Мелатонин и циркадные ритмы¶

Мелатонин — гормон эпифиза (шишковидного тела), регулирующий циркадные ритмы организма и отвечающий за адаптацию к смене дня и ночи. Выработка мелатонина напрямую зависит от освещённости: синтез усиливается в темноте и подавляется светом, поэтому пик секреции приходится на ночное время. Этот механизм лежит в основе «биологических часов» человека и большинства позвоночных.

¶Биосинтез и регуляция

Мелатонин синтезируется из аминокислоты триптофана по многоступенчатому пути. Триптофан превращается в 5-гидрокситриптофан, затем в серотонин, который под действием фермента ацетилсеротонин-О-метилтрансферазы и декарбоксилазы превращается в мелатонин. Ключевой фермент последнего этапа — ацетилсеротонин-О-метилтрансфераза (ASANMT) — активен преимущественно в ночное время.

Регуляция синтеза осуществляется через сложный рефлекторный путь:

1. Свет, попадающий на сетчатку, активирует особые ганглиозные клетки, содержащие меланопсин.
2. Сигнал передаётся в супрахиазматическое ядро гипоталамуса — главный циркадный «пейсмейкер».
3. Из супрахиазматического ядра сигнал идёт в шейный отдел спинного мозга, затем в верхний шейный ганглий.
4. Оттуда симпатические волокна возвращаются в эпифиз, где и происходит синтез мелатонина.

Яркий свет (особенно синего спектра, длиной волны около 460–480 нм) тормозит выработку мелатонина, тогда как приглушённый свет и темнота стимулируют её.

¶Время выработки

У человека синтез мелатонина начинается примерно за 2–3 часа до привычного времени засыпания — в среднем около 21:00–22:00 при обычном графике сна. Уровень гормона в крови нарастает в течение ночи и достигает максимума между 2:00 и 4:00 утра. После этого концентрация постепенно снижается и к утру (6:00–8:00) возвращается к дневному минимуму.

В детстве пик выработки смещён на более ранние часы (23:00–1:00), с возрастом максимум сдвигается к 3:00–5:00, а общий уровень гормона снижается. У пожилых людей секреция может уменьшаться в несколько раз по сравнению с молодыми.

¶Факторы, влияющие на секрецию

На выработку мелатонина влияет множество факторов:

• Освещённость. Главный регулятор. Искусственный свет вечером отодвигает время пика, а яркое утреннее освещение помогает «перезапустить» ритм.
• Возраст. После 40–45 лет активность эпифиза постепенно снижается, к 60–70 годам уровень мелатонина может составлять лишь 20–30% от молодёжного.
• Приём пищи. Приём углеводов вечером может усиливать секрецию, тогда как белковая пища — подавлять.
• Физическая активность. Утренние и дневные тренировки способствуют более раннему вечернему подъёму гормона.
• Кофеин и алкоголь. Подавляют синтез мелатонина, особенно при употреблении во второй половине дня.
• Сменная работа и перелёты. Нарушают привязку ритма к местному времени, вызывая дефицит или смещение пика гормона.

¶Роль в организме

Помимо регуляции сна, мелатонин выполняет ряд других функций:

• Антиоксидантная. Нейтрализует свободные радикалы, защищает клеточные мембраны и митохондрии.
• Иммуномодулирующая. Влияет на активность Т-лимфоцитов и выработку цитокинов.
• Гипотензивная. Способствует снижению артериального давления в ночное время.
• Терморегуляторная. Снижение температуры тела перед сном частично опосредовано мелатонином.
• Репродуктивная. Участвует в регуляции полового созревания (подавляет гонадотропины в пубертате).

¶Нарушения секреции

Сбои в выработке мелатонина связаны с рядом состояний:

• Задержка фазы сна. Пик гормона смещается на более позднее время, что затрудняет засыпание в привычный час.
• Синдром беспокойных ног. Часто сопровождается сниженным ночным уровнем мелатонина.
• Сезонное аффективное расстройство. Связано с изменением продолжительности светового дня и, как следствие, длительности секреции гормона.
• Бессонница у пожилых. Обусловлена возрастным снижением выработки.

¶Применение

Синтетический мелатонин используется как биологически активная добавка для коррекции нарушений сна, особенно при смене часовых поясов и сменной работе. В России мелатонин входит в состав ряда лекарственных средств, отпускаемых по рецепту (например, «Мелаксен»). Дозировки, как правило, составляют 0,5–3 мг за 30–60 минут до желаемого времени засыпания. Экзогенный мелатонин наиболее эффективен при сдвигах циркадного ритма, тогда как при первичной бессоннице его действие менее выражено.

Источники:

• «Циркадные ритмы и сон у человека» — учебное пособие по физиологии
• Биохимия мелатонина: от триптофана до гормона эпифиза
• Регуляция секреции мелатонина светом: современные представления
• Мелатонин в клинической практике: обзоры и рекомендации