УСПЕХИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК, 2012, том 43, № 3, с. 82-100
УДК 612.826
ГОРМОН МОЗГОВОЙ ЖЕЛЕЗЫ ЭПИФИЗА МЕЛАТОНИН -УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ЕСТЕСТВЕННЫЙ АДАПТОГЕН
© 2012 г. Э.Б. Арушанян, Э.В. Бейер
Государственная медицинская академия, Ставрополь
Эпифизарный гормон мелатонин обладает универсальными адаптогенными свойствами, которые реализуются на самых разных функциональных уровнях и затрагивают большинство органов и систем. Будучи естественным хронобиотиком, мелатонин оказывает ритморганизующее влияние на патологически изменённые колебания любых физиологических функций, обеспечивает защиту мозга и периферических структур от последствий эмоционального и оксидантного стресса. За счёт этого и других свойств он обладает снотворным и анксиолитическим действием, нормализует работу внутренних органов (сердечно-сосудистой и других систем), оказывает иммуномо-дулирующий эффект. Такие свойства могут быть востребованы при лечении самых различных психических, нервных и соматических заболеваний.
Ключевые слова: эпифиз, мелатонин, адаптогенный эффект.
Процесс адаптации к всевозможным, в первую очередь неблагоприятным, условиям жизнедеятельности любых по сложности организации биологических систем, как известно, представляет собой универсальное явление. В его обеспечении участвует множество разнообразных механизмов на всех уровнях от клеточного до организменно-го, зачастую принимают форму как пассивных, так и активных приспособительных реакций. Для обеспечения последних у высокоорганизованных существ в процессе эволюции сформировались специализированные органы. К их числу относится особая мозговая структура, известная под названием шишковидной железы или эпифиза.
В 50-е гг. минувшего века группа американских исследователей во главе с дерматологом Аароном Лернером совершила на первый взгляд случайное открытие, явившееся, как оказалось позднее, эпохальным для мировой науки о мозге. Из эпифиза животных было выделено гормонопо-добное вещество, получившее название мелато-нин. Стремление установить его биологическую роль вскоре неожиданно спровоцировало во многих странах мира своего рода "эпифизарный бум", продолжающийся до настоящего времени. Как оказалось, секретирующий гормон эпифиз отнюдь не бесполезное рудиментарное образование (по оценке, данной ему в XIX в. морфологами-эволюционистами), а очень важный эндокринный орган, биологически активные вещества которого и, прежде всего сам мелатонин, широко вмеши-
ваются в различные физиологические функции. Среди прочего сейчас постепенно приходит понимание того, что данная железа выполняет в организме весьма активную и притом вполне универсальную защитную миссию, выступая в роли своеобразного адаптогенного органа.
1. НЕКОТОРЫЕ МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЭПИФИЗА И РОЛЬ ЕГО БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
В рамках обсуждаемой проблемы следует коснуться нескольких, вполне очевидных общих положений, к которым относятся топография эпифиза, его морфофункциональные связи, особенности выработки и биологической роли сек-ретируемых им веществ. При этом последний, пожалуй, наиболее существенный момент в последние годы разрабатывался наиболее интенсивно. Указанные сведения, кратко излагаемые ниже, достаточно подробно уже описаны в целом ряде прежних и более поздних отечественных и зарубежных обобщающих публикаций [8, 39, 103, 117, 119 и др.].
Как теперь хорошо известно, эпифиз представляет собой рудиментарный третий глаз позвоночных, который в процессе эволюции утратил све-товоспринимающую функцию и постепенно (чем
выше животное стояло на эволюционной лестнице, тем глубже) "погружался" в недра мозга. Если у рептилий он, обладая ещё фоторецепторами, расположен поверхностно под крышей черепа, то у человека оказывается в географическом центре головного мозга и, будучи размером всего лишь с горошину, локализован между передними буграми четверохолмия.
Такое, стратегически важное положение в мозге высокоорганизованных животных, казалось бы, должно предполагать широкие морфологические связи эпифиза с окружающими его структурами. На самом деле, как ни странно, но он лишён надёжных эфферентных проекций к ним, и основные эпифизарные влияния на соседние образования реализуются через кровь и ликвор. Весьма бедны и афферентные входы в железу. Главным, лучше других аргументированным источником афферентации служит симпатический нерв. С одной стороны, симпатическая иннервация является важным регулятором секреторной деятельности эпифиза, с другой - позволяет ему участвовать в контроле над физиологическими функциями, зависимыми от состояния внешней освещённости.
Информация о ней достигает эпифиза по многокомпонентному, полисинаптическому пути, необходимым элементом которого служат су-прахиазматические ядра гипоталамуса, которые выступают в роли водителей базального околосуточного (циркадианного) биологического ритма. Сигнал от фоторецепторов сетчатки достигает ядер гипоталамуса по ретино-гипоталамическо-му тракту, откуда зрительная импульсация через верхний шейный ганглий и симпатический нерв непосредственно адресуется эпифизу. На мембранах его клеток расположены чувствительные к норадреналину бета-адренорецепторы, непосредственно заинтересованные в управлении секреторной активностью железы, которая в процессе эволюции превратилась в своего рода нейроэндо-кринный трансдуктор, утративший зрительную функцию.
Источником секреции в эпифизе являются специфические клеточные элементы пинеалоци-ты. Они примыкают к капиллярам, обеспечивая поступление секрета в хорошо развитую сосудистую сеть и оттуда уже в цереброспинальную жидкость. Через кровь и ликвор вырабатываемые эпифизом вещества получают широкий доступ к различным мозговым структурам, а также гумо-рально к периферическим органам и тканям.
Ведущим гормоном эпифиза единодушно признаётся мелатонин. Основные этапы биосинтеза
индола и временная динамика его образования теперь хорошо изучены. Источником мелатони-на служит триптофан, который поступает в пи-неалоциты из сосудистого русла, а затем через 5-окситриптофан - в серотонин. Лимитирующим фактором синтеза гормона является активность фермента К-ацетилтрансферазы, контролирующей образование предшественника К-ацетилсе-ротонина, в дальнейшем при участии гидроксин-дол-О-метилтрансферазы превращающегося в сам мелатонин.
Принципиально важным моментом для биохимии и физиологии эпифиза надо признать рано установленный факт циркадианной периодичности выработки в нём биологически активных соединений. Как убедительно доказано, синтез мелатонина эффективно происходит только с наступлением темноты и падает в световую фазу суточного цикла. Достаточно короткого светового импульса, чтобы подавить этот процесс. В дневные часы в железе, напротив, усиливается образование серотонина. Последний, наравне с ин-дольными продуктами мелатонина, также может участвовать в реализации эпифизарных влияний на различные физиологические функции.
В темновой период повышение плазменного и эпифизарного уровня мелатонина совпадает с другими признаками мобилизации железы. Показано, например, возрастание частоты разрядов пинеалоцитов, меняется их ультраструктурная характеристика в виде увеличения объёма митохондрий, эндоплазматического ретикулума и аппарата Гольджи [66].
Существенно, что в контроле над эпифизарны-ми секреторными процессами в суточном режиме наравне с симпатическими нервами участвует множество различных биологически активных соединений. Они представлены циркулирующими в крови либо вырабатываемые на месте катехоламинами, ацетилхолином, гистамином, возбуждающими и тормозными аминокислотами (глутамат, ГАМК), регуляторными пептидами, гормонами (гонад, надпочечников, щитовидной железы и др.). Нейрональные и гуморальные влияния на железу реализуются специализированными для каждого воздействия рецепторами, идентифицированными на мембранах пинеало-цитов.
В головном мозге и на периферии эффекты ме-латонина обеспечиваются через специфические мелатониновые рецепторы. Первоначально они были описаны только на мембранах различных клеточных элементов, но позднее показаны также в ядерном аппарате и цитозоле. В настоящее
время различают два основных подтипа таких рецепторов - МТ1 (МТ1а) и МТ2 (МТ2Ъ), заметно отличающиеся по локализации и функции [59, 91, 107 и др.). Их тРНК экспрессируется в самых разных мозговых структурах. Особенно важно, что к таковым принадлежат образования, участвующие в организации психоэмоционального поведения (неокортекс, гиппокамп, амигдала, базальные ганглии). Кроме того, мелатониновые рецепторы широко представлены в функционально различных периферических клетках (крови, печени, желудочно-кишечного тракта, иммунной системы, эндокринных желёз и пр.). Учитывая широкую распространённость такого рода рецеп-торных образований, предлагается даже понятие глобальной "мелатонинергической системы", которая участвует в реализации многообразных клеточных эффектов как эпифизарного, так и обнаруженного позднее внеэпифизарного мела-тонина [33].
Помимо мелатонина, эпифиз содержит и продуцирует целый ряд нейропептидов, способных выполнять регуляторную роль в центральной нервной системе и за её пределами. К ним относятся вазопрессин, аргинин-вазотоцин, ва-зоинтестинальный пептид и некоторые другие, принадлежащие окончаниям пептидергических нейронов, иннервирующих железу, доставляющиеся сюда током крови либо синтезирующиеся непосредственно в пинеалоцитах [10].
Наряду с приведёнными общими сведениями, принципиальное значение для понимания функциональной роли и патофизиологии эпифиза имеет тот факт, что продукция мелатонина железой прогрессивно снижается с возрастом. Причиной считают нарастающую атрофию пинеалоцитов и их замещение отложениями кальция и фосфора в виде гидроксиапатита [35]. Среди других факторов инволюция железы, безусловно, служит у людей составным элементом возрастных нарушений в деятельности головного мозга и внутренних органов.
Несмотря на многообразие функциональных сдвигов при удалении эпифиза и введении извне мелатонина, основное значение в настоящее время придаётся вкладу железы в формирование биологических
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.