CC BY
75
ВЛИЯНИЕ ФОТОПЕРИОДИЗМА НА ЦИРКАДИАННЫЕ РИТМЫ НЕКОТОРЫХ
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ. РОЛЬ МЕЛАТОНИНА.
Губин1 Д.Г., Губин1 Г.Д.,. Гапон2 Л.И, Вайнерт3 Д., Рыбина1 С.В., Ветошкин2 А.С.
1ГОУ ВПО Тюменская государственная медицинская академия, 2Тюменский кардиологический центр-филиал НИИ кардиологии Томского научного центра СО РАМН, 3Институт зоологии. Университет Мартина Лютера, Галле Германия
Актуальность изучения роли фотопериодизма и физиологических эффектов мелатонина (М.) объясняется их многообразным действием на различные процессы жизнедеятельности. Основная роль М. связана с влиянием на суточные и сезонные биологические часы, этапы индивидуального развития и полового созревания. Циркадианный ритм биологических процессов всегда можно подразделить на две составляющие: эндогенный компонент, определяемый генетически запрограммированными биологически часами и экзогенный компонент, связанный с уровнем физической активности, питанием и рядом внешних факторов, в том числе - с уровнем внешнего освещения. Последний, экзогенный, компонент служит «маскирующим» фактором при анализе внутреннего ритма биологических часов, несколько видоизменяя эндогенный сигнал. Из аналитических соображений при изучении ритмичности иногда необходимо исключить феномен «маскировки». Но также существует потребность синтеза (не только анализа) этих двух механизмов для понимания как они взаимодействуют и сосуществуют в целостном организме. Системная интеграция физиологических процессов у сложных многоклеточных организмов осуществляется посредством двух «дирижеров». Ведущим «дирижером» у млекопитающих признаются парные супрахиазматические ядра гипоталамуса (СХЯ). СХЯ функционально и морфологически тесно связаны с центром гуморальной регуляции - эпифизом, который осуществляет координацию циркадианной системы посредством своего основного гормона - мелатонина. Эпифиз не является единственным местом продукции М., но именно М. эпифизарного происхождения является основным источником, определяющим концентрацию М. в плазме, и регулируется внешними фотопериодическими событиями. Одним из косвенных механизмов влияния М. на суточный ритм биологических процессов является его способность оказывать гипотермическое действие. Для оценки роли фотопериодизма и гормонального эффектора ночи М. на циркадианные ритмы физиологических процессов, нами проведен комплекс исследований по трем направлениям. 1). С целью анализа прямого физиологического эффекта М. на суточную динамику температуры тела и АД нами проведено исследование с участием 98 студентов в возрасте 17-19 лет обоего пола. Эндогенный компонент суточного ритма изучался в условиях постоянного освещения (режим СС: «свет-свет», 50 человек). Измерения температуры и АД осуществлялись через каждые 2 часа с 12:00 по 12:00 следующих суток. Те же лица приняли участие в идентичном исследовании через 14 дней, принципиальное отличие заключалось в том, что в 22:30 всем им давали 1,5 мг М. в виде препарата «Мелаксен» (группа «СС+М»). Данная дозировка создает уровень М. в плазме, приблизительно адекватный его средней физиологической концентрации в ночные часы. Третья группа находилась в естественных фотопериодических условиях (группа «свет-темнота» - «СТ», 48 человек). Установлено, что А) суточный ритм температуры тела в сравнительно малой степени зависит от таких факторов как сон, уровень физической активности и характер питания. Он имеет выраженный эндогенный компонент. Б) Уровень внешнего освещения (фотопериодический фактор) обладает самостоятельным влиянием на температурный гомеокинез и характер суточного ритма температуры тела, что вероятно, связано с продукцией «гормона ночи» М. В) В условиях постоянного освещения экзогенный М. в физиологической дозе (1.5 мг в виде препарата «Мелаксен») также обладает гипотермическим действием, проявляющимся через 3-4 часа после приема. Г) Систолическое артериальное давление (САД) снижается в режиме СТ вне зависимости от таких факторов как сон, уровень физической активности и характер питания. Степень снижения САД, вероятно, определяется самостоятельным гипотензивным эффектом гормона ночи М., что вытекает из сравнительного анализа суточной динамики САД в режиме СС, СС+М и СТ. 2). На Севере Тюменской области создаются особые, сглаженные фотопериодические условия, нарушающие циркадианную динамику ритмов, в том числе АД и ЧСС. Таковыми, прежде всего, являются полярный день и полярная ночь. В Заполярном регионе Тюменского Севера использование вахтового режима труда, позволяет привлекать к освоению месторождений нефти и газа работников из различных регионов страны, что связано с их регулярным перемещением на большие расстояния частотой 1 раз в 2-3 месяца. Нами изучены особенности суточной динамики АД и ЧСС у здоровых лиц, постоянно проживающих в г. Тюмени и вахтовиков Заполярья. С помощью 24-часового АМАД было обследовано 42 человека, постоянно проживающих в г. Тюмени и 43 вахтовика Ямала. Обнаружено существенные различия суточного профиля АД И ЧСС у вахтовиков: Сильно сглаженный ритм ЧСС, с резким снижением вклада циркадианного ритма и его амплитуды сопровождается повышением среднесуточного уровня, МЕЗОРа ЧСС. Некоторое снижение амплитуды и вклада ритмов САД И ДАД, также сопровождается более высокими цифрами МЕЗОРа. Наиболее существенные изменения хроноинфраструктуры АД и ЧСС отмечены в зимний и летний сезоны года. Это также свидетельствует о роли нетипичного фотопериодического режима в нарушении циркадианной организации физиологических процессов на Крайнем Севере. 3). Особый интерес представляет изучение возможностей заместительных схем терапии препаратами М. в коррекции возрастного десинхроноза у лиц пожилого и старческого возраста, когда собственная продукция М. снижена. У лиц старше 60 лет наблюдаются существенные изменения суточных ритма температуры, артериального давления (АД) и частоты сердечных сокращений (ЧСС), которые, в своих наиболее общих
Материалы VII Международного конгресса «Здоровье и образование в XXI веке»
проявлениях, укладываются в симптомокомплекс циркадианного десинхроноза; одной из причин последнего являются возрастные нарушения гуморальной регуляции циркадианной системы, связанные со снижением продукции М. У человека уровень М. в биологических жидкостях существенно снижается после 60 лет. Однако, применение экзогенного М. с заместительной целью и с целью создания эугормонального фона, свойственного зрелому возрасту может иметь ряд благоприятных эффектов. С целью выяснения хронобиотических эффектов М. на циркадианный ритм физиологических показателей, нами проведено плацебо контролируемое исследование, в котором приняло участие 97 человек (обоих полов) в возрасте 65-91 год. Из них 63 человека принимали ежедневно в 22:30 в течение недели синтетический М. («Мелаксен») и 34 человека - плацебо. Средний возраст обследованных в двух группах не различался («М»: 80.7+0.8 лет; «Р»: 78.7+1.2 лет). Гипотермический эффект М. был очевиден только в ночное время (р<0.01). Средние значение температуры тела в дневные часы значимо не изменились. Степень влияния М. на изученные физиологические процессы находилась в зависимости от времени суток. Хронобиотический эффект М. проявился в первую очередь, в качестве синхронизирующего и, вероятно, имел под собой две причины: а) время-зависимый прямой эффект М. на средние значения физиологических показателей и б) снижение как межиндивидуальной, так и внутрииндивидуальной (цикл от цикла) вариабельности показателей. На фоне применения М. для температуры тела произошло возрастание циркадианной амплитуды и вклада суточного ритма в спектр, причем степень повышения амплитуды имела обратно пропорциональную зависимость от ее исходной величины (р<0.01) и зависела от положения акрофазы (р<0.001). Важным является также то, что фазово-сдвигающий эффект М. был пропорционален исходному смещению акрофазы циркадианного ритма температуры. Чем значительнее было смещение акрофазы от ее типичного расположения, тем в большей степени был выражен синхронизирующий и фазово-корригирующий эффект М. Таким образом, эффективность М. в коррекции проявлений возрастного десинхроноза зависит от исходных, индивидуальных особенностей суточной ритмичности температурного гомеокинеза. Лица, у которых наблюдался больший фазовый сдвиг от типичного местоположения акрофазы, имели меньшую амплитуду суточного ритма и, чем меньше она была, тем значительнее была роль М. в повышении циркадианной амплитуды температуры тела. Мелатонин проявил также выраженный гипотензивный эффект на САД и ДАД и фазово-смещающий эффект на суточный ритм ЧСС. Обращает на себя внимание и тот факт, что степень снижения уровня АД находилась в прямо пропорциональной зависимости от исходной величины АД (чем выше исходные значения, чем значительнее был выражен гипотензивный эффект М.).
Материалы VII Международного конгресса «Здоровье и образование в XXI веке»
