Все біологічні процеси в клітинах живих організмів підкоряються певним ритмам. Чергування сну і неспання регулює ряд циркадних механізмів.
У епіфізі () виділяється активна хімічна речовина мелатонін. Концентрація цього з'єднання зростає з настанням темного часу доби. Гормон сну сприяє процесам гальмування в центральній нервовій системі.
Структура хімічної сполуки
Мелатонін є похідним від амінокислоти триптофану. Його хімічна формула: N-ацетил-5-метоксітріптамін. По суті гормон сну — це одна з модифікацій нейромедіатора серотоніна. Це індольне речовина утворюється під дією ферментів в нічні години.
У мелатоніну відносно низька молекулярна маса — всього 232 Д. Завдяки цьому речовина легко проникає через бар'єри між тканинами і кров'ю.
У гормону сну короткий період напіврозпаду (45 хвилин).
Синтез і ритм секреції
Мелатонін утворюється в основних клітинах епіфіза (пінеалоцітов). Звідти він потрапляє в кровообіг і спинномозкову рідину. Потім більша частина гормону сну накопичується в гіпоталамусі.
Вироблення мелатоніна змінюється в різний час доби. Епіфіз реагує на освітленість навколишнього простору. У природних умовах пік виділення в кров гормону доводиться на другій годині ночі. Максимальні значення за добу фіксуються з півночі і до п'ятої ранку.
Робота пінеалоцітов залежить від місцевого сонячного часу. Це означає, що на переведення стрілок годинника по декретною законам (зимовий, літній час) синтез мелатоніну не реагує. Зате при переїзді з однієї держави в іншу при зміні часових поясів спостерігається синхронне зміщення піку секреції гормону сну.
За добу у дорослих в кров виділяється близько 30 мкг цієї речовини. Причому концентрація гормону в 30 разів вище з півночі до світанку, ніж в інші години.
Метаболізм
Гормон сну транспортується в крові у зв'язаному вигляді. Його переносить сироватковий білок альбумін.
Вільний мелатонін з'єднується з чутливим структурами клітин-мішеней. Рецептори до цієї речовини є двох видів (мембранні та ядерні).
Мембранні рецептори у людини представлені двома типами (МТ1 і МТ2).
Перший з них зустрічається в гіпофізі, гіпоталамусі і периферичних тканинах. Другий — в інших ділянках мозку, в легенях і сітківці ока.
При приєднанні до рецептора відбувається реакція придушення циклічної аденілатциклази. Взаємодія відбувається через систему G-білків.
Ядерні рецептори до гормону сну виявлені відносно недавно. За будовою їх відносять до підродини ретіноідной RZR / ROR.
Мелатонін руйнується в печінці через реакцію гідролізу. Продукти його розпаду виводяться з організму з сечею. Основний метаболіт — 6-гідроксімелатонін-сульфат. Концентрація цієї речовини в сечі є непрямим показником кількості мелатоніну крові.
Біологічна роль мелатоніну
Мелатонін сприяє настанню і підтримці сну. Механізм цієї дії гормону до кінця не вивчений. Існує кілька теорій, що пояснюють роботу активної речовини. Вважається, що він гальмує процеси в центральній нервовій системі, зменшує синтез інших гормонів, впливає на клітинному рівні на нейрони.
Гормон збільшує тривалість і глибину сну. Мелатонін регулює природну структуру сну по фазах. Він сприяє нормальному засипанню.
У мелатоніну є ще безліч важливих функцій. Так, ця речовина є антагоністом меланостимулирующего гормону. Він викликає освітлення шкірних покривів, підвищення чутливості сітківки ока до сонячного світла.
Інші функції цієї речовини:
- пригнічує гонадотропіни та раннє статеве дозрівання,
- знижує кров'яний тиск,
- знижує частоту серцевих скорочень і витрати кисню в міокарді,
- зменшує синтез гормонів тропів,
- покращує чутливість до гормону росту,
- зменшує кількість вільних радикалів,
- уповільнює процеси старіння,
- підвищує імунітет,
- зменшує в'язкість крові,
- має протипухлинну дію,
- допомагає адаптуватися до змін навколишнього середовища,
- зменшує стреси і депресивні стани,
- нормалізує обмін жирів і вуглеводів,
- знижує надлишкову масу тіла,
- покращує травлення (секрецію ферментів і моторику).
Недостатня секреція
Недолік мелатоніну призводить до розвитку ряду хворобливих станів.
Прямий і непрямий наслідок нестачі цієї речовини:
- безсоння,
- розлади сну (засинання, структури),
- зниження пам'яті та інтелекту,
- розлади харчової поведінки,
- ожиріння,
- цукровий діабет 2 типу,
- артеріальна гіпертонія,
- ішемічна хвороба серця,
- атеросклероз судин головного мозку та ін.,
- раннє старіння організму,
- передчасна менопауза,
- тромбози,
- онкологічні захворювання (в тому числі, в молочної та передміхурової залозах ),
- інфекційні захворювання,
- депресія і інші розлади психіки.
Недолік мелатоніну найчастіше розвивається через порушення режиму сну і неспання. Відомо, що гормон сну синтезується в епіфізі з серотоніну в темний час доби. Сигнал про те, що настала ніч, пінеалоціти отримують від чутливих до світла клітин сітківки.
Якщо людина не спить вночі при електричному світлі, то синтез мелатоніну різко знижується. Зазвичай на час від опівночі до п'ятої ранку доводиться до 70% всього виробництва речовини за добу. При порушенні режиму дня цей показник падає нижче 50%.
Інші причини порушення синтезу мелатоніну:
- недолік триптофану в раціоні харчування,
- ушкодження шишкоподібної залози об'ємним утворенням ,
- руйнування клітин епіфіза вірусами, бактеріями або паразитами,
- крововилив в тканину шишкоподібної залози.
Існує спадкова схильність до нестачі гормону сну. У пацієнтів з таким дефектом спостерігається хронічне порушення засинання, структури сну по фазах.