гормон меланин что это такое

Где содержится меланин?

Содержание статьи:

Меланин – это пигмент, который содержится в радужной оболочке глаз, волосах, коже. Он защищает организм от вредного воздействия ультрафиолетовых лучей, отражая и поглощая их. Количество меланина снижается с возрастом, из-за чего появляется седина. Недостаточное количество пигмента повышает риск онкологических заболеваний.

Функции меланина

Вещество вырабатывается благодаря окислению аминокислоты тирозина. Меланин вступает в реакцию с ультрафиолетовыми лучами, нейтрализуя их вредное воздействие. Он защищает ДНК и препятствует развитию онкологических заболеваний. Пигмент снижает риск ожогов, равномерно рассеивая тепло по коже.

Функции меланина до конца не изучены.

Часть переработанных ультрафиолетовых лучей трансформируется в тепло, другая – расходуется на фотохимические реакции в клетках кожи. В результате снижается риск их перерождения в злокачественные и развития опухоли.

Функции меланина в организме многогранны. Пигмент:

Помимо защиты от ультрафиолета, меланин отвечает за пигментацию волос, глаз и кожи. Достаточное количество в организме помогает получить ровный, красивый загар без ожогов и покраснений.

Недостаточное количество меланина повышает риск солнечных ожогов, болезненных кожных высыпаний, перепадов уровня сахара в крови. Вырастает риск болезни Аддисона, Паркинсона, возможно витилиго.

Если меланина недостаточно в организме, человек легко получит солнечный ожог, кожные высыпания, перепады сахара в крови, а также риск болезни Аддисона, Паркинсона, витилиго. В группу высокой предрасположенности к данным заболеваниям входят альбиносы (у них полностью отсутствует мелатонин в коже).

Таким образом, меланин – это природный пигмент, который защищает клетки кожи от воздействия мутагенных и канцерогенных факторов.

Симптомы недостаточного количества меланина в организме

Определить недостаток меланина в организме можно по внешним факторам. Если кожа легко краснеет при любом контакте с солнечными лучами, получить ровный загар практически невозможно, появляется ранняя седина – значит, в организме не хватает природного пигмента. Его дефицит также вызывает бледность, появление белых пятен на коже, выцветание радужки глаза, морщины в молодом возрасте.

Причин снижения выработки меланина может быть несколько. Среди самых распространенных – гормональные сбои и нарушения работы эндокринной системы, воздействие лекарственных средств, дефицит полезных веществ, недостаток аминокислот триптофана и тирозина, долгая работа в помещении. Исправить ситуацию помогут правильный образ жизни и сбалансированное питание.

Где содержится меланин

Пигмент вырабатывается исключительно в организме человека, получить его из продуктов питания или лекарственных препаратов невозможно. В синтезе меланина участвует аминокислота тирозин. Достаточное количество ее в рационе – залог ускоренной выработки меланина.

Большое количество меланина находится в продуктах животного происхождения. Их список включает печень, почки и другие субпродукты, морепродукты (особенно устрицы), сыр и молочные продукты содержат медь и эластин, которые необходимы для выработки этого пигмента.

Лучше способствует выработке меланина красное мясо.

Повышенное количество меланина содержится в сое. Регулярное ее употребление усиляет синтез пигмента.

Влияет на выработку меланина здоровый образ жизни. Правильное питание, крепкий сон, отказ от вредных привычек, долгие продукты на свежем воздухе нормализуют биохимические реакции, в том числе и синтез меланина. Кроме того, аминокислота содержится в семенах тыквы, кунжуте, фасоли.

Стоит включить в рацион орехи, шоколад, зерновые продукты, бананы. Это поможет организму эффективно вырабатывать меланин.Помогают выработать пигмент виноград, авокадо, миндаль.

Вторая аминокислота, участвующая в синтезе меланина – триптофан. Она встречается реже, но и ее можно найти в распространенных продуктах питания. Ее основные источники – орехи, финики, бурый рис. А бананы и арахис содержат обе аминокислоты, необходимые для синтеза меланина.

Меню должно быть сбалансированным, включать необходимые витамины и минералы. Каждый день на столе должны присутствовать фрукты, овощи, молоко, морепродукты.

Для синтеза меланина также необходимы витамины А, B10, C, E, каротин. Их можно получить из круп, злаков, зелени, бобовых. Персики, морковь, тыква, дыня, апельсин – источники каротина.

Необходимые для образования пигмента ферменты содержатся в печени, устрицах, кунжуте, пшене.

В отдельных случаях могут понадобиться биологически активные добавки. Если меланин вырабатывается плохо, только они помогут восстановить процесс. Но принимать их стоит только по рекомендациям врачей.

Продукты, снижающие выработку меланина

Чтобы пигмент вырабатывался эффективно, пища не должна включать вредные продукты. Категорически не рекомендуется жаренное и копченое. Не стоит злоупотреблять пищей, содержащей красители, ароматизаторы, усилители вкуса и прочие добавки.

Если вы хотите получить ровный и здоровый загар, не рискуя заработать ожог, не включайте в ежедневный рацион:

Понижает выработку меланина витамин C, но он эффективно борется с действием свободных радикалов, поэтому исключать его из рациона нельзя.

Источник

Мелатонин: польза и вред

Постоянные стрессы и хроническая усталость нередко вызывают такое неприятное состояние, как бессонница. Ее появление лишает человека возможности продуктивно работать и ухудшает эмоциональный фон. Для борьбы с бессонницей сегодня нет недостатка в лекарственных средствах и в популярных препаратах, главным компонентом выступает искусственный мелатонин – Вито-мелатонин, Мелаксен, Мелатонин.

Средства являются диетической добавкой, не вызывают привыкания и для их приобретения не нужен рецепт. Но, несмотря на высокий профиль безопасности, у некоторых специалистов их использование вызывает опасения. Главным образом они связаны с тем, что долгосрочные последствия приема пока еще не изучены. Мелатонин не имеет большого количества противопоказаний, но безопасность и целесообразность его приема пока остается под вопросом.

Что такое мелатонин

Это один из основных гормонов эпифиза. Он был открыт в 1958 г. и сразу получил название «гормона сна», так как его концентрация резко увеличивается в момент засыпания. Поэтому мелатонин посчитали веществом, отвечающим за качество сна и его глубину. Однако его функции намного шире.

После открытия, мелатонин сразу получил название «гормона сна».

Гормон является своеобразным регулятором и стабилизатором всех важных процессов и помогает организму функционировать в едином ритме. Он отвечает за наши суточные биоритмы.

Также вещество помогает регулировать:

Недостаток гормона вызывает нарушения сна: снижает его продолжительность и ухудшает качество. Помочь решить проблему должна биодобавка мелатонина.

Однако у препарата есть четкие показания к применению и его использование в качестве таблеток для сна целесообразно только после всестороннего обследования.

Показания к применению

Как снотворное мелатонин рекомендован лишь при определенных видах расстройства сна. Препарат регулирует фазы сна, однако, он практически не влияет на процесс засыпания. Чаще всего его используют для коррекции нарушений ритма сон-бодрствование при смене часовых поясов.

Мелатонин рекомендован лишь при определенных видах расстройства сна.

Противопоказания и побочные эффекты

Противопоказаниями к приему мелатонина служат:

Пока еще не до конца изучено влияние гормона на детей. Поэтому специалисты не рекомендуют использовать препарат беременным, в период кормления грудью и детям до 18 лет. Также средство следует принимать с осторожностью, если пациенту назначены другие снотворные препараты или антикоагулянты.

Во время приема нельзя употреблять спиртные напитки, так как алкоголь снижает эффективность мелатонина.

Биодобавка считается безопасной, при проведении исследований никаких серьезных побочных эффектов выявлено не было. У некоторых людей препарат может вызывать дневную сонливость. Возможно, такое состояние связано с индивидуальным снижением скорости его выведения из организма.

Биодобавка считается безопасной, но есть ограничения в использовании.

Правила приема

Несмотря на высокий уровень безопасности, при использовании средства нужно соблюдать рекомендации по его применению. Как принимать препарат, чтобы не навредить здоровью?

Поскольку не все добавки одинаковы, перед приемом конкретного средства обязательно изучите инструкцию по его использованию.

Как долго можно принимать мелатонин

Специалисты предупреждают, что максимальный период приема препарата не должен превышать 1 месяца. Особенно, если точно не установлено, что бессонница вызвана нарушением синтеза мелатонина. Его передозировка может вызвать сужение сосудов, заторможенность и другие нежелательные последствия.

Передозировка мелатонина может вызвать сужение сосудов, заторможенность и другие нежелательные последствия.

Также не стоит забывать, что мелатонин является гормоном. И, следовательно, его длительный прием влияет на всю эндокринную систему в целом, вызывая гормональный дисбаланс.

Другие снотворные средства

Список снотворных препаратов, продающихся без рецепта, довольно ограничен. Чаще всего в аптеках могут предложить:

Препараты нельзя считать аналогами мелатонина, но они обладают седативным и отчасти снотворным эффектом. И могут использоваться при легкой форме бессонницы.

Источник

Меланин: от чего зависит пигментация кожи и помогут ли таблетки

В организме есть пигмент, ответственный за цвет кожи, глаз, волос, а также за интенсивность загара. Меланин участвует в некоторых обменных процессах, в том числе спасает клетки от повреждения свободными радикалами.

Материал проверила и прокомментировала Анна Махова, доктор медицинских наук, врач-терапевт, клинический фармаколог, доцент Первого Московского государственного медицинского университета имени И.М. Сеченова, автор блога о здоровье @dr.makhova.anna

Для чего нужен меланин

Меланин — высокомолекулярный пигмент, который вырабатывается меланоцитами — клетками нижнего слоя кожи [1]. Чаще говорят о меланине как об отдельном пигменте, хотя на самом деле существует три его вида:

Естественный уровень меланина определяется генетикой. Несмотря на различия в цветотипах, почти у всех людей примерно одно и то же количество меланоцитов. Однако есть и другие факторы, которые могут влиять на выработку пигмента, например:

Меланин играет важную биологическую роль, обеспечивая защиту от солнца.

Меланин определяет цвет волос. Когда производство этого пигмента замедляется, волосы седеют. На изменение оттенка в течение жизни влияют как генетика, так и внешние факторы: климат, токсины и экология. Большинство людей сталкивается с сединой в возрасте до 50 лет [5].

Нехватка меланина

Есть два диагноза, при которых организму не хватает меланина:

Замедление выработки меланина — естественная часть старения организма. Синтезирующие его клетки отмирают. Нехватку пигмента также ассоциируют с увеличивающимся количеством пероксида водорода. Это происходит из-за того, что с возрастом перестает активно вырабатываться фермент каталаза, отвечающий за распад перекиси водорода в организме. На синтез меланина влияют гормоны — например, высокий эстроген усиливает его образование. Количество пигмента в организме может снижаться из-за стресса, гормональной терапии, нехватки некоторых аминокислот.

Избыток меланина

Избыточную выработку меланина называют гиперпигментацией. Она приводит к неровному тону кожи, может быть рассеянной и очаговой, когда наибольшее количество темных пятен собраны в районе лица или на тыльных сторонах ладоней. С возрастом распределение меланина становится менее равномерным, и этот процесс усугубляется длительным пребыванием на солнце и гормональными проблемами. Гиперпигментацию могут спровоцировать шрамы: они стимулируют активность меланоцитов на участках, где образуется плотная концентрация клеток кожи. Известны несколько последствий избытка меланина:

Как восстановить уровень меланина

Помимо генетической предрасположенности, меланин может снижаться в результате нездорового образа жизни, особенно при отсутствии сбалансированного правильного питания. Организм должен получить достаточное количество минералов, витаминов и аминокислот. Врачи также советуют вести здоровый образ жизни: не курить, чаще бывать на свежем воздухе, заниматься спортом и избегать стрессов.

Уровень меланина можно повысить с помощью определенных продуктов питания. В некоторых случаях показаны лекарственные средства. Однако давать назначения самому себе нельзя, необходимо проконсультировать с врачом.

Продукты с меланином

Существует несколько веществ, которые способствуют выработке пигмента. Все они есть в доступных продуктах:

Меланин может понижаться, если часто есть маринованные и соленые продукты, копчености, рафинированные сладости, употреблять алкоголь.

Меланин в таблетках и витаминах

В настоящее время нет доказательств того, что прием какого-либо витамина или питательного вещества повышает уровень меланина, говорит фармаколог Анна Махова. При этом симптомы недостатка меланина часто видны невооруженным глазом, особенно при врожденных заболеваниях, таких как альбинизм и витилиго. Контраст между белыми пятнами и участками нормальной кожи оказывает значимое влияние на качество жизни детей и взрослых. Нередко пациенты с витилиго имеют низкую самооценку из-за отношения окружающих и недостатка информации о заболевании.

Хотя официальной «диеты при витилиго» не существует, врачи дают рекомендации увеличить количество продуктов, богатых антиоксидантами (цветные овощи и фрукты, темная листовая зелень, ягоды), и употреблять достаточное количество воды. Витамин С, В12, фолаты, альфа-липоевая кислота назначаются лишь в комплексной терапии и не имеют серьезной доказательной базы по лечению витилиго. С целью репигментации и улучшения эстетической составляющей назначается фототерапия, местные или пероральные кортикостероиды.

Изменения в пигментации кожи могут быть связаны как с излишней выработкой меланина, так и с его недостатком. Поэтому желательно раз в год проходить диспансеризацию у врача-дерматоонколога, для того чтобы он изучил все невусы (родинки), пигментные пятна, составил их карту. Это способствует ранней диагностике рака кожи.

Единственный проверенный способ предотвратить рак кожи — избегать чрезмерного солнечного света и использовать высококачественный солнцезащитный крем.

Комментарий эксперта

Анна Махова, доктор медицинских наук, врач-терапевт, клинический фармаколог, доцент Первого Московского государственного медицинского университета имени И.М. Сеченова, автор блога о здоровье @dr.makhova.anna

Не существует анализа на меланин. Это пигмент, и его недостаток нельзя восполнить за счет косметических средств и добавок. Преждевременное поседение волос (потеря меланоцитов) иногда происходит даже в возрасте до 20 лет. К появлению седых волос в раннем возрасте могут приводить некоторые болезни, например фенилкетонурия. К факторам, способствующим преждевременному поседению, относятся: дефицит белка, витамина B12, меди и железа, сниженная функция щитовидной железы (гипотиреозе).

К сожалению, лечения нет, есть только рекомендации: отказаться от курения, перейти на диету с высоким содержанием омега-3 жирных кислот (жирная рыба, грецкие орехи), проводить меньше времени на солнце.

Основным методом решения проблемы остается краска для волос. Эффективность добавления в шампуни антиоксидантов, таких как витамины С и Е, сомнительна.

Источник

Гормон меланин что это такое

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

Источник

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.

Источник