Из истории открытия и изучения мелатонина

История изучения мелатонина насчитывает более 50 лет, но интерес к нему не уменьшается, а возрастает в связи с тем, что с каждым годом появляются все новые данные о многогранности его влияния на человеческий организм. Получены убедительные данные о том, что мелатонин участвует практически во всех процессах жизнедеятельности, контролирует многие функции организма: сон, деятельность сердечно-сосудистой, эндокринной и иммунной систем. За рубежом организован и работает «Мелатониновый клуб», в США регулярно выходит Journal of Pineal Research, издаются Advances in Pineal Research, European Pineal Society News.

Мелатонин — одно из древнейших биохимических веществ, регулирующее биоритмы живых организмов. Он присутствует уже у одноклеточных организмов и растений. В организме позвоночных животных главный источник мелатонина — эпифиз, или шишковидная (пинеальная) железа.

Считают, что шишковидная железа была известна еще за 2000 лет до н.э. в Древней Индии. Древнеиндийские философы и врачи считали ее органом ясновидения и размышлений о перевоплощении души. В Древней Греции эпифизу отводили роль клапана, регулирующего опять-таки количество души и участвующего в контроле за психическим равновесием.

Эпифиз впервые описал александрийский врач Герофил за 300 лет до н.э., а свое название он получил от великого врача Древнего Рима Клавдия Галена (II век н.э.), которому форма железы напомнила сосновую шишку (пинию). Позднее другой выдающийся врач и анатом эпохи Возрождения Андреас Везалий представил первое топографически точное описание расположения эпифиза в человеческом мозге, локализовав его между буграми четверохолмия. В 1632 г. Рене Декартом был написан классический «Трактат о человеке». Декарт описал эпифиз как непарный орган с очень важными задачами. По его мнению, железа обеспечивала синтез информации от обеих половин тела через парные органы чувств (глаза, уши, ноздри), где она сливалась воедино. Декарт рассматривал эпифиз в качестве особого клапанного механизма, который регулирует движение животных «духов» из одного желудочка мозга в другой, определяя таким образом «количество души». Тем самым повторялось стремление древних локализовать душу не где-нибудь, а именно в эпифизе. Кроме того, Декарт связывал с нарушениями эпифизарной деятельности происхождение психических болезней, а также связывал функции эпифиза со зрением, что весьма интересно в свете современных знаний. На протяжении XVIII–XIX вв. эпифиз рассматривали лишь как рудиментарный придаток мозга. Только в самом конце XIX в. немецкий педиатр О. Хюбнер описал мальчика, отличавшегося преждевременным половым созреванием, у которого при посмертном вскрытии обнаружили опухоль эпифиза. Как теперь очевидно, она препятствовала выработке мелатонина. В истории эндокринологии эпифиз является первым органом, описанным и изученным как эндокринная железа.

В начале XX в. невролог О. Марбург предположил, что эпифиз — верхний придаток мозга-выделяет какое-то вещество, угнетающее функции гипоталамуса и, как следствие, развитие репродуктивной системы. Примерно тогда же установили, что эпифиз содержит субстанцию, вызывающую депигментацию (побледнение) кожи головастиков. Через 40 лет этот факт сыграл решающую роль в открытии мелатонина.

Мелатонин был открыт американским дерматологом Аароном Лернером более полувека назад. Сама история его открытия была довольно драматична. Лернер, ученый из Йельского университета, занимавшийся изучением природы витилиго, задался целью выявить факторы (химические субстанции), отвечающие за формирование пигментации кожи и разрушение пигментов. Ему принадлежит честь открытия меланоцитостимулирующего гормона. В ходе литературного поиска Лернер обнаружил статью, датированную 1917 годом, в которой сообщалось о том, что измельченные эпифизы коров, помещенные в банку с головастиками, в течение 30 минут вызывают обесцвечивание их кожи, которая просто становилась прозрачной, и можно было наблюдать за работой сердца и кишечника. Других публикаций на эту тему с тех пор не было.

В 1953 году Лернеру удалось выделить из бычьих эпифизов экстракт, осветляющий кожу лягушки. С этого времени вся работа была направлена на поиски ключевого компонента. Неутомимым исследователем и его коллегами была проделана поистине титаническая работа: они переработали 250 тысяч эпифизов, однако выделенной активной субстанции было катастрофически мало. Лернер понимал, что имеет дело со сверхактивным гормоном, ведь его способность обесцвечивать кожу превышала таковую способность адреналина в тысячи раз! Тем не менее было принято решение закрыть затянувшийся эксперимент. Однако за 4 недели, отведенные на завершение работ, все же удалось идентифицировать структуру основного действующего вещества. Им оказался N-ацетил-5-метокситриптамин, которому первооткрыватель дал более романтичное название «мелатонин» (от гр. melas — черный и tosos — труд). Свое открытие Лернер представил на суд общественности в одностраничной статье, опубликованной в 1958 году в Journal of American Chemical.

Биосинтез мелатонина

Одна из причин того, что о мелатонине очень долго практически ничего не было известно, состоит в том, что уровень биохимических исследований просто не позволял обнаруживать такое небольшое содержание вещества в кровотоке. Только в середине 70-х годов XX в. с развитием техники радиоиммунологического анализа появилась возможность обнаружения мелатонина в крови.

Мелатонин является основным гормоном, продуцируемым пинеалоцитами в эпифизе, расположенном в центре мозга, позади третьего желудочка.

Эта эндокринная железа состоит из клеток двух видов: пинеалоцитов (которые доминируют и продуцируют индоламины, главным образом мелатонин, и пептиды, такие как аргининвазотоцин) и нейроглиальных клеток. В эпифизе информация от нейронов, модифицированная условиями освещения, превращается в химические сигналы. Получая информацию о состоянии внешнего фотопериодизма, эпифиз трансформирует ее в эндокринный ответ, вырабатывая мелатонин.

У человека световой цикл воспринимается сетчаткой глаза. Затем нервный сигнал по ретиногипоталамическому тракту поступает в супрахиазматические ядра гипоталамуса, а далее в верхний шейный ганглий [29].Из верхнего шейного ганглия информация об освещенности поступает в эпифиз: она опосредуется норадреналином, который выделяется нервными окончаниями непосредственно в паренхиму (пинеалоциты) эпифиза, что в конечном итоге приводит к запуску синтеза мелатонина [13]. По своей химической структуре он является биогенным амином, относящимся к классу индолов. Начальным звеном является аминокислота триптофан. Затем происходят следующие превращения: 5-гидрокситриптофан ® 5-гидрокситриптамин (серотонин) ® N-ацетилсеротонин ® мелатонин (при участии ферментов N-ацетилтрансферазы и гидроксииндол-О-метилтрансферазы).