Введение. 
Эпифиз. 
Биосинтез, механизмы действия и эффекты мелатонина. 
Понятие о фотопериодической системе организма

Явлением, наиболее существенным для живой природы на Земле, является смена дня и ночи, света и темноты. Вращение нашей планеты вокруг своей оси и одновременно вокруг Солнца отмеряет сутки, сезоны и годы нашей жизни. Все больше сведений накапливается о роли эпифиза (шишковидной железы) и его гормона мелатонина в регуляции биологических ритмов.

Эпифиз. Биосинтез, механизмы действия и эффекты мелатонина

Эпифиз является нейроэндокринным органом и обнаружен у всех позвоночных. Его основная функция — передача информации о световом режиме в окружающей среде во внутреннюю среду организма. За счет этого обеспечивается поддержание физиологических ритмов и их адаптация к условиям внешней среды. У рыб, земноводных, рептилий и птиц свет проходит через тонкий череп, а эпифиз обладает свойством непосредственной фоторецепции (т.е. возможностью восприятия световых сигналов). Возможно, поэтому его и называют «третьим глазом» .

У млекопитающих шишковидная железа является исключительно эндокринным органом, а сигналы об уровне освещенности она воспринимает через ряд посреднических структур. У человека эпифиз располагается в задней части III желудочка мозга. Его вес у взрослых мужчин достигает 125 мг, у женщин — 110 мг. Основные клеточные элементы — пинеалоциты — содержат комплексы различного размера пузырьков, которые представляют собой депо мелатонина и биогенных аминов. Физиологический контроль эндокринной функции эпифиза осуществляется в значительной мере световым режимом. Световая информация, воспринимаемая глазами, передается в эпифиз по нейронам супрахиазматического ядра (СХЯ) гипоталамуса через ствол верхней грудной части спинного мозга и симпатические нейроны верхнего шейного ганглия. В темное время суток сигналы от СХЯ вызывают увеличение синтеза и высвобождения норадреналина из симпатических окончаний. Этот нейромедиатор возбуждает рецепторы, расположенные на мембране пинеалоцитов, стимулируя, таким образом, синтез мелатонина. Свет угнетает продукцию и секрецию мелатонина, и поэтому его максимальный уровень в эпифизе и крови человека и животных наблюдается в ночные часы, а минимальный — в утренние и дневные.

Феномен синтеза гормонов негормональными клетками служит подтверждением гипотезы эволюционной древности гормонов, которые, по-видимому, появились еще до обособления эндокринных желез. Вопрос о том, является ли этот путь синтеза гормона фотонезависимым, до сих пор окончательно не решен. Биологическое действие экстрапинеального мелатонина реализуется непосредственно там, где он синтезируется. Если эпифиз уподобить биологическим часам организма, то мелатонин можно уподобить маятнику, который обеспечивает ход этих часов. Снижение амплитуды его колебаний приводит к их остановке. Пожалуй, более точно будет сравнить эпифиз с солнечными часами, в которых мелатонин играет роль тени от гномона — стержня, отбрасывающего тень от солнца. Днем солнце высоко и тень коротка (уровень мелатонина минимален), в середине ночи — пик синтеза мелатонина эпифизом и секреции его в кровь. При этом важно то, что мелатонин имеет суточный ритм, то есть единицей его измерения является хронологический метроном — суточное вращение Земли вокруг своей оси.

Мелатонин является производным биогенного амина — серотонина, который в свою очередь синтезируется из аминокислоты триптофана, поступающей с пищей. Активность ферментов, участвующих в превращении серотонина в мелатонин, подавляется освещением — вот почему производство этого гормона происходит в темное время суток. В среднем, в организме взрослого человека синтезируется за день около 30 мг мелатонина. Взаимодействие мелатонина с клетками может происходить различными путями. Мелатонин обладает амфифильными свойствами, то есть растворяется как в воде, так и в жирах. Благодаря этому он преодолевает все тканевые барьеры, свободно проходит через клеточные мембраны. Мелатонин может воздействовать на внутриклеточные процессы, как минуя систему рецепторов и сигнальных молекул, так и путем взаимодействия с ядерными и мембранными рецепторами. Рецепторы к мелатонину обнаружены в различных ядрах гипоталамуса, сетчатке глаза и других тканях нейрогенной и иной природы.