Мелатен — гормон шишковидной железы¶

Мелатонин — биогенный амин и гормон, вырабатываемый преимущественно шишковидной железой (эпифизом) из аминокислоты триптофана. Регулирует циркадные ритмы — суточные колебания физиологических процессов, связанные со сменой дня и ночи. Обнаружен у всех изученных позвоночных, а также у беспозвоночных, растений, грибов и бактерий, что указывает на его древнее эволюционное происхождение.

¶История открытия

В 1917 году американский анатом Кэри Пратт впервые описал способность экстракта эпифиза осветлять кожу головастиков. В 1958 году американский дерматолог Аарон Лернер выделил из эпифиза крупного рогатого скота вещество, вызывающее этот эффект, и назвал его мелатонином (от греч. melas — «чёрный» и tonos — «тонус»). В 1960-х годах были установлены структура молекулы и её связь с регуляцией сезонных и суточных ритмов. В 1970-х годах выяснили, что синтез гормона управляется светом через супрахиазматическое ядро гипоталамуса.

¶Химическое строение

Мелатонин — производное триптофана, по структуре близок к серотонину. Химическая формула — C₁₃H₁₆N₂O₂, молекулярная масса — 232,28 г/моль. Синтез идёт в четыре этапа: триптофан превращается в 5-гидрокситриптофан, затем в серотонин, из которого образуется N-ацетилсеротонин, а на последнем этапе — мелатонин под действием фермента арилалкиламин-N-ацетилтрансферазы (AANAT). Этот фермент лимитирует скорость всего процесса и подавляется светом.

¶Синтез и регуляция

Основной источник мелатонина у млекопитающих — пинеалоциты эпифиза. Небольшие количества вырабатываются сетчаткой, желудочно-кишечным трактом, костным мозгом и кожей.

Регуляция синтеза зависит от освещённости:

• Свет воспринимается фоторецепторами сетчатки и передаётся в супрахиазматическое ядро — главные «биологические часы» организма.
• Оттуда сигнал идёт через паравентрикулярное ядро и верхний шейный ганглий к эпифизу.
• В темноте норадреналин стимулирует AANAT, и концентрация мелатонина растёт; на свету синтез подавляется.

Уровень гормона в крови минимален днём и достигает пика около 2–4 часов ночи. Яркий свет вечером, особенно синего спектра, способен подавлять выработку и сдвигать фазу ритма.

¶Функции

Мелатонин участвует в регуляции множества процессов:

Гормон действует через два основных типа рецепторов — MT₁ и MT₂, относящихся к семейству G-белок-связанных рецепторов. MT₁ отвечает за сонливость и сужение сосудов, MT₂ — за сдвиг циркадных фаз. Также описан ядерный рецептор ROR/RZR.

¶Применение в медицине

Синтетический мелатонин используется как лекарственное средство и биологически активная добавка. Основные показания:

• бессонница, особенно связанная с нарушением циркадного ритма;
• десинхроноз при перелёте через часовые пояса (джетлаг);
• расстройства сна при сменной работе;
• нарушения сна у слепых и у детей с неврологическими расстройствами.

Типичные дозы — от 0,5 до 5 мг за 30–60 минут до сна. В ряде стран препарат отпускается по рецепту, в других доступен без него. Побочные эффекты обычно слабо выражены: сонливость, головная боль, тошнота. Длительное применение у детей и беременных изучено недостаточно.

Исследуется роль мелатонина при нейродегенеративных заболеваниях, мигрени, тревожных расстройствах и как вспомогательное средство в онкологии, однако убедительных доказательств эффективности в этих областях пока нет.

¶Мелатонин у других организмов

У растений мелатонин выполняет антиоксидантную функцию и участвует в защите от стресса, регуляции роста и фотопериодизма. У беспозвоночных он влияет на поведение и размножение. У некоторых рыб и амфибий гормон регулирует пигментацию кожи. Широкое распространение мелатонина в живой природе говорит о том, что он возник очень рано в эволюции — вероятно, ещё до разделения животных и растений.

¶Факторы, влияющие на выработку

На естественный синтез мелатонина влияют:

• освещение — яркий свет ночью резко снижает продукцию;
• возраст — у пожилых уровень гормона заметно падает;
• режим сна — нерегулярный график нарушает ритм;
• питание — некоторые продукты (вишня, орехи, молоко) содержат небольшие количества мелатонина;
• кофеин и алкоголь — искажают структуру сна и выработку гормона;
• сезон — длительность светового дня меняет амплитуду колебаний.

¶Дискуссионные вопросы

Научное сообщество продолжает обсуждать эффективность мелатонина при хронической бессоннице, оптимальные дозировки и долгосрочную безопасность. Часть исследований показывает умеренный эффект по сравнению с плацебо, другие — минимальный. Регуляторные органы разных стран расходятся в оценке статуса добавок. Открытым остаётся вопрос о влиянии длительного приёма на гормональную систему у подростков.