Гормон сна мелатонин необходим для регулирования циркадных ритмов и обеспечения хорошего сна. Читайте о последних исследованиях и их потенциальной пользе при расстройствах и нарушениях сна здесь.
Что такое мелатонин?
Мелатонин получают из аминокислоты триптофана и нейротрансмиттера серотонина [1].
Мелатонин выполняет множество важных функций в организме, в том числе:
- Влияет на циркадный ритм
- Помогает иммунной системе
- Помогает функции глаз
- Снижает окислительный стресс
- Способствует сну
- Контролирует многие клеточные процессы, включая синтез важных молекул
- Защищает от радиации
Шишковидная железа, расположенная в головном мозге, вырабатывает мелатонин. Количество мелатонина в крови зависит от времени суток. Ночью мелатонина в крови в 10-15 раз больше, чем днем, что помогает людям спать [2].
Мелатонин также вырабатывается многими другими органами тела, особенно желудком [3].
Если ночной сон прерывается воздействием синего света, уровень мелатонина резко снижается. Кроме того, уровень мелатонина также снижается с возрастом [4]. Однако темнота не стимулирует выработку мелатонина. Он просто позволяет производить мелатонин [5].
Мелатонин, гормон, полученный из триптофана, регулирует циркадные ритмы сна и бодрствования. Он вырабатывается в головном мозге шишковидной железой и вне головного мозга многими тканями, в том числе в желудке.
Мелатониновые рецепторы
Мелатонин действует путем взаимодействия с двумя рецепторными белками, MT1 и MT2 [6].
Рецепторы MT1 и MT2 контролируют разные стадии сна: MT1 контролирует глубокий сон или быстрый сон, а MT2 контролирует стадии сна, предшествующие сновидениям [6].
Эти рецепторы присутствуют в различных органах и иммунных клетках, что позволяет предположить, что мелатонин также контролирует функцию иммунной системы и других систем во всем организме [7].
Сон и циркадный ритм
Циркадный ритм подобен биологическим часам. Это встроенная функция, которая управляет биологическими процессами примерно с 24-часовым циклом [8].
Центральные часы расположены в SCN переднего гипоталамуса в головном мозге. Он контролирует циркадный ритм организма. Циркадный ритм помогает контролировать цикл сна и бодрствования, температуру тела и выработку гормонов [8].
Свет из окружающей среды влияет на сигналы, посылаемые из SCN [8].
Под контролем циркадного ритма шишковидная железа вырабатывает и секретирует мелатонин. В нормальных условиях мелатонин выделяется ночью. В дневное время в крови содержится неопределяемое количество [8].
Хотя большинство ученых считают, что мелатонин может смещать фазу циркадного ритма и увлекать циркадный ритм, это свойство мелатонина является спорным [5, 9].
У мутантов рыбок данио, у которых отсутствует мелатонин, рыбы спят меньше, но все еще имеют нормальный циркадный ритм (на основе продукции per1B). В том же исследовании было обнаружено, что мелатонин вызывает сон, усиливая передачу сигналов аденозина в мозгу рыб [10]. Этих рыб-мутантов было так же легко разбудить, и они спали так же глубоко, как и контрольные рыбы.
Мелатонин секретируется в основном ночью как часть нормального циркадного ритма. Однако не все ученые согласны с тем, что мелатонин необходим для сна.
Антиоксидантный механизм
Несколько преимуществ мелатонина для здоровья связаны с его мощными антиоксидантными свойствами, как прямыми, так и косвенными.
Введение мелатонина увеличивает выработку клетками антиоксидантных ферментов (супероксиддисмутазы, глутатионпероксидазы и γ-глутамилцистеинсинтетазы) [11, 4, 12], что может увеличить количество антиоксидантов, таких как глутатион. Эти ферменты помогают очищать клетки, митохондрии и кровоток от вредных активных форм кислорода.
Кроме того, сама молекула мелатонина может связываться с активными формами кислорода (АФК) и активными формами азота (АФК), делая их менее вредными [4]. Это позволяет мелатонину защищать несколько тканей и систем органов от окислительного повреждения. К тканям, которые производят мелатонин и полагаются на мелатонин для этой цели, относятся кишечник, яичники, яички, хрусталик, костный мозг и головной мозг [13].
Большинство молекул (метаболитов), в которые трансформируется мелатонин, также сохраняют способность связывать вредные формы кислорода и азота, что делает мелатонин и его продукты высокоэффективной защитой [4].
Одна молекула мелатонина может нейтрализовать до 10 молекул АФК и АФК [14].
Он также блокирует фермент, называемый синтазой оксида азота, который производит активные формы азота и вызывает воспаление [15].
Мелатонин способствует выработке антиоксидантных ферментов (в том числе супероксиддисмутазы, глутатионпероксидазы и γ-глутамилцистеинсинтетазы) в клетках-мишенях.
Митохондрии и апоптоз
Митохондрии – это часть клетки, вырабатывающая энергию. У них своя ДНК. Как энергетические фабрики, они имеют решающее значение для выживания. Ядро и митохондрии являются областями, которые содержат больше всего мелатонина [16].
Производство энергии митохондриями приводит к созданию активных форм кислорода (АФК) и активных форм азота (РНС) [4]. ROS и RNS повреждают митохондриальную ДНК и белки, делая их неспособными производить энергию. Это повреждение также может вызвать утечку митохондрий, что может привести к гибели клеток (апоптозу) [4].
Таким образом, мелатонин помогает органам, наиболее сильно зависящим от митохондрий, включая нервную систему и сердце.
Митохондриальные токсины
Некоторые токсины, нарушающие функцию митохондрий, могут вызывать симптомы нейродегенеративных заболеваний, и лабораторные животные, отравленные этими токсинами, используются в качестве моделей для изучения таких заболеваний.
Мелатонин защищает от окислительного повреждения этими токсинами и помогает восстановить нормальные клеточные функции, в том числе:
- Ротенон, токсин, используемый для имитации болезни Паркинсона у крыс [17].
- MPTP (1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридин), еще один токсин, используемый для имитации болезни Паркинсона [18]. У мышей мелатонин предотвращает повреждение молекул жира и ДНК во многих областях мозга после инъекции MPTP. Это также заставляет многие важные белки возвращаться в нормальное состояние [19].
- 3-NPA, токсин грибов, поражающих сахарный тростник. Были случаи, когда у детей, которые ели зараженный сахарный тростник, развивалось состояние, похожее на болезнь Гентингтона [20]. У крыс, пострадавших от этого яда, мелатонин предотвращает потерю нервных клеток, корректирует разрушительное поведение, предотвращает повреждение молекул белка и жира и восстанавливает уровень дофамина [20].
- Цианид [21, 22], высоколетальный яд, вызывающий массовую гибель нервных клеток и судороги, в конечном итоге приводящие к летальному исходу. Он также повреждает митохондрии нервных клеток. У мышей, получавших инъекции цианида, предыдущее лечение мелатонином уменьшало тяжесть судорог, вызванных ядом [21]. Мелатонин также защищает митохондриальную ДНК от повреждений, вызванных цианидом калия у мышей [22].
Антиоксидантная активность мелатонина защищает от окислительного повреждения, вызванного побочными продуктами производства энергии в митохондриях. У животных и клеток он также защищает от окислительного повреждения другими токсинами.
Воспаление и иммунная функция
Рецепторы мелатонина присутствуют в самых разных иммунных клетках [7]. Он является иммуномодулирующим, что означает, что он снижает чрезмерную иммунную функцию при воспалительных состояниях и усиливает иммунную функцию у людей с ослабленным иммунитетом.
Мелатонин может снижать выработку воспалительных цитокинов, включая IL-6, IL-8 и TNF-альфа [23].
Кроме того, уменьшая количество свободных радикалов в микроглии (иммунных клетках, специфичных для головного мозга), мелатонин может уменьшать воспаление головного мозга за счет уменьшения NF-kB [24].
У людей и грызунов мелатонин может способствовать здоровому иммунному ответу и обращать вспять подавление иммунной системы из-за старения, стероидных препаратов, воздействия свинца и химических веществ [25].
Многие иммунные клетки имеют рецепторы мелатонина, которые при активации могут снижать выработку воспалительных соединений.
Преимущества мелатонина
Мелатонин больше всего изучался в контексте бессонницы и других нарушений сна из-за его центральной роли в засыпании (и сохранении!) сна. При этом мы еще многого о нем не знаем, и FDA не одобрило мелатонин для какого-либо медицинского применения или заявления о пользе для здоровья, вплоть до нарушений сна включительно.
Мелатонин может играть определенную роль в стратегиях управления здоровьем некоторых людей, но важно поговорить с врачом, прежде чем принимать добавки.
1) Синдром задержки фазы сна
Мелатонин регулирует цикл сна-бодрствования [2].
У пациентов с бессонницей концентрация мелатонина значительно ниже по сравнению с людьми с нормальным сном [26].
Мелатонин вызывает сон через два рецептора мелатонина, MT1 и MT2 [26].
В метаанализе 1683 человек с нарушениями сна мелатонин, по-видимому, помогает пациентам быстрее засыпать, спать дольше и улучшать качество сна [27].
Другой метаанализ показал, что мелатонин наиболее полезен при синдроме задержки фазы сна (трудности засыпания), но может быть бесполезен при других типах нарушений сна [28].
Мелатонин также изучается как вариант для детей с расстройствами аутизма и СДВГ, у которых проблемы со сном. В случае СДВГ введение мелатонина помогло детям ложиться спать в среднем на час раньше, но в этом направлении требуется гораздо больше исследований [29].
Мелатонин показал себя наиболее многообещающим у людей, которым трудно заснуть, но не так много у людей с другими типами нарушений сна. Если вы считаете, что у вас может быть синдром задержки фазы сна, поговорите со своим врачом для точного диагноза и подходящих вариантов лечения.
Мелатонин изучался на предмет ряда других потенциальных преимуществ, но для подтверждения или опровержения любого из них требуются более масштабные и надежные испытания на людях, и для каждого из них существуют более изученные альтернативы. Поговорите со своим врачом, прежде чем добавлять какую-либо новую добавку в свой ежедневный режим.
2) Нарушение циркадного ритма
Нарушения циркадного ритма сна (CRSD) — это расстройства, возникающие, когда циркадианная система не функционирует должным образом из-за смены часовых поясов или сменной работы. Это вызывает стойкое нарушение сна [8]. Мелатонин и добавки мелатонина могут смещать фазу циркадного ритма у животных и человека [8, 30].
В настоящее время исследователи изучают потенциал мелатонина при следующих состояниях здоровья, но клинические исследования очень ограничены или противоречивы, и во всех случаях существуют более изученные альтернативы. Поговорите со своим врачом, прежде чем принимать добавки.
3) Болезнь Паркинсона
Болезнь Паркинсона часто нарушает сон [31].
Есть несколько исследований, которые показывают, что мелатонин улучшает сон у пациентов с этим заболеванием, но не улучшает другие сопутствующие симптомы [32, 33].
В животной модели болезни Паркинсона мелатонин предотвращает гибель клеток и повреждение головного мозга [11].
Мелатонин при психических заболеваниях: текущие исследования
Депрессия и другие расстройства настроения часто сочетаются с нарушениями сна, что требует применения препаратов, обладающих как седативным, так и успокаивающим действием. Лекарства, которые активируют и связывают рецепторы МТ2, являются потенциальными терапевтическими агентами при таких состояниях [34].
Аномальные дневные и ночные концентрации мелатонина являются маркерами тяжелой депрессии [35].
У крыс мелатонин облегчает депрессию, вызванную хроническим стрессом, и значительно изменяет динамику мозга этих животных [36].
Синтез мелатонина также нарушен у пациентов с биполярным расстройством. Мелатонин и препараты, воздействующие на рецепторы мелатонина, такие как рамелтеон и тазимелтеон, также могут быть полезными при лечении биполярного расстройства [37].
Поскольку биполярное расстройство также связано с дерегуляцией сна и настроения, мелатонин улучшает состояние пациентов с этой проблемой [37].
Тем не менее, никакие исследования еще не обнаружили эффективного использования мелатонина против какого-либо конкретного психического заболевания. В клинических испытаниях добавки мелатонина не улучшали симптомы биполярного расстройства или депрессии, хотя качество сна несколько улучшалось [38, 39].
Наиболее многообещающие результаты были получены в исследованиях сезонного аффективного расстройства (САР), также называемого сезонной депрессией. В двух исследованиях добавки мелатонина улучшали как качество сна, так и показатели жизнеспособности у пациентов с СТР. Третье исследование не обнаружило такой пользы, но оно было проведено всего за шесть дней [40, 41, 42].
Для определения роли мелатонина в психическом здоровье потребуются дополнительные исследования на людях.
Роль мелатонина в психическом здоровье в настоящее время изучается; исследователи обнаружили, что наиболее многообещающими являются средства для устранения нарушений сна, связанных с психическими заболеваниями.
Мелатонин при болезни Альцгеймера и деменции
Мелатонин помогает облегчить симптомы, подобные болезни Альцгеймера и Паркинсона у мышей и крыс [43]. Использование синтетических аналогов мелатонина или родственных мелатонину молекул для блокирования синтазы оксида азота оценивается для лечения неврологических заболеваний, начиная от инсульта и заканчивая болезнью Альцгеймера и Паркинсона [43].
Положительные результаты
Лечение пожилых пациентов с болезнью Альцгеймера (БА) ярким светом утром и мелатонином ночью улучшало их сон и общий отдых [44].
Аналогичное исследование, проводившееся в течение нескольких лет в Нидерландах, показало, что комбинированное лечение пациента с БА ярким светом и мелатонином было полезно как для отдыха, так и для психических проблем [45].
Уровни МТ1 и МТ2 низкие у пожилых пациентов с болезнью Альцгеймера [46].
В нервных клетках мыши мелатонин предотвращает гибель клеток, вызванную бета-амилоидом 25-35, веществом, вызывающим состояние, подобное болезни Альцгеймера [47].
Снижение активности и синтеза мелатонина может частично объяснить нарушение сна и проблемы с обработкой информации, наблюдаемые у пациентов с болезнью Альцгеймера [48].
Антиоксидантное действие мелатонина было более эффективным, чем у витамина С, при лечении болезни Альцгеймера у животных. Он снижал окислительный стресс лучше, чем витамин Е [11].
Отрицательные результаты
Многочисленные исследования не обнаружили пользы для когнитивных функций у пациентов с болезнью Альцгеймера и деменцией, получающих добавки мелатонина [49, 50].
Добавки мелатонина также были связаны с ухудшением настроения, согласно оценкам, данным лицами, осуществляющими уход за пациентами [51].
В настоящее время изучается потенциальная роль мелатонина в лечении болезни Альцгеймера и деменции.
Мелатонин, гормон, полученный из триптофана, регулирует циркадные ритмы сна и бодрствования. Он вырабатывается в головном мозге шишковидной железой и вне головного мозга многими тканями, в том числе в желудке. Мелатонин секретируется в основном ночью как часть нормального циркадного ритма. Однако не все ученые согласны с тем, что мелатонин необходим для сна.
Мелатонин показал себя наиболее многообещающим у людей, которым трудно заснуть, но не так много у людей с другими типами нарушений сна. Некоторые исследования также обнаружили потенциальную пользу при синдроме смены часовых поясов и при нарушениях сна, связанных с психическими заболеваниями, болезнью Паркинсона и болезнью Альцгеймера. Однако необходимы дополнительные исследования, прежде чем мелатонин можно будет рекомендовать для этих целей.
