Физиологическая роль эпифиза

1. Основной функцией эпифиза является регуляция циркадных (суточных) биологических ритмов, эндокринных функций и метаболизма и приспособление организма к меняющимся условиям освещенности. В качестве главного и неопровержимо доказанного свойства мелатонина признается наличие у него ритморегулирующей активности, связанной с формированием и поддержанием всех биологических ритмов нашего организма (смена сна и бодрствования, менструальный цикл у женщин, адаптация организма к быстрой смене часовых поясов (экипажи авиалайнеров, спортсмены, бизнесмены), работе в ночное время (дежурные врачи, сестры, работники правоохранительных органов), вахтовым методом (нефтяники, газовики). Необходимо подчеркнуть, что между ритмами различной продолжительности существует сложная связь и обусловленность. Изменение одного ритма всегда вызывает перестройку другого. Мелатонин же является мессенджером эндогенных ритмов и одновременно модулятором, связывающим внутренние ритмы с внешними ритмами окружающей среды (рис. 10.6).

Рис. 10.6. Синхронизации биоритмов.

2. Влияние эпифиза на нервную и эндокринную систему носит в основном ингибиторный характер

Доказано участие серотонина и мелатонина в суточных изменениях активности гипоталамо-гипофизарно-надпочникового комплекса, а также их ингибирующий эффект на половые железы животных обоего пола путем подавления в аденогипофизе секреции гонадотропинов и гормона роста. Кроме того, мелатонин угнетает секрецию гонадотропинов как на уровне секреции либеринов гипоталамуса. Мелатонин определяет ритмичность гонадотропных эффектов, в том числе продолжительность менструального цикла у женщин. Недавно аутопсия подтвердила наличие в эпифизе рецепторов половых стероидов, то есть эпифиз получает обратную информацию о циркулирующих в крови гормонах. Таким образом, происходит регуляция репродуктивной функции.

Фактор Милку, или адреногломерулотропин участвует в регуляции секреции альдостерона. Мелатонин, являясь антагонистом меланоцитостимулирующего гормона, участвует в окраске кожи у земноводных и рыб. Кроме того, он подавляет секрецию прогестерона и инсулина, повышает сократимость гладких мышц, активирует гуморальный и клеточный иммунитет, оказывает диуретический эффект. Установлено, что существует эпифизарный контроль иммунитета (рис. 10.7.). Эпифиз во взаимосвязи с межуточным мозгом влияет, особенно в раннем возрасте, на весь комплекс эндокринных органов (гипофиз, щитовидную железу, кору надпочечников, вилочковую железу), участвующих в процессе роста и полового развития организма.

Кроме того, гормоны эпифиза угнетают биоэлектрическую активность мозга и нервно-психическую деятельность, оказывая снотворный, анальгезирующий и седативный эффект. В эксперименте экстракты эпифиза вызывают инсулиноподобный (гипогликемический), паратиреоподобный (гиперкальцимический) и диуретический эффекты. Эпифизарно-тиреоидные отношения носят в целом ингибиторный характер, который, однако, ограничен целым рядом условий (например, видовой особенностью).

Влияние мелатонина и других биологически активных соединений шишковидной железы на кору надпочечников также носит ингибиторный характер, который проявляется при нестабильности гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной системы

При этом анализ многочисленных исследований на животных и человеке убеждают в том, что эпифиз способен обеспечивать лишь поправочную модуляцию действия центральных и периферических эндокринных механизмов.

Установлено, что эпифиз является одним из мозговых центров, созданных самой природой для активной защиты организма от любого стресса. При назначении мелатонина вечером, перед сном, облегчается наступление сна, обеспечивается качественный ночной сон, а в дневные часы улучшается психоэмоциональное состояние, наступает чувство успокоения, снижается тревожность. Согласно теории «циркадной деструкции», воздействие света в ночные часы нарушает эндогенный суточный ритм, подавляет ночную секрецию мелатонина, что приводит к снижению его концентрации в крови и является сильным стрессовым фактором.

Схема 10.7 . Влияние эпифиза на организм.

3.Антиоксидантный эффект мелатонина был открыт Р.Рейтером в 1993 г. Основная направленность антиоксидантного действия мелатонина – защита ядерной ДНК, протеинов и липидов путем нейтрализации свободных радикалов.

4. Эпифизарный мелатонин обладает иммунотропными свойствами – способен улучшать антигенную презентацию макрофагов селезенки Т-клетками. Экспериментально установлено, что под влиянием экстрактов эпифиза в присутствии щитовидной железы уменьшается число тучных клеток в тимусе, лимфатических узлах и других лимфоидных органах животных. Существует также прямое воздействие на клетки крови – гормон стимулирует продукцию интерлейкина-2, интерлейкина-12 и γ-интерферона Т-хелперами I типа без вмешательства в функцию клеток II типа, образующих интерлейкин-4. Особенно четко гормональная стимуляция иммунитета проявляется в условиях его возрастной или лекарственной депрессии

5. Противоопухолевая защита организма мелатонином осуществляется за счет стимуляции иммунных процессов. Как уже говорилось выше, мелатонин стимулирует выделение лимфоцитами интерлейкинов и гамма-интерферона. Кроме того, установлено, что другой эпифизарный индол 5-метокситриптамин обладает аналогичными свойствами. То есть мелатонин является, несомненно, ведущим, но не единственным биологически активным соединением железы с иммуносимулирующими и онкостатическими свойствами.

6. Еще один важный аспект возможности применения мелатонина для обеспечения здоровья человека – это замедление процессов старения организма. Учеными установлено, что эпифиз несет прямую ответственность за процессы старения (рис. 10.8), а потому в ближайшем будущем открываются перспективы управления продолжительностью жизни путем регуляции эпифизарной деятельности. С помощью мелатонина можно попытаться если не остановить, то хотя бы ослабить старческие изменения в организме человека. Как известно, возрастное поражение мозговых сосудов атеросклеротическим процессом сопровождается различными нарушениями познавательной деятельности в виде ухудшения памяти и способности к обучению, ослабления восприятия и внимания. В последние годы у мелатонина выявили способность оптимизировать познавательную деятельность мозга и одновременно противодействовать заболеваниям, обуславливающим ее нарушения. Мелатонин способен предупреждать даже тяжелые нейродегенеративные процессы. Так, у пациентов с болезнью Альцгеймера, Паркинсона длительный (3-4 месяца) прием мелатонина приводит к улучшению параметров сна и улучшению мозговой деятельности.

Рис.10.8. Молекулярные механизмы влияния света и мелатонина на старение и рак.

7. Сравнительно недавно установлено, что эпифиз может выполнять магниторецепторную роль. Эти данные получены на основе изучения секреции мелатонина эпифизом в условиях действия на различных экспериментальных животных переменных магнитных полей различных характеристик, а также в условиях электромагнитной депривации. Для доказательства важной роли железы в магниторецепции успешным оказалось использование электрофизиологических и электронномикроскопических методов. Угнетение функциональной активности эпифиза под действие переменных магнитных полей модулирует функции гипоталамуса, чем объясняются многочисленные физиологические эффекты этого фактора, обнаруженные в настоящее время

Также считается, что для перелетных птиц эпифиз является навигационным прибором, способным улавливать электромагнитный фон Земли. Некоторые ученые связывают ночные пики секреции мелатонина с ночными импульсами магнитного поля нашей планеты. Кроме того, при воздействии на организм человека электромагнитным полем работающих бытовых и промышленных электроприборов достоверно угнетается противоопухолевый эффект мелатонина.

8. Мелатонин и сон. В настоящее время участие, по крайней мере, косвенное, эпифизарного мелатонина в сезонной и внутрисуточной ритмике, сне-бодрствовании, репродуктивном поведении, терморегуляции, иммунных реакциях, внутриклеточных антиокислительных процессах, старении организма, опухолевом росте и психиатрических заболеваниях - не оставляет сомнений. Это доказано многочисленными исследованиями.

Однако не столь всестороннее до недавнего времени изучение влияния мелатонина на сон млекопитающих давало весьма противоречивые результаты. Известно, что звери по характеру своей активности подразделяются на дневных, ночных и сумеречных (не считая тех, чья активность не связана со сменой освещенности, например, крота-слепыша). У всех животных мелатонин выбрасывается эпифизом в темноте и блокируется на свету, а активность супрахиазмальных ядер подавляется мелатонином. Спрашивается, как может вещество, выделяющееся в одно и то же время, управлять столь непохожими типами поведения у разных видов млекопитающих? Пока окончательного ответа на этот вопрос нет, но очевидно, что мелатонин влияет на поведение косвенно, через какие-то еще не известные механизмы. В этой связи весьма важными представляются следующие недавно полученные данные:

– межвидовые различия в распределении областей связывания мелатонина в головном мозге млекопитающих, о чём было сказано выше;

– различия в распределении подтипов рецепторов мелатонина внутри областей связывания;

– особая роль нейронов в области переднего гипоталамуса, находящейся в непосредственной близости к СХЯ и образующей с ними единый функциональный комплекс. В этой области обнаружены клетки, которые связаны с реальным ритмом активности-покоя у данного животного. Видимо, они преобразуют периодическую активность нейронов СХЯ, адаптируя ее к наиболее адекватному поведенческому ритму.