CC BY
199
Khomenko V. G.
MELATONIN - AS A PRODUCT OF THE PINEAL GLAND IN THE REGULATION OF PHYSIOLOGICAL FUNCTIONS
Bukovina State Medical University, Department of Medical Biology, Genetics and
Pharmaceutical Botany, Chernivtsi (Ukraine)
Abstract. The efficiency of the use of melatonin in the correction of pathological desyn-chronosis physiological functions of the body in the morning, afternoon, evening and night periods of the day. Melatonin can be used as a protective agent in violation of the body chronorhythms.
Key words: melatonin, the pineal gland, the physiological functions of the body, biorhythm.
Хоменко В.Г.
МЕЛАТОНИН - КАК ПРОДУКТ ШИШКОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ В РЕГУЛЯЦИИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ ОРГАНИЗМА
Буковинский государственный медицинский университет, кафедра медицинской
биологии, генетики и фармацевтической ботаники,
г. Черновцы, Украина
Аннотация. Установлена эффективность применения мелатонина в коррекции патологического десинхроноза физиологической функции организма в утренние, дневные, вечерние и ночные периоды суток. Мелатонин может быть использован как протекторное средство при нарушении хроноритмов организма.
Ключевые слова: мелатонин, шишковидная железа, физиологические функции организма, биоритм.
Содержание. Одним из основных экологических факторов, на основе которого формируется ритмика деятельности организмов, является фотопериодизм. При смене дня и ночи меняется активность обмена веществ, интенсивность дыхания, сердцебиение, диурез и т.д., что является важным условием приспособления живых существ к внешней среде [5, 7]. У позвоночных главным организатором околосуточного перио-дизма соответственно фотопериодическим изменениям в окружающей среде является шишковидная железа, которая формирует хронобиологический функциональный блок
из супрахиазматическими ядрами гипоталамуса и периферическими эндокринными структурами [6, 7]. Участие эпифиза мозга в формировании циркадианных ритмов обнаружена в смоделированных ситуациях с изменением длины фотопериода или инверсией светового режима [7]. Шишковидную железу рассматривают в качестве одного из центральных пейсмейкеров, обладающим эндокринными свойствами [1, 7] .
Биохимические основы адаптации организма - это, в первую очередь, реакции эндокринной системы на особенности дей-
—---------д^СФС^з-------------—
~ 33 ~
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ № ФС77-49390 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ - головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ).
ствия природных геохимических и антропогенных факторов [4, 9]. Шишковидная железа как эндокринный орган в структуре мозга, играет особую роль в формировании адаптивных реакций, регулирует ряд жизненно процессов [6]. Эта регуляция цик-лична, поэтому, по мнению многих исследователей, эпифиз является регулятором "биологических часов" в организме [4, 7].
Эпифиз мозга коррелирует деятельность ЦНС и периферического эндокринного аппарата в меняющихся условиях окружающей среды в зависимости от длины фотопериода. Эти влияния реализуются, прежде всего, путем секреции шишковидной железой основного гормона индольной природы - мелатонина [4, 9, 12]. Уровень мелатонина в тканях организма четко соответствует интенсивности освещения [1, 2, 6]. Доказано, что освещение интенсивностью в 2000 Лк во время сна способно тормозить синтез мелатонина и приводить к различным нейроэндокринных нарушений. Однако, яркий свет в течение дня повышает ночную экскрецию мелатонина и иммунный ответ организма, в связи с чем дневное пребывание человека в условиях освещения интенсивностью 500 Лк используют в лечении различных нарушений [2, 11]. Для фазового смещения времени начала секреции мелатонина достаточно даже одиночного светового сигнала [2,3].
Уровень мелатонина в циркуляции начинает повышаться в вечерние часы, достигая максимального значения в середине ночи, а дальше прогрессивно снижается до минимальных значений в утренние часы [1,
3].
Содержание мелатонина в эпифизе мозга и сыворотке крови биологических объектов колеблется вследствие различной стрессового воздействия. Например, гамма -облучение приводит к первичному исчезновения, а в дальнейшем повышение концентрации мелатонина в эпифизе мозга. Аналогичные изменения отмечаются при воздействии солей тяжелых металлов [5, 6].
После ввода эпифизектомированным животным мелатонина нормализуется экскреция ионов натрия и его фильтрационный заряд уменьшается реабсорбция ионов натрия в проксимальном канальце нефрона на фоне снижения его концентрации в скелетной и сердечной мышцах, в коре полушарий головного мозга и уровня в печени, легких, надпочечников [6, 9].
Как внутренний, так и внешний десин-хроноз могут стать причиной различных патологических состояний, например, при изменении режима работы, работе по сменам, перелетов через несколько часовых поясов, сопровождающий заболевания внутренних органов [8, 10]. Используют мелатонин и для снижения этих негативных симптомов. Но существуют предостережения относительно длительного назначения этого гормона, поскольку это может вызвать увеличение частоты злокачественных новообразований легких и лимфом [9, 11, 12].
При гломерулонефрите, осложненном хронической почечной недостаточностью, сужается и смещается на более поздние часы диапазон фазово-амплитудных соотношений скорости клубочковой фильтрации, однако на поздних стадиях хронической почечной недостаточности амплитуда, наоборот, возрастает. При хронической почечной недостаточности акрофаза экскреции ионов натрия смещается на утренние часы, мезор ритма снижается с 0,08 до 0,03 ммоль / мин, уменьшается и амплитуда колебаний [5, 6]. Уже на начальных стадиях хронической почечной недостаточности у больных снижается амплитуда и мезор ритма экскреции ионов калия, акрофаза смещается на более поздние часы. У больных хроническим гломерулонефритом сохраняется положение ак-рофаз и величины амплитуд хроноритмов экскреции титруемых кислот и аммиака, но снижаются мезор этих ритмов [5, 6, 8].
Установлено, что суточный ритм диуреза и ионорегулирующей функции почек у крыс контролируется шишковидной железой. Удаление этой железы вызывает десин-хроноз почечной деятельности, проявляется
—---------д^СФС^з-------------—
~ 34 ~
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ № ФС77-49390 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ - головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ).
уменьшением амплитуды колебаний, смещением ритма мочеиспускания и калийуреза из ночного на дневной период [6, 7].
При вводе животным с удаленным эпифизом экзогенного мелатонина наблюдается гипернатрийемия, в ранние сроки после операции повышается экскреция ионов натрия и его фильтрационный заряд уменьшается реабсорбция данного катиона, снижается выделение ионов калия с мочой [3, 6,
7].
Внутрибрюшинное введение экзогенного мелатонина может влиять на кислото-видильну функцию почек крыс. Эти эффекты имеют вторичный натрийзависимый характер через угнетение реабсорбции ионов натрия в проксимальных канальцах нефрона и реализируются вследствии нарушения канальцевого баланса [1, 2, 9].
Гормоны шишковидной железы
имеют широкий спектр действия и регулируют важные физиологические функции. Эпифизектомия, или угнетение шишковидной железы, уменьшают продолжительность жизни животных, тогда как введение крысам экзогенного мелатонина и пептидных препаратов шишковидной железы продлевают её
[7, 9].
Мелатонин влияет и на регуляцию стрессорных реакций и на адаптацию организма в экстремальных условиях. Известно, что антистрессорное действие мелатонина рядом с хронобиологическими механизмами может обеспечиваться воздействием гормона на стресс-лимитирующие и стресс-реа-лизующие механизмы головного мозга. Привлечение ГАМК-эргичность и дофаминерги-ческих механизмов - только одна из нейрохимических составляющих антистрессовым действиям мелатонина [8, 10].
Показано, что мелатонин обладает протиканцерогенным действием, стимулирует синтез простагландина Е2 слизистой желудка и улучшает микроциркуляцию [6]. Известна роль индола шишковидной железы в коррекции нарушений эндокринной системы и метаболизма, в лечении артериальной гипертензии, при согласовании хроноритмов неспецифической резистентности,
выявлено его положительный эффект при заживлении ран [6, 7].
Мелатонин рассматривают не только в качестве мессенджера основного эндогенного ритма, но и как корректор этого ритма относительно циклических явлений, происходящих во внешней среде. Спектр действия мелатонина достаточно широк: его считают одним из самых сильных эндогенных антиоксидантов при перекисном окислении липидов. Он стимулирует продукцию лейкоцитами иммуноглобулинов и интерлейкинов, которые, в свою очередь, влияют на его секрецию. Этот гормон также ингибирует пролиферацию клеток, ослабляет эффекты стресса и осуществляет антистрессовое действие, синхронизацию колебательных процессов в организме. Мелатонин, как один из мощных антиоксидантов организма, проявляет нейропротекторные и антирадикальные свойства in vitro и in vivo [1, 2, 8].
Подтверждением антиоксидантного действия мелатонина является резкое уменьшение ПОЛ при содержании крыс в условиях постоянной темноты [5, 8].
Длительное парентеральное введение мелатонина положительно меняло биохимический состав гранулярно-фиброзной ткани обширных хирургических ран самцов-крыс в процессе заживления. Исследование показало, что в течение всего срока ввода мелатонин проявлял протекторный эффект, частично нивелируя изменения в биохимическом составе гранулярно-фиброзной ткани вызваны стрессовой ситуацией [8, 11].
Шишковидная железа не является монопольным органом синтеза мелатонина. Клетки, синтезирующие мелатонин и его основной предшественник - серотонин, размещенные в желудочно-кишечном тракте, под-печеночной капсуле в корковом слое почек, между корковой и мозговой зонами надпочечников, в параганглиях, желчном пузыре, яичниках, эндометрии, плаценте, внутреннем ухе [6, 8].
Последнее время тщательно изучаются рецепторы мелатонина в различных органах. Экстрапинеальный мелатонин может
—---------д^СФС^з-------------—
~ 35 ~
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ № ФС77-49390 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ - головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ).
также действовать как типичный гормон, достигая далеко расположенных клеток-мишеней с помощью кровотока. В различных органах содержатся рецепторы к мелатонину, которые могут контролировать различные гормональные и иммунологические функции [7, 9].
Рецепторы мелатонина обнаружены в ядрах и мембранах клетки, поэтому их разделяют на ядерные и мембранные. Ядерные рецепторы присутствуют как в головном мозге, так и в тканях, которые не принадлежат к нервной системе. Мембранные рецепторы мелатонина превышают в нервной ткани, они имеют высокое сродство к мелатонину [2, 4, 7, 9].
Вывод. Результаты позволят разработать хронобиологические критерии ранней диагностики биохимических изменений в организме, усовершенствовать временные схемы терапевтических мероприятий по заболеваниям различных форм течения, возникающие в условиях стресса, влияния ксенобиотиков, определить их роль в механизмах адаптации человека к окружающей среде и методы профилактики с использованием препаратов мелатонина.
ЛИТЕРАТУРА
1. Арушанян Э.Б., Бейер Э.В. Иммуно-тропные свойства эпифизарного мелатонина // Экспериментальная и клиническая фармакология. - 2002. - Т.65, №5. - С. 73-80.
2. Кветная Т.В., Князькин И.В. Мелатонин - роль и значение в возрастной патоло-гии.-СПб, 2003.-93 с.
3. Комаров Ф.И., Рапопорт С.И. Хронобиология и хрономедицина. - М.: Триада-Х, 2000. - 488 с.
4. Малиновская Н.К. Мелатонин: вчера, сегодня, завтра // Клин. мед. - 2002. - №6. -С. 71-73.
5. Пишак В.П., Высоцкая В.Г., Магаляс В.Н., Булык Р.Е. Влияние мелатонина на хроноритмы транспорта ионов натрия в почках при действии ксенобиотиков // Экологофизиологические проблемы адаптации / Матер. XII Междунар. симпозиума 30-31 января 2007. - Москва, РУДН, 2007. - С.340-342.
6. Пішак В.П., Булик Р.Є. Механізми участі шишкоподібної залози в забезпеченні циркадіанної ритмічності фізіологічних функцій // Бук. мед. вісник. - 2006. - Т. 10, №4. -С. 5-8.
7. Рапопорт С.И., Малиновская Н.К. Эпифиз - орган-мишень биотропного действия естественных магнитных волн // Бук. мед. вісник. - 2006. - Т. 10, №4. - С. 14-16.
8. Шумко Н.М. Роль шишкоподібної залози в регуляції хроноритмів діяльності нирок за умов іммобілізаційного стресу: Авто-реф. дис...к.мед.н.: 14.03.04. / Тернопільський державний медичний університет ім. І.Я.Горбачевського. - Тернопіль, 2006. - 20 с.
9. Малиновская Н.К., Комаров Ф.И., Рапопорт С.И. Мелатонин в лечении язвенной болезни двенадцатиперстной кишки // Клин. мед.-2006- №1. - С. 5-11.
10. Bordet R., Devos D., Brique S. et al. Study of circadian melatonin secretion pattern at different stages of Parkinson’s disease // Clin. Neuropharmacol. -2003. - Vol. 26, №2. - Р. 65-72.
11. Cajochen C., Krauchi K., Wirz-Justice A. Role of melatonin in the regulation of human circadian rhythms and sleep // J. Neuroendo-crinol.-2003.-Vol.15, №4.-Р.432-437.
12. Maestroni G.J., Sulli A., Pizzoni C. et al. Melatonin in rheumatoid arthritis: synovial macrophages show melatonin receptors // Ann. N.Y. Acad. Sci. - 2002. - V.966. - P. 271-275.
—---------д^СФС^з-------------—-
~ 36 ~
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ № ФС77-49390 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ - головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ).
