Определение концентрации мелатонина, количественно

Мелатонин – белковый гормон, который вырабатывается в эпифизе и секретируется в кровь и спинномозговую жидкость. Мелатонин ответственен за регуляцию циркадных ритмов (изменений биологических процессов в организме, связанных со сменой дня и ночи). Мелатонин обладает широким спектром активности, но основная его функция – инициация и поддержание сна. Изменения концентрации мелатонина имеют четкий суточный ритм – высокий уровень в течение ночи и низкий уровень в течение дня. Синтез и секреция мелатонина зависят от освещённости: снижение освещённости увеличивает его выработку, а избыток света – понижает. Концентрация мелатонина в сыворотке крови человека начинает возрастать примерно за 2 часа до привычного для данного субъекта времени отхода ко сну (если нет яркого света). Максимальные значения концентрации мелатонина чаще всего наблюдается в 2–3 часа ночи.

Изменения концентрации или ритма секреции мелатонина описаны в связи с ночной работой, нарушениями сна, сменой часовых поясов (джетлаг), стрессом, соматическими заболеваниями, беременностью, депрессией, психическими расстройствами. Секреция мелатонина значительно уменьшается после 70 лет. Продукция мелатонина снижается под действием веществ, препятствующих передаче нейромедиаторных сигналов в эпифиз (пропранолол, кофеин, этанол и др.)

Биологические эффекты мелатонина можно разделить на немедленные, отсроченные и хронобиотические. Биологическая роль мелатонина заключается в том, чтобы инициировать в ночную фазу приспособительные механизмы для отдыха и с помощью отсроченных эффектов подготовить физиологию и поведение для адаптации к активности в дневную фазу.

Немедленные эффекты мелатонина являются следствием его классического гормонального действия и проявляются в течение ночи, они включают индукцию сна, снижение артериального давления и температуры, снижение секреции кортизола, повышение резистентности к инсулину и снижение толерантности к глюкозе.

Отсроченные эффекты мелатонина запускаются ночью, но реализуются только в течение следующего дня после прекращения гормонального сигнала, к ним относятся индукция дневной чувствительности к инсулину, повышение чувствительности поджелудочной железы к глюкозе, индуцированная инкретинами секреция инсулина, увеличение артериального давления и потребления энергии в дневные часы.

Таким образом, мелатонин играет важную роль в регуляции энергетического обмена, в том числе чувствительности к инсулину и толерантности к глюкозе. У человека выброс мелатонина вызывает снижение толерантности к глюкозе вечером, ночью и ранним утром, высокую чувствительность к инсулину в дневные часы. Показана достоверная связь между сниженной продукцией мелатонина, инсулинорезистентностью и высоким риском развития диабета 2 типа.

Мелатонин влияет на пищевое поведение. Ритм приема пищи синхронизирован с циклом день/ночь и контролируется центральными циркадианными часами. Мелатонин ингибирует орексигенные и стимулирует анорексигенные сигналы в ЦНС, что приводит к отсутствию потребности в приеме пищи в ответ на выделение мелатонина в ночные часы. Гипомелатонинемия приводит к увеличению аппетита и ассоциирована с компульсивным перееданием, пищевой аддикцией и синдромом ночной еды. Для гипомелатонинемии характерно повышение риска развития сахарного диабета 2 типа.

Депривация сна является известной причиной метаболических нарушений, таких как ожирение, инсулинорезистентность, сахарный диабет и метаболический синдром как у детей, так и у взрослых. Депривация сна приводит к задержке циркадианной фазы секреции мелатонина и повышению уровня лептина. Даже незначительное ежедневное укорочение ночного сна, которое может не ощущаться человеком, увеличивает резистентность к инсулину и массу тела. Имеющиеся экспериментальные данные позволяют рассматривать мелатонин в качестве перспективного средства для лечения метаболического синдрома и отдельных его компонентов, в частности, экзогенно-конституционального ожирения.

Исследуется участие мелатонина в регуляции менструального цикла и фолликулогенезе яичников. Это связано с тем, что мелатонин модулирует период, амплитуду и фазу суточной экспрессии циркадианных генов, является хронобиотиком для центрального пейсмейкера (супрахиазмального ядра) и периферических осцилляторов. Мелатонин контролирует часовые гены и колебания циркадианного ритма в клетках Лейдига, ооцитах, клетках коры надпочечников, сетчатке, фибробластах кожи, кардиомиоцитах,  гладкомышечных клетках миометрия и других клетках. Изучается возможность применения экзогенного мелатонина у пациенток с предменструальным и климактерическим синдромами в связи с доказанными изменениями продукции у них нейротрансмиттеров.

Помимо вышеперечисленных эффектов, показано, что мелатонин обладает антиоксидантным, противовоспалительным, антиатерогенным, антипролиферативным, геропротективным эффектом.

Изменение нормального уровня мелатонина в организме в дневное или ночное время ведет к нарушению физиологических ритмов сна и бодрствования. Избыточный уровень предопределяет депрессивные состояния, неврозы, маниакальные расстройства. Также нарушается гормональный баланс гормонов гипофиза, что влечет за собой нарушения работы половых желез (снижение уровня половых гормонов) с задержкой полового развития, нарушениями менструального цикла, щитовидной железы с нарушениями ритма сердца, колебаниями артериального давления и ЧСС и т.д. Недостаточный уровень мелатонина приводит к синдрому хронической усталости, риску возникновения новообразований, патологии яичников (поликистоз), матки (фибромы, эндометриоз), нарушениям менструального цикла и ранней менопаузе.