества сна.
Также мелатонин может улучшать качество сна при менопаузе. Ряд исследований демонстрирует, что прием мелатонина в пременопазуальный период, менопаузу и 2 года постменопазуального периода может улучшить качество сна и настроение у женщин.
Во-вторых, мелатонин действует как антиоксидант.
Мелатонин может помочь поддержать здоровье мозга, сердечно-сосудистой системы (мелатонин способствует снижению артериального давления и уровня холестерина крови) и желудочно-кишечного тракта.
В-третьих, мелатонин может поддержать иммунную систему.
В ряде исследований мелатонин показал свою эффективность при воспалительных процессах, некоторых аутоиммунных состояниях, диабете первого типа, в качестве стимулятора при иммунодепрессивных состояниях.
Некоторые исследования демонстрируют положительный эффект использования мелатонина у детей с расстройствами аутистического спектра. Прием мелатонина может улучшить сон, поведение в течение дня.
Мелатонин может стать средством для лечения тиннитуса – звона или шума в ушах. Длительный тиннитус может привести к нарушению сна, раздражительности и депрессии. Прием мелатонина снижает симптомы тиннитуса и улучшает качество сна у людей с хроническим тиннитусом.
Считается, что люди, страдающие фибромиалгией, имеют более низкий уровень мелатонина. Группа исследователей обнаружила, что повышение уровня мелатонина у пациентов, страдающих фибромиалгией, помогло ослабить их симптомы и улучшить качество сна.
Мелатонин может помочь снизить риск образования камней в желчном пузыре, подавляя всасывание холестерина через кишечный эпителий, а также увеличивая превращение холестерина в желчь.
Немалое количество людей страдают от различных расстройств сна. Не следует сразу прибегать к использованию биологически активных добавок с мелатонином. Первое, что необходимо сделать в этом случае – постараться нормализовать выработку мелатонина организмом.
Как можно повысить выработку мелатонина в вечерние часы?
Следует избегать использования электронных устройств за час до сна. Телефоны, планшеты, телевизоры, компьютеры и пр. излучают синий свет, который заставляет наш мозг думать, что сейчас дневное время, в результате чего выработка мелатонина снижается.
Регулярное пребывание на солнце в течение дня помогает организму снизить выработку мелатонина, поэтому, когда наступает ночь, эпифиз вырабатывает достаточное количество мелатонина, вызывающее сонливость.
По возможности старайтесь убирать источники света из спальни, чтобы улучшить качество сна. Малейшее воздействие света может повлиять на выработку мелатонина в организме. Хорошим решением может быть использование затемняющих штор.
Кроме того, некоторые продукты, как известно, содержат небольшое количество мелатонина. Включение их в обычную диету при соблюдении вышеупомянутых советов по сну может помочь улучшить качество сна. К таким продуктам относятся мясо (баранина, говядина и свинина), лосось, курица, яйца, молоко, ананасы, бананы, яблоки, гранаты, виноград, лук, чеснок, цветная капуста, репа, редис, морковь, помидоры, орехи (фисташки, миндаль и грецкие), и другие.
Если же все указанное выше, включая добавление «мелатониновых» продуктов в свой рацион, не помогает, можно рассмотреть возможность приема биологически активных добавок с мелатонином, предварительно проконсультировавшись с врачом.
Мелатонин может усугубить определенные заболевания. Мелатонин не следует использовать, если вы принимаете антикоагулянты и антиагреганты, противосудорожные препараты, противозачаточные препараты, лекарства от диабета и иммунодепрессанты. Также не рекомендуется принимать мелатонин во время беременности.
Прием биологически активных добавок с мелатонином может сопровождаться дневной сонливостью, раздражительностью, яркими сновидениями или ночными кошмарами, беспокойством, головными болями, головокружением, дискомфортом в животе. Кроме того, нельзя совмещать мелатонин и алкоголь, так как усиливаются седативные эффекты.
Мелатонин в организме выполняет несколько важных функций. Низкий уровень этого гормона может привести к нарушению сна, повысить риск некоторых заболеваний. Для нормализации выработки мелатонина в организме изначально лучше использовать более «природные» способы, изменив свой режим и условия сна, а также обогатив рацион продуктами, содержащими мелатонин. Это позволит вам избежать всех побочных эффектов, которые могут возникнуть при приеме биологически активных добавок. Если же вы решили использовать биологически активные добавки с мелатонином – не забудьте предварительно проконсультироваться с врачом.
Мелатонин за что отвечает
Треть жизни человек проводит во сне и это полезно!
Возможно не всем известно, что делает для нашего организма сон, но, каждый знает, что слишком долгое его отсутствие ухудшает самочувствие, настроение, а хороший ночной сон заряжает бодростью и желанием двигаться навстречу новому дню.
Медленная фаза продолжается около 75% от всего времени сна и состоит из трех стадий — N1, N2 и N3.
Стадия N2 (сон средней глубины или поверхностный сон) характеризуется более глубоким сном. Частота сердечных сокращений и частота дыхания продолжают замедляться, мышцы становятся более расслабленными, движение глаз прекращается, температура тела снижается. Эта стадия обычно самая продолжительная из всех стадий сна.
Стадия N3-4 (стадия глубокого и наиболее глубокого сна) играет важную роль в том, чтобы после сна человек почувствовал себя бодрым. Сердцебиение, дыхание и активность мозговых волн достигают самого низкого уровня, мышцы расслабляются максимально. Разбудить человека в этот момент трудно. При пробуждении он некоторое время дезориентирован. Сначала этот этап более продолжителен, но в течение ночи его продолжительность уменьшается.
Фаза быстрого сна REM наступает примерно через 90 минут после засыпания. Как следует из названия, глаза двигаются довольно быстро. Частота дыхания, частота сердечных сокращений и артериальное давление увеличиваются.
Во время быстрого сна мы видим сны.
Продолжительность каждого цикла быстрого сна увеличивается с течением ночи. Многочисленные исследования также связывают быстрый сон с консолидацией памяти (процесс преобразования кратковременных воспоминаний в долговременные). Продолжительность стадии быстрого сна уменьшается с возрастом, в результате чего больше времени занимают стадии быстрого сна. Проснувшись в этот момент человек помнит и может детально рассказать сновидение.
Эти этапы повторяются циклически в течение ночи до момента пробуждения.
Адаптироваться к смене дня и ночи помогают циркадные ритмы
Как они работают?
Свет проникает в глаза (даже через закрытые веки во время сна), стимулируя сигнал передаваемый сетчаткой в головной мозг.
Сон необходим
Недостаток сна сказывается не только на настроении.
Человек с дефицитом сна более подвержен следующим заболеваниям:
Про мелатонин
Исследования показывают, что мелатонин имеет отношение не только ко сну.
Гормон сна снижает выработку цитокинов, вызывающих воспаление, является антиоксидантом, нейтрализующим клетки свободных радикалов и ограничивающим окислительный стресс и повреждения, которые способствуют воспалению. Как антиоксидант, мелатонин также может помочь при расстройствах мозга, таких как болезнь Паркинсона, сердечных заболеваниях, таких как аритмия.
Секреция мелатонина подавляется светом.
В этом смысле хороши шторы блэкаут, чтобы не отвлекали фонари, машины за окном, убрать телефон,отключить сигналы уведомлений, выключить телевизор, ночник, свет в коридоре, любую подсветку.
С возрастом выработка мелатонина снижается.
Мелатонин доступен в виде добавок, обычно в виде таблеток или капсул. Большинство добавок мелатонина производятся в лаборатории.
Мелатонин может немного сократить время, необходимое для засыпания, улучшить симптомы смены часовых поясов, но может вызвать дневную сонливость.
Люди обычно используют мелатонин при расстройствах сна, таких как бессонница и при нарушении сна во время смены часовых поясов.
Самостоятельно принимать мелатонин не стоит, необходимо обратиться к врачу чтобы обсудить возможные противопоказания, исключить аллергическую реакцию и уточнить взаимодействие с другими лекарствами. Кратковременное использование добавок мелатонина вероятно безопасно для большинства людей, но информации о долгосрочной безопасности добавок мелатонина нет.
Кому сколько спать?
По обновленным данным Национального фонда сна (США), молодые люди (возраст 18-25 лет) и взрослые (возраст 26-64 лет) должны спать от 7 до 9 часов, но не менее 6 часов и не более 10 часов (для взрослых) или 11 часов (для молодых людей). Пожилые люди (65 лет и старше) должны спать от 7 до 8 часов, но не менее 5 или более 9 часов.
Детям и подросткам требуется значительно больше сна:
Что еще нужно для полноценного сна
Мелатонин за что отвечает
Невролог клиники DocMed Анна Цветкова подготовила статью о гормоне сна – мелатонине.
За выработку мелатонина отвечают клетки шишковидной железы (эпифиза), затем происходит его выделение в спинномозговую жидкость и в кровь.
1. Мелатонин необходим для обеспечения режима сна и бодрствования. Когда наступает темнота, уровень гормона повышается, а в ночное время его концентрация выше в 10 раз, чем днём. Благодаря высокому уровню мелатонина ночью инициируется и поддерживается сон.
2. В зимний период уровень мелатонина выше, чем в весенне-летний. Предполагается, что с этим связано снижение зимой частоты обострений некоторых заболеваний, например, рассеянного склероза. Но с другой стороны растёт количество сезонных аффективных расстройств. Если в ноябре вы ощущаете уныние, то виновник этого мелатонин.
3. У малышей выработка мелатонина начинается в три-четыре месяца. До наступления пубертатного периода его уровень постоянно растёт, а с возрастом – уменьшается (есть данные, что к 70 годам остаётся только 25% или даже меньше от уровня мелатонина у молодого человека).
4. Негативное влияние на выработку гормона могут оказывать: алкоголь, кофеин и некоторые препараты (например, пропранолол).
5. Свет от экрана TВ, компьютера, электронной книги, смартфона, планшета подавляет выработку мелатонина. Отложите все устройства хотя бы за 1 час до сна.
Имеются данные из исследования, в котором сравнивали участников, читающих бумажные книги перед сном, и электронные. У участников, которые читали электронные книги, наблюдали сонливость утром и на протяжении дня, трудности с засыпанием вечером. У тех, кто читал бумажные книги, таких последствий не наблюдалось.
Также не рекомендуется принимать препараты мелатонина для лечения любой бессонницы- обязательна консультация врача!
Мелатонин – влияние на организм
Гормон сна или мелатонин – это мощный антиоксидант, который выступает естественным модулятором иммунитета. Он отвечает за качество сна, быстроту засыпания и пробуждения. Мелатонин – это природное снотворное. Во время сна организм человека восстанавливается, а качество жизни улучшается. При дефиците гормона наблюдаются отклонения со стороны органов и систем, а также появляются трудности с засыпанием, что влияет на общее состояние человека.
Что такое мелатонин
Впервые гормон меланин был открыт в 1959 году. Он является производным триптофана, природной аминокислоты, отвечающей за нормальное функционирование организма. Главная задача гормона – это регулирование цикла сна и бодрствования. Нормальный уровень меланина – это здоровый сон, бесперебойная работа мозга, стрессоустойчивость и физическая выносливость.
По мере взросления человека синтез мелатонина снижается. Люди старше 40 лет чаще испытывают проблемы с засыпанием и пробуждением. Качество сна снижается, организм не успевает отдыхать, что негативно отражается на общей работе мозга. Естественный процесс старения влечет за собой нарушения в выработке многих гормонов.
При недостаточной выработке мелатонина постоянными спутниками человека выступают:
Человек нуждается в восстановлении организма. С этой целью необходимо определить уровень гормона меланина и приступить к ликвидации дефицита.
Как вырабатывается мелатонин
Процесс выработки мелатонина – это совокупность естественных действий, которые человек может выполнять ежедневно. Не обязательно принимать лекарственные препараты. Повлиять на уровень гормона поможет:
Выполнение простых рекомендаций – это залог крепкого здоровья и естественной стимуляции выработки гормона сна.
В каких продуктах содержится мелатонин
Содержание мелатонина в продуктах позволяет регулировать уровень гормона посредством стабилизации питания. Гормон сна синтезируется человеческим телом, но его выработку можно стимулировать естественными способами.
Важный для организма компонент содержится в:
По советам экспертов, для нормализации цикла сна указанные категории продуктов необходимо употреблять в вечернее время суток. Сбалансированный рацион положительно влияет на весь организм. Употребление определенной категории продуктов питания содержащих мелатонин – это ликвидация проблем с засыпанием, устранение раздражительности, а также исключение развития депрессивных состояний.
Медицинские препараты с мелатонином
Быстро восстановить уровень гормона помогут медицинские препараты. Мелатонин в таблетках – это распространенная форма приема лекарств. Но, использование медикаментов осуществляется только по показаниям, после определения уровня гормона в организме. С этой целью проводится комплексная диагностика.
Таблетки для сна с мелатонином находятся в открытом доступе, но употреблять их без консультации специалиста недопустимо. Существует ряд более естественных процессов, позволяющих нормализовать уровень гормона в организме. Включая импульсное воздействие на активные точки. Медицинский центр Алтимед специализируется на ликвидации дефицитов гормонов с применением современного оборудования, функционирующего на различных частотах.
Чем опасна нехватка мелатонина
Нехватка мелатонина опасна для организма. Гормон выполняет ряд функций, а также отражается на общем самочувствии человека. Эксперты рекомендуют тщательно следить за здоровьем и уровнем мелатонина. Его нехватка, это:
Уровень мелатонина влияет и на общую массу тела. Его дефицит – это прямой путь к набору лишнего веса.
Анализ на уровень мелатонина в организме
Мелатонин – это гормон, который важен для нормального сна. Для его проверки необходимо сдать кровь. Но это далеко не самый приятный способ. Существуют и другие, более эффективные и безопасные методы.
В медицинском центра Алтимед можно пройти новые виды диагностики, с высокой точностью до 100%. При этом никаких заборов крови не требуется! Анализ на мелатонин проводится с использованием функционального скрининга. Он оценивает общее состояние организма, а также фиксирует волновые процессы в организме.
Функциональный скрининг осуществляется с использованием ATM Vega Test. Инновационное оборудование направлено на оценку общего состояния организма, включая определение уровня гормонов. На основании полученных результатов разрабатывается индивидуальная схема восстановления.
Записаться на консультацию можно по указанным номерам телефонов!
Снова о циркадных ритмах
Научные данные указывают на то, что распорядок дня, согласованный с циркадными ритмами, — это важный аспект здоровой жизни.
Авторы
Редакторы
Статья на конкурс «Био/Мол/Текст»: Современный человек окружен множеством соблазнов, мешающих ему вовремя лечь спать: полистать инстаграм, посмотреть новый эпизод любимого сериала, поработать, когда все домашние наконец-то спят, сходить в клуб (если пандемия не вносит свои коррективы). Однако сейчас уже не только бабушка, но и ученые говорят о том, что всему свое время. Мы живем на планете Земля, которая вращается и создает для всех нас циркадный ритм. Ученые крайне заинтересованы в его изучении. В исследовании циркадных ритмов живых организмов можно выделить два основных направления: 1) Механизмы клеточных часов — за их открытие уже присудили в 2017 году Нобелевскую премию. 2) Работа вестника ночи — мелатонина, в исследовании которого остается много белых пятен (об этом и поговорим подробно в этой статье).
Конкурс «Био/Мол/Текст»-2020/2021
Эта работа опубликована в номинации «Свободная тема» конкурса «Био/Мол/Текст»-2020/2021.
Генеральный партнер конкурса — ежегодная биотехнологическая конференция BiotechClub, организованная международной инновационной биотехнологической компанией BIOCAD.
Спонсор конкурса — компания SkyGen: передовой дистрибьютор продукции для life science на российском рынке.
Спонсор конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.
Клеточные часы — Нобелевская премия 2017
Хронобиология — наука, изучающая биологические ритмы, — выделяет дневные, приливные, недельные, сезонные и годовые ритмы. В этой статье мы затронем вопросы, связанные с циркадными (от лат. circa — «около, кругом» + dies — «день») ритмами. Циркадные ритмы возникли в результате ежедневных изменений освещенности, вызванных вращением Земли. Циркадные ритмы есть у цианобактерий, грибов, растений и животных. У человека можно наблюдать суточные изменения физиологических параметров: температуры тела, синтеза гормонов (например, кортизола) и ферментов, циклы сна и бодрствования [1], [2].
К середине ХХ века было накоплено уже много данных о циркадных ритмах, и поэтому темой ежегодного симпозиума по количественной биологии в Колд Спринг Харбор в 1960 году стали «Биологические часы». В следующие десятилетия случились главные события в исследовании молекулярных основ циркадных ритмов, за что в 2017 году Джеффри Холл, Майкл Росбаш и Майкл Янг были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине [3].
На модели плодовой мушки ученые показали, что существуют гены, то есть физические носители информации, имеющие влияние не просто на признак (как, например, цвет человеческих глаз или окраска цветков фасоли), а на поведение целого организма — когда ложиться спать; сколько секунд петь брачную песню. Они выделили эти гены (per, tim, dbt) и научились вносить в них изменения, тем самым влияя на поведение. Им удалось распутать полный цикл реакций, которые происходят вокруг ядра и позволяют клетке вести свой собственный внутренний отсчет времени с помощью авторегуляции белковой машины.
Таким образом, на данный момент известно, что суточные ритмы организма поддерживаются работой внутренних клеточных часов. А как же факторы среды?
Факторы среды — водители ритма
Существует связка между внутренними процессами и тем, что происходит вовне, — это водители ритма, синхронизаторы (zeitgebers). Это факторы внешней среды, которые помогают внутренним часам подстраиваться под ее изменения. Наиболее важным водителем ритма является, конечно же, свет. Также к водителям ритма относятся температура, атмосферное давление; для человека важными факторами становятся пищевые привычки, физические упражнения, прием медикаментов.
При быстрой значительной смене часовых поясов (более 4 часов) у человека может возникнуть джетлаг (физиологический синдром, который проявляется в виде бессонницы, усталости, головной боли, потери аппетита и/или расстройств ЖКТ). Причиной этого является рассогласование внутренних суточных часов человека с солнечными часами в новом для него часовом поясе. Состояние джетлага продолжается до тех пор, пока внутренние часы организма не синхронизируются с местным временем благодаря внешним водителям ритма.
И тут мы переходим к следующему направлению исследования циркадных ритмов. Его масштаб — скорее уже весь организм, нежели клетка. Эта история затрагивает смену режимов сна и бодрствования, джетлаг. И важный герой тут — мелатонин.
N.B. Интересно, что в научных публикациях эти направления практически не пересекаются: в статьях про клеточные часы обычно нет упоминаний мелатонина, и наоборот, в статьях, посвященных изучению влияния мелатонина на организм/ткани/клетки, не упоминается белковая машина клеточных часов.
Из истории мелатонина
Параллельно изучению внутренних часов клетки развивались исследования работы водителей ритма. Но здесь по-прежнему остается много вопросов по механизмам этой работы. Сама по себе история открытия мелатонина замечательна:
1917 год. МакКорд и Аллен решили посмотреть, что будет если капнуть экстракт из эпифиза быков на лягушек и головастиков [4]. Удивительно, как ученым приходят в голову такие идеи? Было обнаружено, что кожа подопытных животных мгновенно осветляется. Предположили, что некое вещество, содержащееся в эпифизе быков, приводит к тому, что меланин агрегируется вокруг клеточного ядра.
Меланины — высокомолекулярные пигменты, влияющие на цвет кожи.
1958 год. А.Б. Лернер, дерматолог из Йельского университета, вместе с коллегами выделил из эпифиза быков вышеописанное вещество, изменяющее цвет кожи лягушек [5]. Они рассчитывали, что это вещество будет полезно при лечении кожных болезней. Назвали вещество «мелатонин». Слова «мелатонин» и «меланин» имеют общий греческий корень melos — черный. Дерматологические надежды Лернера и коллег на мелатонин не оправдались, но это открытие не осталось незамеченным.
1968 год. Барри Рид в Австралии изучал суточное (циркадное) изменение окраски рыбок нанностомус Бекфорда (Nannostomus anomalus Steindachner) [6]. Примечательность этой рыбки заключается в том, что на ее теле наблюдается яркая темная полоса днем, а ночью рыбка становится практически прозрачной; на теле проступают три темных овальных пятна: посередине тела, возле анального плавника и у корня хвостового плавника. Рид исследовал периодичность появления полос-пятен у нормальных и ослепленных рыбок, помещал их в условия постоянного освещения и постоянной темноты. Результаты экспериментов представлены в таблице 1. Из результатов эксперимента стало понятно, что на смену окраски скорее влияла освещенность, чем способность рыбок видеть. Изменение окраски занимало 15–30 минут.
| Рыбка | Режим освещения | Дневная полоса  | Ночные пятна  |
|---|---|---|---|
| здоровая | обычный режим день–ночь | днем — есть, ночью — нет | днем — нет, ночью — есть |
| здоровая | постоянная ночь | появляется — исчезает по 24-часовому циклу: в настоящий день — есть, в настоящую ночь — нет | присутствуют постоянно, то есть в настоящий день происходит наложение полос на пятна  |
| здоровая | постоянный день | присутствуют постоянно | никогда не появляются |
| ослепленная | обычный режим день–ночь | смена окраски полностью соответствует режиму здоровых рыбок, неотличима ни по одному из параметров | |
| ослепленная | постоянная ночь | смена окраски соответствует режиму здоровых рыбок в обычном режиме день–ночь | |
| ослепленная | постоянный день | присутствуют постоянно | никогда не появляются |
| здоровая, и ослепленная | постоянная ночь более 1–2 недель | изменения цвета стали беспорядочными и неясными | |
Далее Рид добавлял в аквариум различные соединения с целью найти вещество, которое будет приводить к появлению ночных пятен. Среди исследуемых веществ были мелатонин, серотонин, N-ацетилсеротонин, гармин и другие. Только добавление мелатонина приводило к появлению ночных пятен и исчезновению дневной полосы. Рид предположил, что именно мелатонин отвечает за циркадное появление ночного рисунка на теле нанностомуса in vivo.
В 1975 г. Линч с соавторами, исследуя мелатонин в моче 6 здоровых добровольцев, обнаружили циркадный ритм его наработки эпифизом — концентрация мелатонина значительно отличалась у разных людей, но все они демонстрировали многократное повышение концентрации мелатонина в ночные часы по сравнению с дневными значениями [7]. Видимо, мелатонин умеет не только изменять пятнышки на теле рыбки: циклы концентрации мелатонина оказались универсальны для всех известных животных, растений и грибов. Возникает вопрос: а что делает мелатонин и зачем повышается его концентрация в организме?
Как мелатонин стал вестником ночи
Мелатонин — это очень древняя молекула. Ученые предполагают, что изначальная функция мелатонина в цианобактериях и альфа-протеобактериях заключалась в том, чтобы нейтрализовать активные формы кислорода, которые образовывались в этих одноклеточных в результате их жизнедеятельности. Существует гипотеза, что ранние прокариоты поглотили цианобактерии и альфа-протеобактерии, и в результате последовавшего симбиоза превратились в хлоропласты и митохондрии, соответственно — так мелатонин проник в клетки эукариот [8–10]. У простейших одноклеточных активные формы кислорода активнее вырабатывались в дневное время. Поэтому простейшим бактериям, вероятно, днем требовалось больше мелатонина, а ночью — меньше; так возник суточный ритм мелатонина. При переходе к многоклеточности, когда большинство клеток организма оказывалось буквально погружено внутрь тела и не видело света, потребовалось сообщать всем клеткам внутри организма информацию о том, что происходит снаружи: день или ночь. И многоклеточные организмы приняли цикл мелатонина в качестве сигнальной системы для этой цели.
Свет является главным водителем ритма, влияющим на циркадные ритмы в организме. Вот как система светового оповещения работает у млекопитающих, в том числе у человека. Свет попадает на сетчатку глаза. Кроме всем известных со школы колбочек и палочек, в сетчатке есть ганглиозные клетки, содержащие пигмент меланописин [11]. Сигналы с этих клеток поступают в супрахиазматическое ядро (СХЯ) по зрительному нерву. СХЯ — это главный генератор циркадных ритмов у млекопитающих, расположенный в передней области гипоталамуса. СХЯ передает сигнал в эпифиз (шишковидное тело), где регулируется выработка мелатонина. Есть только одно большое «но»: у млекопитающих (и дневных, и ночных) синтез мелатонина скорее обратно пропорционален освещенности (много мелатонина вырабатывается ночью, а не днем), в отличие от древних одноклеточных, которых мелатонин защищал от свободных радикалов [12]. Связано это с тем, что в темное время суток СХЯ посылает сигнал, который активирует ключевой фермент синтеза мелатонина — арилалкиламин-N-ацетилтрансферазу (AANAT) в шишковидном теле. Фермент начинает энергично синтезировать мелатонин, осуществляя первую реакцию ацетилирования. В качестве субстрата AANAT использует другой индол со знакомым многим названием — серотонин (рис. 1). Таким образом, в шишковидном теле наблюдаются колебания двух индолов: днем в эпифизе много серотонина, а с наступлением ночи и включением фермента AANAT этот серотонин превращается в мелатонин и выделяется в кровь [13], [14].
Рисунок 1. Схема синтеза мелатонина из серотонина в клетках эпифиза.
адаптировано по материалам сайта Medi.ru
Соответственно, длительное чрезмерное освещение приводит к сильно сниженному уровню мелатонина, что неблагоприятно сказывается на состоянии организма. Поэтому физиологи рекомендуют спать ночью, приглушать свет, выключать мониторы/телефоны/гаджеты за час до сна, а утром выходить на яркий солнечный свет.
Рецепторы мелатонина и его рецепторонезависимые эффекты
Что известно о молекулярных механизмах действия мелатонина в организме? По крайней мере часть работы мелатонина осуществляется через его специфические рецепторы. В настоящий момент клонированы три рецептора мелатонина. Эти рецепторы относятся к семейству сопряженных с G-белком рецепторов (G-protein-coupled receptors, GPCRs), функция которых заключается в активировании внутриклеточных путей передачи сигнала. У млекопитающих обнаружены два трансмембранных рецептора — МТ1 и МТ2 (рис. 2) — их кристаллическая структура была опубликована в 2019 году в журнале Nature [15], [16].
Рисунок 2. Структура рецепторов мелатонина MT1 (синий) ) и MT2 (зеленый). Вторичная структура белков (альфа-спирали, бета-слои и петли) выделена более насыщенным цветом. Рецепторы погружены в цитоплазматическую мембрану. Мелатонин (фиолетовый) связывается с рецепторами, что приводит к передаче сигнала в клетку. Рисунок получен на основе структур 6me2 (MT1) и 6me7 (MT2) в программе UCSF Chimera.
МТ1 обнаружены в гипофизе, сетчатке, СХЯ, а чаще всего встречаются на коже человека. МТ1 модулируют активность нейронов, сужение артериальных сосудов, пролиферацию раковых клеток, репродуктивную и метаболическую функции [17], [18]. МТ2 экспрессируются в сетчатке и эпителии. Показано, что активация МТ2 ассоциирована с несколькими функциями в организме: с ингибированием высвобождения дофамина в сетчатке, с индукцией релаксации гладкой мускулатуры в стенках кровеносных сосудов, с усилением иммунного ответа. Что касается циркадных ритмов, то тут роль МТ2 заключается в сдвиге фазы циркадных ритмов возбуждения нейронов в СХЯ [17], [18]. У амфибий и птиц найден третий рецептор — МТ3, который у млекопитающих пока не обнаружен [19]. Плюс, что примечательно, существуют ядерные рецепторы мелатонина: они принадлежат к ROR/RZR подсемействам; посредством ядерных рецепторов мелатонин может влиять на иммунную и центральную нервную системы [20].
Кроме влияния на процессы в клетке через трансмембранные рецепторы, мелатонин обладает способностью проникать внутрь самой клетки. Происходит это благодаря химической природе вещества, которая позволяет проходить и через гематоэнцефалический барьер, и через мембрану клетки. Такой путь проникновения и работы мелатонина в литературе обобщается под размытым понятием «рецептор-независимые эффекты мелатонина» [21]. Как раз с этими эффектами связывают многочисленные воздействия мелатонина на физиологические процессы: на кровяное давление, на иммунную систему, противоопухолевую защиту и т.д. Из молекулярных механизмов рецептор-независимых эффектов мелатонина известно, что в цитозоле мелатонин взаимодействует с определенными редуктазами, например, с хинон-редуктазой-2. Показано, что этот фермент обеспечивает антиоксидантное воздействие [22]. Другой обнаруженный партнер для связывания мелатонина — кальмодулин. Этот небольшой, высококонсервативный кальций-связывающий белок играет ключевую роль в управлении метаболизмом клетки. Поскольку структуры мелатонина и кальмодулина филогенетически консервативны, взаимодействие кальмодулин—мелатонин, вероятно, представляет собой важный механизм регуляции и синхронизации физиологии клетки [23].
Подведем итоги
Наступила ночь, и вот в эпифизе образовался гормональный сигнал времени — мелатонин. Попробуем ответить на поставленный выше вопрос: а что делает мелатонин и зачем повышается его концентрация в организме?
Первое. Для мелатонина показана способность поддерживать и корректировать внутриклеточные циркадные ритмы: доказана эффективность приема мелатонина в уменьшении и сокращении джетлага [24]. При сбое ритма мелатонин помогает привести внутренние часы в соответствие солнечным часам. Как он это делает? Видимо, влияя на СХЯ и осуществляя обратную связь. Для механизма этой обратной связи показано, что прием мелатонина днем вызывает активацию СХЯ [25]. Значительную роль в этой активации, по-видимому, играют рецепторы мелатонина, MT1 и MT2, которые находятся на мембране клеток СХЯ. Так что тут мы видим, что мелатонин действительно является активным участником циркадных ритмов.
Второе. С наступлением ночи мелатонин, кроме переключения фазы циркадных ритмов в нервной системе, выделяется в кровь и разносится по всему организму. Мы знаем, что молекула теоретически способна проникнуть в любую клетку организма и провести там некую работу. И все эти влияния мелатонина не только убирают усталость и обеспечивают качественный сон, но и участвуют в защите от злокачественных новообразований [26]. И наоборот, сбой ритмов, видимо, провоцирует развитие онкологических и нейродегенеративных заболеваний [27], [28]. К сожалению, молекулярные механизмы этих эффектов мелатонина и циркадных ритмов в целом изучены гораздо слабее.
Одно можно сказать точно: циркадные ритмы, их водители (в том числе мелатонин) и физиологические проявления (например, сон и отдых), видимо, гораздо сильнее связаны с благополучной работой нашего тела, чем мы привыкли думать. Есть над чем поразмыслить современному человеку, пренебрегающему здоровым сном и жертвующему ночными часами ради работы или просмотра фильмов.