МЕЛАТОНИН:
advertisement
М Е Л АТ О Н И Н : перспективы применения в клинике Под редакцией проф. С.И. Рапопорта Москва, 2012 УДК 615.357.03 ББК 52.81 M47 Мелатонин: перспективы применения в клинике. Под ред. Проф. С.И. Рапопорта. – М.: ИМА-ПРЕСС, 2012. – 176 с.: 36 ил. На протяжении последних 15–20 лет во всем мире отмечается нарастающий интерес к мелатонину, прежде всего как гормону эпифиза с уникальными свойствами, которые позволяют широко и успешно применять его в клинической практике. Эти свойства мелатонина открыты еще в начале 90-х годов. С тех пор неуклонно увеличивается число публикаций, посвященных этой теме. В настоящей монографии главное внимание уделено применению мелатонина в клинике. Монография будет полезна клиницистам, независимо от их специализации, биологам, патофизиологам, генетикам. © ООО ИМА-ПРЕСС, 2012 О г л а в л е н и е Глава 1. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА И БИОХИМИЯ МЕЛАТОНИНА ........................................................... 8 А.Ю. Молчанов Глава 2. МЕЛАТОНИН И САХАРНЫЙ ДИАБЕТ ............................................. 30 Э.Б. Арушанян Глава 3. БИОЛОГИЧЕСКИЕ РИТМЫ, МЕЛАТОНИН И ЕГО РОЛЬ В КЛИНИКЕ ВНУТРЕННИХ БОЛЕЗНЕЙ ............................................................... 40 С.И. Рапопорт Глава 4. МЕЛАТОНИН В ОРГАНАХ ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОГО ТРАКТА И ЕГО РОЛЬ В РАЗВИТИИ ЗАБОЛЕВАНИЙ НАРУШЕНИЙ ОБМЕНА МЕЛАТОНИНА ........................................ 57 С.И. Рапопорт Глава 5. РОЛЬ И МЕСТО МЕЛАТОНИНА В ПАТОГЕНЕЗЕ И ЛЕЧЕНИИ ВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ КИШЕЧНИКА И РАКА ТОЛСТОЙ КИШКИ .................................... 62 О.Ю. Рахимова Глава 6. МЕЛАТОНИН В ФОРМИРОВАНИИ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ, АССОЦИИРОВАННЫХ С ВОЗРАСТОМ ........................................... 88 М.Ф. Баллюзек, Т.Н. Гриненко, Л.Н. Александрова, В.М. Каменев Глава 7. СИНДРОМ УСКОРЕННОГО СТАРЕНИЯ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ КАНЦЕРОГЕННЫХ ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ............................................ 102 В.Н. Анисимов Глава 8. ЦИРКАДНЫЕ РИТМЫ И ФАКТОРЫ РАЗВИТИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТЫХ КАТАСТРОФ ....................................................................................... 119 И.С. Джериева, Н.И. Волкова Глава 9. НИТРООКСИДАТИВНЫЙ СТРЕСС И ВОЗМОЖНОСТЬ ЕГО КОРРЕКЦИИ МЕЛАТОНИНОМ ............................................................................... 125 И.С. Джериева, Н.И. Волкова Глава 10. МЕЛАТОНИН И ПСИХОСОМАТИЧЕСКИЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ ................................................................................. 135 Д.Б. Колесников Глава 11. ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ РАЗВИТИЯ СЕЗОННЫХ АФФЕКТИВНЫХ РАССТРОЙСТВ ............................ 142 С.В. Зимина Глава 12. МЕЛАТОНИН В РЕПРОДУКТИВНОЙ ФУНКЦИИ ЧЕЛОВЕКА .................................................................... 153 А.Ю. Молчанов, М.Г. Ивановская, С.И. Рапопорт Список сокращений 6-СОМТ — 6-сульфатоксимелатонин АГ — артериальная гипертензия АД — артериальное давление АДФ — аденозиндифосфат АОЖ — абдоминальное ожирение АР — адренорецепторы АФК — активные формы кислорода АЦ — аденилатциклаза БДУ — 5-бромодезоксиуридин БК — болезнь Крона ВЗК — воспалительные заболевания кишечника ВНС — вегетативная нервная система ВОЗ — Всемирная организация здравоохранения ВСР — вариабельность сердечного ритма ВЦГ — верхние цервикальные ганглии ГБ — гипертоническая болезнь ГГГ-ось — гипоталамо-гипофизарно-гонадная ось ГИОМТ — гидроксииндол-О-метилтрансфераза ГК — глюкокортикоиды ГЛЖ — гипертрофия левого желудочка ГТРГ — гонадотропный рилизинг-гормон ГХС — гиперхолестеринемия ДАА — декарбоксилаза ароматических аминокислот ДАД — диастолическое артериальное давление ДМБА — 7,12-диметилбенз(а)антрацен ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота ДНЭС — диффузная нейроэндокринная система ДЯШ — дорсальные ядра шва ЖКТ — желудочно-кишечный тракт ИБС — ишемическая болезнь сердца ИЛ — интерлейкин ИМ — инфаркт миокарда ИР — инсулинорезистентность ИСАГ — изолированная систолическая артериальная гипертензия КРР — колоректальный рак ЛГ — лютеинизирующий гормон ЛПНП — липопротеиды низкой плотности МПК — мелатонин-продуцирующие клетки МС — метаболический синдром НММ — N-нитрозометилмочевина НТГ — нарушение толерантности к глюкозе НУО — нарушение углеводного обмена НЦД — нейроциркуляторная дистония НЭ — норэпинефрин ОП — оптическая плотность ПИКС — постинфарктный кардиосклероз ПКОЭ — показатели клеточного обновления эпителиоцитов 5 п. н. — пары нуклеотидов ПОЛ — перекисное окисление липидов ПЭ — площадь экспрессии РНК — рибонуклеиновая кислота САД — систолическое артериальное давление САР — сезонное аффективное расстройство САС — симпатоадренергическая система СД — сахарный диабет СНС — симпатическая нервная система СОАС — синдром обструктивного апноэ сна СОТК — слизистая оболочка толстой кишки СПК — серотонин-продуцирующие клетки СРК — синдром раздраженной кишки СХЯ — супрахиазматическое ядро ТГ — триглицериды у. е. — условные единицы ФК — функциональный класс ФНО — фактор некроза опухоли ФСГ — фолликулостимулирующий гормон ХС — холестерин цАМФ — циклический аденозинмонофосфат цГМФ — циклический гуанозинмонофосфат ЦНС — центральная нервная система ЦОГ — циклооксигеназа ЯБ — язвенная болезнь ЯБДПК — язвенная болезнь двенадцатиперстной кишки ЯК — язвенный колит СРАР (continuous positive airway pressure) — терапия, в основе которой лежит метод создания постоянного положительного давления в дыхательных путях EGF — эпителиальный фактор роста GSH — глутатион GSH-Px — глутатион-пероксидаза IP3 — инозитолтрифосфат MAPK — митоген-активируемая протеинкиназа MMP — матриксная металлопротеиназа NK — естественные киллеры NO — оксид азота NOS — NO-синтаза ONOO- — пироксинитрит PARP 1 — поли-АДФ-рибоза-полимераза PCNA (proliferating cell nuclear antigen) — ядерный антиген пролиферирующих клеток PT — pars tuberalis ROS — активные метаболиты кислорода SOD — супероксиддисмутаза Th — Т-хелперы VGF — сосудистый фактор роста 6 Введение Со времени выхода в свет монографии «Мелатонин: теория и практика» (М.: Медпрактика-М, 2009) прошло 3 года. Срок, казалось бы, ничтожен. Но за это время интерес к использованию мелатонина резко вырос в связи с подтверждением в клинической практике его уникальных свойств. Убедительно показано, что даже небольшое добавление мелатонина к проводимой стандартной терапии весьма оправдано и дает ощутимый клинический эффект. Если речь идет о лечении язвенной болезни, то продемонстрировано качественное различие в заживлении язвы с применением мелатонина и без него. Получен и неожиданно важный результат – мелатонин обладает антихеликобактерным эффектом. Кроме того, имеются убедительные доказательства преимуществ сочетанного (с добавлением мелатонина) лечения воспалительных заболеваний толстой кишки, гипертонической болезни, использования мелатонина как профилактического средства при магнитных бурях. Несомненный интерес вызовут результаты лечения метаболического синдрома с использованием мелатонина. Отдельная глава посвящена возможности применения мелатонина при женском бесплодии. Большой интерес к мелатонину как уникальному лекарственному препарату в полной мере проявили врачи на заседании в рамках конгресса «Человек и лекарство» (2011). Было большое количество вопросов к докладчикам, развернулась оживленная дискуссия. В настоящем издании мы показали, в частности, результаты применения мелатонина в клинической практике в последние годы и перспективу его использования в дальнейшем. Полагаем, что монография окажется полезной для читателей и будет способствовать дальнейшему продвижению мелатонина в клиническую практику. Авторы монографии благодарят фирму «Юнифарм» за содействие в работе и издании монографии. Нельзя сказать, что все изложенное в главах является окончательным. Наверняка, будет дальнейший прогресс в решении проблем применения мелатонина в клинической практике. Заслуженный деятель науки РФ, докт. мед. наук, проф. С.И. Рапопорт 7 Глава 1. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА И БИОХИМИЯ МЕЛАТОНИНА А.Ю. Молчанов Вступление Мелатонин является важным эндокринным гормоном. Он синтезируется клетками эпифиза – пинеалоцитами – в ночное время. Предшественником мелатонина является аминокислота триптофан. В синтезе участвуют четыре энзима, два из которых, серотонин-N-ацетилтрансфераза и гидроксииндол-О-метилтрансфераза, являются высокоспецифичными энзимами. Существует два контролирующих осцилляторных звена (супрахиазматическое ядро – СХЯ – и pars tuberalis – РТ), которые располагаются в гипоталамусе. Они способны как к самостоятельной регуляции процесса синтеза мелатонина, так и к адаптации динамики синтеза к изменению внешнего светового режима. Мелатонин участвует в передаче световой информации к органам и тканям, действуя на специфические рецепторы на клеточной и ядерной мембране и инициируя сложный сигнальный каскад, который заканчивается экспрессией «часовых генов» клетки. За счет опосредованной регуляции экспрессии этих генов мелатонин организует суточную и сезонную динамику физиологической активности органов и тканей, консолидируя и адаптируя их работу к изменяющимся условиям внешней среды. Синтез мелатонина Аминокислота L-триптофан, доставляемая током крови к пинеалоцитам, является субстратом для синтеза как мелатонина (N-ацетил-5-метокситриптамин), так и всех остальных 5-метоксииндолов (серотонин, 5-гидрокситриптонол, 5-метокситриптонол). В результате последовательного действия четырех ферментов – триптофангидроксилазы (Trp-hydroxylase, или L-Trp tetrahydropteridin: oxygen oxidoreductase, EC 1.14.16.4, TPOH), декарбоксилазы ароматических аминокислот (ДАА; aromatic amino acid decarboxylase, AAAD), серотонин-N-ацетилтрансферазы (arylalkylamine-N-acetyltransferase, AA-NAT) и гидроксииндол-О-метилтрансферазы (ГИОМТ; Hydroxyindole-O-Methyltransferase, HIOMT) – в митохондриях пинеалоцитов триптофан при помощи триптофангидроксилазы окисляется до 5-гидрокситриптофана, который декарбоксилируется в цитозоле ферментом ДАА до 5-гидрокситриптамина (серотонин). В ночное время серотонин N-ацетилируется при участии серотонин-N-ацетилтрансферазы в непосредственный предшественник мелатонина N-ацетилсеротонин, который, в свою очередь, после Ометилирования ферментом ГИОМТ превращается в конечный продукт мелатонин [1, 2]. 8 М О Л Е К УЛ Я Р Н А Я Г Е Н Е Т И К А И Б И О Х И М И Я М Е Л АТ О Н И Н А Уровень активности ферментов триптофангидроксилазы и серотонин-Nацетилтрансферазы в эпифизе регулируется интенсивностью иннервации аксонами супрахиазматического ядра (СХЯ), т. е. сигналами, несущими внутреннюю информацию о смене режимов дня, бета- и, в меньшей степени, α-адренорецепторами на поверхности пинеалоцитов. Интенсивность иннервации определяет количество синтезируемого мелатонина. Однако уровень активности серотонинN-ацетилтрансферазы в других мелатонин-продуцирующих тканях ограничивается только его непосредственной востребованностью [3–5]. Уровень N-ацетилсеротонина максимален ночью, несмотря на то что активность гидроксииндол-Ометилтрансферазы довольно высока и постоянна в течение суток [6]. Ночная концентрация мелатонина в пинеалоцитах составляет от 1 до 2 нг/мл (от 4,3 до 8,6 пмоль/мл), а дневная – от 100 до 200 пг/мл (от 0,43 до 0,86 пмоль/мл); в организме – соответственно от 80 до 100 пг/мл (от 344 до 430 фмоль/мл) в ночное время и от 10 до 20 пг/мл (от 43 до 86 фмоль/мл) в дневное. Деградация мелатонина начинается с окисления в клетках печени до 6-гидрокси-мелатонина системой цитохром Р450 [7], а затем происходит сульфатирование до 6-сульфато-мелатонина, который выделяется с мочой. Триптофангидроксилаза Первым ферментом, работающим непосредственно с аминокислотой – триптофаном, является триптофангидроксилаза. При помощи триптофангидроксилазы триптофан окисляется до 5-гидрокситриптофана. Ген триптофангидроксилазы обнаружен у многих представителей животного мира. Этот энзим не является специфичным для клеток пинеалоцитов и диффузной нейроэндокринной системы и экспрессируется во многих клетках, причем непосредственной зависимости между активностью этого энзима в разных клетках и механизмом синтеза мелатонина не обнаружено. Ген Tpoh, который экспрессируется в пинеальной железе крыс, образует два транскрипта – 1,8 и 4 килобазы (кб) [8]. Они состоят из близких последовательностей разной длины 3’-некодируемых участков. Промотор гена Tpoh состоит из типичного CRE-мотива (цАМФ чувствительного элемента) [9], но инвертированного CCAAT участка и GC-богатого региона, который связывает транскрипционный фактор NE-Y (ядерный фактор Y) и фактор транскрипции Sp1 (семейства Sp/KLF), способный к инициации транскрипции Tpoh на базальном уровне при добавлении циклического аденозинмонофосфата (цАМФ) [10]. TPOH – белок шишковидной (пинеальной) железы, открытый в 1967 г. W. Lovenberg и соавт. [11], – демонстрирует весьма короткое время жизни – 75 мин [12]. Он может быть фосфорилирован цАМФ-зависимой протеинкиназой [13], Са2+/кальмодулин-зависимой протеинкиназой [14] и протеинкиназой С [15]. Показано, что стимуляция протеинкиназы в клетках эпифиза индуцирует активацию ТРОН. Количество активных молекул ТРОН в гомогенатах эпифиза, вырабатываемых при оптимальных температуре (37 °С) и рН (7,5) в разбавленном растворе, определено на уровне 6 (днем) и 12 (ночью) нмоль/ч в эквиваленте на один эпифиз [16]. Парахлорфенилаланин селективно и сильно ингибирует активность ТРОН [17, 18]. 9 М О Л Е К УЛ Я Р Н А Я Г Е Н Е Т И К А И Б И О Х И М И Я М Е Л АТ О Н И Н А Экспрессия гена Tpoh и активность белка TPOH демонстрируют в течение дня различную выраженность с колебанием около 20% [19] и увеличиваются в темное время суток на 100% [16, 20]. Ночной уровень активности ТРОН более чувствителен к действию белка – ингибитора трансляции (циклоксемида), чем к действию ингибитора транскрипции (актиномицина D). Это можно объяснить тем, что более важную роль в работе ТРОН играют посттранскрипционные механизмы [16, 21]. Концентрация серотонина (гидрокситриптофана) также показывает суточный ритм в эпифизе крыс: она максимальна днем (150–250 пмоль/мл на одну железу) и минимальна ночью (25–50 пмоль/мл на железу) [22]. Суточные циклы колебания мелатонина являются инвертированными по отношению к серотонину. Концентрация мелатонина максимальна ночью и минимальна днем, что связано с максимальной β-адренергической стимуляцией пинеалоцитов в темное время суток. Декарбоксилаза ароматических аминокислот Белок ДАА не является специфичным белком шишковидной железы. Он обнаружен во фракции цитозоля большинства клеток и в пинеалоцитах присутствует в большом количестве [23], так что его нельзя причислить к лимитирующим факторам продукции серотонина [24]. В результате работы этого фермента из 5гидрокситриптофана получается 5-гидрокситриптамин (серотонин). Серотонин-N-ацетилтрансферазы N-ацетилтрансферазы катализируют N-ацетилирование 5-гидрокситриптамина. Первым же в группе N-ацетилтрансфераз был обнаружен белок ариламинной-N-трансферазы [25], которого в клетке встречается достаточно много; он не является специфичным белком для пинеалоцитов. Однако эта трансфераза обладает низкой аффинностью к 5-гидрокситриптамину по сравнению с арилалкиламин-N-ацетилтрансферазой, и в действительности оказалось, что именно этот белок имеет зависимость колебания концентрации от чередования дня и ночи [26]. Цис-ДНК, кодирующая Аа-nat, впервые выделена из крысы [27], затем из овцы [28], человека [29], обезьяны [30], мыши [31], коровы [32], сирийского хомячка [33], травяной мыши [34] с небольшими отличиями в последовательности нуклеотидов в гене Aa-nat [35]. Ген Аа-nat находится в 11-й хромосоме у мыши в позиции E1.3–2.3, в 10-й хромосоме у крысы 10q32.3 [36], в хромосоме 17q25 у человека [29]. Он состоит из трех интронов и четырех экзонов. У млекопитающих ген Аа-nat кодирует только один транскрипт, а размер его колеблется в пределах от 1,0 до 1,7 кб в зависимости от вида. У большинства видов он экспрессируется в одних и тех же тканях: 1) эпифизе и сетчатке с высоким уровнем, 2) различных нейральных тканях (таких как перивентрикулярное, супрахиазматическое ядра, гиппокамп) и периферических структурах (преимущественно в яичниках и семенниках) с значительно более низким уровнем экспрессии [35, 37]. У крыс промотор Аа-nat включает в себя такие сайты, как СRE-подобная последовательность (отличающаяся на один нуклеотид от типичной последовательности и поэтому названная natCRE), ин10 М О Л Е К УЛ Я Р Н А Я Г Е Н Е Т И К А И Б И О Х И М И Я М Е Л АТ О Н И Н А вертированный ССААТ box и активирующий белок 1 (activating protein-1) [38]. natCRE-сайт покрыт связывающим фосфорилированную форму CREB, где посредством взаимодействия со специфическим связывающимся белком (САТВР) осуществляется активация CCAAT box, которая также необходима для интенсивной активации транскрипции гена Аа-nat. цАМФ-индуцированная транскрипция гена Аа-nat также требует активации комплекса CRE–CCAAT. Типичный СREсайт также описан в промоторе Аа-nat, и его активация критически необходима для полной стимуляции экспрессии [39]. Другая цис-ДНК-последовательность, названная Е-box, способная самостоятельно активировать транскрипцию через действие BMAL1/CLOCK-гетеродимера, определена в первом интроне крысиного гена Аа-nat [40]. Тем не менее трансфекция пинеалоцитам Bmal1/Clock не инициировала транскрипции Аа-nat, тогда как подобная трансфекция в клетки сетчатки привела к активации экспрессии Ааnat [40]. У цыплят, шишковидная железа которых содержит эндогенный осциллятор, Aa-nat E-box связывается с BMAL1/CLOCK-гетеродимером, который усиливает транскрипцию [41]. Следуя данным результатам, можно сформулировать два предположения: 1) механизмы регуляции экспрессии Аа-nat в регуляторном осцилляторном звене (клетках сетчатки, где Аа-nat может вклиниться в цепь регуляции эндогенных часов) и регулируемом звене (эпифизе) радикально отличаются; 2) у цыплят для активации транскрипции Аа-nat строго необходим гетеродимер. Наконец, промотор эпифизарного гена Аа-nat содержит специфический эпифизарный регуляторный элемент (pineal regulatory element), который связывается с транскрипционным фактором фоторецепторных клеток сетчатки (гомеобоксный фактор колбочек, палочек; cone-rod homeobox) и клеток-пинеалоцитов [42]. АА-NAT представляет собой водорастворимый белок цитозоля с молекулярной массой 23 кДа. На его N-конце располагается зона связывания с арилалкиламинами, а на С-конце располагаются два мотива, названные А и В, которые, как полагают, связывают кофактор ацетил-КоА [43]. При учете меньшего количества аминокислот соответствие человеческого АА-NAT и гомолога обезьяны составляет 97%, и гомолога овцы – 84%, и гомолога крысы – 90%. Некоторые эпифизарные сайты фосфорилирования (цАМФ-зависимая протеинкиназа, протеинкиназа С и казеинкиназа 2-го типа) хорошо описаны у разных видов [35]. Например, структура белка АА-NAT крысы глобулярна и включает в себя восемь β-складок и пять α-спиралей [44]. Показано, что активность АА-NAT увеличивается вследствие фосфорилирования по Три-31, после чего энзим связывается с шаперонами 14-3-3 в пропорции 1/1 (AA-NAT/14-3-3 белок). Такие взаимодействия белок–белок приводят к образованию устойчивого комплекса и развертыванию связывающих сайтов белка АА-NAT c субстратом [43, 45]. Фосфорилирование АА-NAT является необходимым не только потому, что оно обеспечивает связывание с шапероном и активацию, но и потому что делает этот белок недоступным для протеасом [46]. Одним из шагов в подготовке АА-NAT к каталитической активности является окисление и разрушение дисульфидного мостика между цис-61 и цис-177 [47, 48]. Активность АА-NAT определена в концентрированном растворе триптамина оптимальной рН (6,8) и температуры (37 °С) [49]. Активность выработки белка измерялась в течение дня (максимально низкая концентрация) и в течение ночи (в границах от 5 до 20 нмоль/ч, выделяющихся в железе ночью). Согласно исследованиям, приведенным в статье, активность АА-NAT в железе в середине дня состав11 М О Л Е К УЛ Я Р Н А Я Г Е Н Е Т И К А И Б И О Х И М И Я М Е Л АТ О Н И Н А ляет 0,046+0,015 нмоль/ч (или 0,196±0,064 мг/ч), а ночью 15,06±2,02 нмоль/ч (или 62,74±12,13 мг/ч). Обнаружен высокий уровень продукта АА-NAT – N-ацетилсеротонина в культуре пинеалоцитов, стимулированных норэпинефрином (НЭ) [50] и in vivo в межклеточном веществе шишковидной железы в ночные часы [51], что также доказывает критическую роль АА-NAT в механизме синтеза мелатонина. Белки N-бромацетилтриптамин [52] и N-хлорацетилтриптамин [53] ингибируют АА-NAT и индуцируют реакцию арилтрансферазы с использованием другого активного сайта АА-NAT. Экспрессия мРНК в клетках эпифиза крысы и активность белка АА-NAT одинаково недоступны для количественного анализа и становятся видны для приборов только в ночное время. Ночное повышение активности белка нуждается в новой транскрипции его гена и возобновлении трансляции [54]. Сам по себе белок является крайне нестабильным, время его распада составляет от 3 до 5 мин. Ближе к утру или при световой экспозиции в ночные часы резко понижается как концентрация белка АА-NAT, так и его мРНК [54]. Так как количество этого фермента относительно мало, но в ночные часы наблюдается значительное повышение его концентрации, то его называют лимитирующим белком в процессе синтеза мелатонина. Гидроксииндол-О-метилтрансфераза ГИОМТ не является специфическим белком, превращающим N-ацетилсеротонин в мелатонин, он также О-метилирует и другие 5-метоксиндолы [55]. Однако аффинность именно к N-ацетилсеротонину составляет 50–80%, что в 3–5 раз превышает аффинность энзима к другим 5-метоксиндолам. ГИОМТ переносит метильную группу с кофактора S-аденозил-L-метионина на 5-оксигруппу на индоле [56]. ГИОМТ составляет 2–4% от белковой массы шишковидной железы [57]. Цис-ДНК была впервые выделена из клеток коровы [58], затем цыплят [59], человека [60], крысы [61] и обезьяны [30]. Аллели имеют значительное видоспецифичное разнообразие; например, цис-ДНК крысы показала наименьшее совпадение с цис-ДНК других видов: показатель ее гомологии с ДНК коровы составил 65%, человека – 63%, цыплят – 59%. Последовательность цис-ДНК Hiomt у крыс состоит из 1728 пар нуклеотидов (п. н.) и включает в себя кодирующий регион (1101 п. н.) и не кодирующие 5’-участок (184 п. н.) и 3’-участок (443 п. н.) [61]. Hiomt-ген человека является наиболее хорошо изученным [62]. Он располагается в псевдоаутосомальном регионе Х-хромосомы и кодирует три транскрипта, включающие LINE-1 фрагмент (транспозон long interspersed element 1). Описаны два промотора, включающие два разных цис-регуляторных элемента. Одним из них является промотор А, обнаруженный в сетчатке. Он содержит последовательность CCAATTAG и способен распознавать транскрипционные факторы, специфичные для сетчатки. Другой – промотор В, содержащий CRE и AP-1 сайт, которые специфичны только для эпифиза [63]. Инициация экспрессии происходит за счет специфичного эпифизарного регуляторного элемента CRX, связывающегося со специальным сайтом в области промотора гена Hiomt (PIRE – эпифизарный регуляторный элемент). Данный cайт обнаружен у человека [42], цыплят [64]. Связывание CRX в энхансерной цис-области промотора гена Hiomt инициируют транскрипцию у цыплят [64]. Транскрипцию ГИОМТ подавляют актиномицин D (5 мг/кг) и циклоксемид (20 мг/кг) [65]. 12 М О Л Е К УЛ Я Р Н А Я Г Е Н Е Т И К А И Б И О Х И М И Я М Е Л АТ О Н И Н А Как показал иммуноферментный анализ, последовательность аминокислот у представителей разных видов весьма различается, впрочем, как и последовательность нуклеотидов. Также различается и финальная структура функционального белка. Время жизни белка составляет 24 ч [66]. Степень гомологии аминокислотного набора ГИОМТ крыс с таковой у цыплят 69%, коров – 66%, человека – 60%. Всего белок ГИОМТ крысы состоит из 367 аминокислот, в ней выделяют области фосфорилирования протеинкиназой С II, казеинкиназой и тирозинкиназой [61]. Молекулярная масса функционального белка ГИОМТ у разных представителей различается и в среднем составляет около 76–78 кДа, причем белок состоит из двух субъединиц массой приблизительно 39 кДа каждая. Для коровы, в частности, показано, что белок может образовывать полимеры с огромной молекулярной массой [67]. Активность ГИОМТ была измерена C. Ribelayga и соавт. [65] в модели водного препарата эпифиза с субстратом N-ацетилсеротонина и кофактором S-аденозил-L-метионин при оптимальном рН 7,9 и температуре 37 °С согласно описанному методу [55, 68]. Активность ГИОМТ крысы находится в промежутке 0,7–2 нмоль/мг белка в час. Показатель активности ГИОМТ в клетках сетчатки выше, чем в клетках гардеровой железы [61]. Изучение структуры ГИОМТ сетчатки и эпифиза показало их близкое строение, в отличие от гомологичного энзима гардеровой железы [69]. Также обнаружено, что кофакторы Нiomt-гена сетчатки инициируют экспрессию аналогичного гена в эпифизе [61]. Использование элементов Hiomt-гена в определении аналогичного гена в гардеровой железе показало несовпадение последовательностей [65]. Очень низкий уровень активности ГИОМТ показан в энтерохроматофинных клетках (ЕС-клетках) двенадцатиперстной и ободочной кишки и червеобразном отростке [70], яичнике и семенниках [71], тромбоцитах platelets [72]. Суточное изменение концентрации экспрессии Hiomt весьма незначительно по сравнению с амплитудой колебания концентрации Аа-nat и составляет 40–50%. Добиться такого изменения возможно лишь при коротком дне и продолжительной ночи. Причем экспрессия выше ночью, как при нормальном световом цикле (чередовании света и темноты), так и при содержании в постоянной темноте (световая депривация). В этом случае экспрессия Hiomt в течение всего дня находится на более высоком уровне, чем при нормальном световом цикле, и экспрессия в ночные часы в 2 раза выше, чем в дневные [65]. 20-минутная световая стимуляция в ночные часы снижает уровень экспрессии гена (время жизни мРНК 20 мин). А стимуляция β-адренорецепторов (β-АР) в дневное время увеличивает количество мРНК, тогда как стимуляция антагонистов β-АР, наоборот, снижает его [65]. Любая стимуляция in vitro (цАМФ или норадренергическая) не увеличивала уровень экспрессии, но запускала норадренергические зависимые посттранскрипционные процессы [65]. Активность белка ГИОМТ выше в ночные часы. Концентрация белка зависит от уровня иннервации β-АР пинеалоцитов аксонами СХЯ [65], которые запускают посттранскрипционные процессы мРНК Hiomt. За счет цАМФ-зависимого процесса многие факторы также способны оказывать свое влияние на работу финального белка синтеза мелатонина. Например, показано, что нейропептид Y, некоторые другие нейропептиды, введение кальция и протеинкиназы 13 М О Л Е К УЛ Я Р Н А Я Г Е Н Е Т И К А И Б И О Х И М И Я М Е Л АТ О Н И Н А С увеличивает суммарную активность белка на 30–40% [73]. Светозависимая стимуляция антагонистов β-АР приводит к понижению концентрации ГИОМТ (время жизни 24 мин). В дневные часы активность ГИОМТ значительно превышает активность АА-NAT, но в ночные часы именно ГИОМТ становится лимитирующим фактором синтеза мелатонина, т. е. регулирующим звеном в образовании ночного пика выработки гормона (амплитуды и продолжительности). Результаты, полученные при изучении соотношения этих белков и продуктов их работы у сирийских хомячков, позволяют предположить, что именно активность ГИОМТ является финальным регулятором суточных ритмов у данных животных и акцептором всех сигналов, поступающих на пинеалоциты [74]. Однако данные выводы нельзя переносить на человека ввиду наличия ряда физиологических особенностей. Показано, что при увеличении продолжительности светового дня (16 ч светлый период и 8 ч темный – 16С:8Т) ночная концентрация AA-NAT увеличивается в 2 раза, а ГИОМТ – уменьшается в 2 раза относительно минимальной продолжительности светового дня (8С:16Т). И наоборот, при уменьшении продолжительности светового дня ночная концентрация AA-NAT уменьшается, а концентрация ГИОМТ увеличивается за счет дополнительного времени синтеза без разрушения белка. Увеличение концентрации ГИОМТ приводит к почти двукратному увеличению концентрации мелатонина [74]. Общее количество ГИОМТ всегда уступает количеству АА-NAT [65]. У некоторых животных (например, сирийских хомячков) активность ГИОМТ увеличивается в 5 раз [75]. Данные результаты частично приближают нас к формированию общей схемы взаимозависимых процессов, происходящих при сезонных изменениях в секреции мелатонина. Норадренергическая регуляция синтеза мелатонина в эпифизе Наиболее интересными элементами исследования для фармакологии, биохимии и молекулярной биологии в данной области являются форма и значение норадренергической иннервации пинеалоцитов, подавляющее действие супрацервикальных ганглиев на ночной синтез мелатонина и картина действия норэпинефрина (норадреналин) на метаболическую активность клеток эпифиза. Все перечисленные направления изучаются на крысах, и поэтому результаты являются строго фундаментальными. При анализе и сравнении данных, представленных в работах, надо предполагать определенные видоспецифичные различия. Однако физиологическое и анатомическое сходство очень высоко. У крыс норадреналин является важным нейромедиатором симпатической нервной системы, вовлеченным в СХЯ часовой контроль метаболической активности пинеальной железы. Ритмическая активность СХЯ (положительная и негативная) передается через стимуляцию верхних цервикальных ганглиев (ВЦГ) [76]. Объем высвобождаемого норадреналина в ночное время в 100 раз выше, чем в дневное. Общую схему влияния норадреналина на метаболизм пинеалоцитов можно описать по пунктам следующим образом. 1. Интраперитонеальная инъекция агонистов норадренергическим рецепторам в течение дня стимулировала синтез мелатонина в количестве, сопоставимом с ночной концентрацией. 14 М О Л Е К УЛ Я Р Н А Я Г Е Н Е Т И К А И Б И О Х И М И Я М Е Л АТ О Н И Н А 2. Активность ВЦГ отменяет повышение уровня Aa-nat мРНК, AA-NAT-активность и синтез мелатонина. 3. Электростимуляция ВЦГ в течение дня приводит к увеличению синтеза мелатонина в шишковидной железе [77]. 4. Экзогенная норадренергическая стимуляция шишковидной железы в органотипической культуре или перфузированных пинеалоцитах первичной культуры индуцирует значительное повышение АА-NAT-активности и высвобождения мелатонина. 5. Использование микродиализа эпифиза in situ для определения регуляции синтеза мелатонина показало четкую корреляцию между увеличением количества высвобождающегося норадреналина и увеличением синтетической активности пинеалоцитов [78]. На поверхности пинеалоцитов обнаружено несколько подвидов норадренергических рецепторов, которые связаны со специфическими цепочками внутриклеточного сигналинга: β1-АР, β1-АР, β2-АР. Самый распространенный подвид рецептора на постсинаптической мембране пинеалоцитов – β1-АР (600 фмоль на 1 мг белков клеток). Он связан через Gs мембранный белок с аденилатциклазой (АЦ). Добавление агонистов β1-АР (изопротеренола) в течение дня стимулировало АА-NAT до ночного уровня, тогда как добавление антагониста (пропранола) строго блокировало ночное повышение активности АА-NAT [79]. Плотность β1-АР изменяется в течение суток. Количество мРНК увеличивается в ночное время в 2 раза [80]. α1-АР также располагается на постсинаптической мембране пинеалоцитов (180 фмоль на 1 мг белков клеток), где он связан с фосфолипазой С – системой, разрушающей фосфоинозитолдифосфат на два типа сигнальных молекул: мембранный, диацилглицерол, и цитозольный, инозитолтрифосфат (IP3). Та и другая система влияют на увеличение концентрации ионов кальция в цитоплазме. Инозитольный путь приводит к высвобождению кальция из его депо и быстрому повышению его концентрации в крови. Диацилглицерол влияет на открытие канала Ca2+/K+, т. е. инициирует долгое повышение уровня кальция в цитоплазме (кальций входит, калий выходит). Оба процесса активируют протеинкиназу С, которая в свою очередь активирует фосфолипазу А2 и синтез арахидоновой кислоты, а также, вероятно, тормозит выработку мелатонина. Кроме того, диацилглицерол приводит к изменению работы Na+/H+-канала, что приводит в выходу протонов и входу натрия. В результате данного явления рН клетки повышается с 7,09 до 7,20 [81]. мРНК кодирует две изоформы (1А и 1В) в пинеалоцитах крысы, однако на мембране присутствует только изоформа 1В [82]. Экспрессия данной мРНК также показывает суточную вариабельность своей концентрации [83]. α2-АР – этот рецептор менее всего представлен на постсинаптической мембране пинеалоцитов крыс и фармокологически относится к группе α2-ARA/D-рецепторов. Его количество составляет 70 фмоль на 1 мг белков клеток [84]. Данный рецептор связан с активацией работы гуанилатциклазы и продукции циклического гуанозинмонофосфата (цГМФ), которая непосредственно инициирует синтез мелатонина [85]. Финальный результат – синтез и высвобождение мелатонина – зависит от комплексного ответа на норадренергическую стимуляцию. В течение ночного времени происходит 100-кратное потенцирование цАМФ и цГМФ. Активация только β1-АР приводит к 10-кратному повышению уровня цАМФ, однако максималь15 М О Л Е К УЛ Я Р Н А Я Г Е Н Е Т И К А И Б И О Х И М И Я М Е Л АТ О Н И Н А ная концентрация цАМФ достигается только при обоюдной активации как β1-АР, так и α1-АР. При этом активация только α1-АР к увеличению цАМФ не приводит, но вызывает потенцирование β1-АР-индуцированного повышения уровня цАМФ, вероятно, за счет кальмодулин-зависимой протеинкиназы 1-го типа [86]. Главной же задачей цАМФ является активация протеинкиназы А. Однако пока не является понятным, участвует ли в синтезе мелатонина только протеинкиназа А 2-го типа, или все же она соучаствует с протеинкиназой А 1-го типа. Активация одного β1-АР приводит к 2–5-кратному повышению концентрации цГМФ, в то время как активация β1-АР и α1-АР инициирует 20-кратное повышение уровня цГМФ. Образование цГМФ связано с тем, что Gs-белок β1-АР способен активировать гуанилатциклазу и его действие усиливается при одновременной работе NO-синтазы, запускаемой α1-АР [87]. Кроме того, есть данные, что и сам β1-АР вовлечен в механизмы продолжительного регулирования NO-синтазы [88]. Сам уровень цАМФ никак не влияет на уровень цГМФ [87]. Синтез мелатонина коррелирует с уровнем фосфорилирования митоген-активируемой протеинкиназы (МАРК). В пинеалоцитах крыс МАРК представлена изоформами р42 и р44 [89]. В регуляцию работы МАРК вовлечены вышележащие элементы МЕК1 и Raf1. Норадреналин влияет на фосфорилирование МАРК через следующие механизмы: стимулирует ингибиторы цАМФ-зависимого сигналинга и работу протеинкиназы А, одновременно активируя цГМФ/протеинкиназа G-каскад, стимулирующий фосфорилирование МАРК [90]. Участие МАРК в синтезе мелатонина в пинеалоцитах крысы является предметом активного исследования. Рецепторы мелатонина У млекопитающих и человека действие мелатонина осуществляется посредством активации по меньшей мере двух высокоаффинных мембранных рецепторов, связанных с G-белками, – МТ1 (Mel1a) и МТ2 (Mel1b) [71], – а также специфических ядерных рецепторов NR1F1 (RZR/RORα) и NR1F2 (RZR/RORβ), относящихся к стероидно-тиреоидному семейству ядерных рецепторов [91]. Позднее у позвоночных и, в частности, у человека [92] был также обнаружен оригинальный связывающий белок (названный сначала МТ3-рецептором), который на самом деле является хинон-редуктазой II и имеет дополнительный сайт связывания с мелатонином (QR2) [93, 94]. Мембранные рецепторы имеют разные молекулярные структуры [95], фармакологические характеристики [96] и хромосомную локализацию [97]. Рецепторы МТ1 и МТ2 представляют собой белки, состоящие из 350 и 362 аминокислот соответственно, с молекулярной массой 39–40 кДа [98, 99]. Они демонстрируют 60% гомологию по аминокислотному составу. Эти рецепторы несут сайт гликозилирования на N-конце, сайты фосфорилирования для протеинкиназы С, казеинкиназы 1 и 2 и протеинкиназы А, которые могут принимать участие в регуляции функций рецепторов, что продемонстрировано и для других рецепторов, связанных с G-белками [100]. Обнаружена вторичная активация различных систем вторичных мессенджеров в зависимости от ткани [101]. Рецепторы мелатонина МТ1 и МТ2 составляют обособленную группу внутри суперсемейства рецепторов, связанных с G-белками, так как имеют NRY-мотив, а не DRY (или ERY), который содержится во внутриклеточной петле II всех остальных рецепторов, связанных с 16 М О Л Е К УЛ Я Р Н А Я Г Е Н Е Т И К А И Б И О Х И М И Я М Е Л АТ О Н И Н А G-белками [95]. Этот участок МТ1-рецепторов участвует в рецепторном транспорте и клеточном сигналинге [102]. Передача сигнала при помощи рецепторов мелатонина МТ1 и МТ2 осуществляется за счет связывания гетеротримерных Gi-белков, состоящих из α-, β- и γсубъединиц [71]. Активация этих рецепторов приводит к диссоциации G-белка на α-субъединицу и βγ-димер, который взаимодействует с различными эффекторными молекулами, участвующими в клеточном сигналинге [103]. Эффекторная система, на которую действует мелатонин через рецепторы МТ1 и МТ2, включает аденилатциклазу, фосфолипазу С, фосфолипазу А2, калиевые каналы и, потенциально, гуанилатциклазу и кальциевые каналы [71, 103]. Стимуляция мембранных рецепторов мелатонина снижает уровень цАМФ в клетке, что приводит к сдвигу баланса фосфорилирования белка CREB. Рецептор МТ2 способен также регулировать уровень цГМФ, воздействуя на белки, регулирующие гуанилатциклазу. Обнаружена обратная корреляция уровня мелатонина и цГМФ. Нарушение баланса в пропорциях цАМФ и цГМФ приводит нормальные клетки на путь апоптоза или инициирует канцерогенез [104]. Активация МТ1-рецепторов на поверхности СХЯ производит угнетающее воздействие на его работу. Активация МТ2, который относительно меньше представлен на мембране клеток СХЯ, активирует работу клеток и, таким образом, инициирует коррекцию суточных ритмов [105]. В последних работах [106] показано участие рецепторов МТ1 и МТ2 в возникновении различных форм рака органов у человека. Так как экспрессия мелатонина пока не обнаружена в здоровых клетках и тканях (кроме естественных источников мелатонина, таких как эпифиз, энтерохромаффинные – ЕС – клетки), то наличие или отсутствие специфических рецепторов в раковых клетках демонстрирует изменения их физиологии и, возможно, говорит о нарушении работы всего органа, причем уровень экспрессии может быть показателем степени нарушения работы клетки. Показана строгая корреляция экспрессии МТ1 с размером и степенью прогрессии опухоли. Применение экзогенного мелатонина и восстановление экспрессии или оверэкспрессия МТ1 тормозили развитие рака [106]. Действуя на МТ1-рецепторы, мелатонин регулирует индуцируемую адренокортикотропным гормоном секрецию кортизола, продукцию 3β-гидроксистероид дегидрогеназы мРНК, регулирующей глюкокортикоидный синтез. Эти данные дополняют и коррелируют с обнаружением суточного ритма экспрессии МТ1-рецептора в надпочечниках [107]. Мелатонин влияет на секреторную активность гранулезных клеток и клеток желтого тела также за счет рецепторов МТ1 [92]. Действуя на МТ2-рецепторы, мелатонин ЕС-клеток под действием симпатической стимуляции инициирует выделения бикарбоната в эпителиальных клетках желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) [108], увеличивает кровоточивость слизистых оболочек [109], продлевает время нахождения каловых масс в прямой кишке, ассоциирован с регуляцией всасывания воды и мышечной активности [110]. Действуя на рецепторы МТ2 в околоушных железах крыс, мелатонин стимулирует секрецию амилазы и протеинов [111]. Предполагается, что наличие нескольких изоформ мембранных рецепторов мелатонина позволяет обеспечить селективность натуральным лигандам, а дифференциальная регуляция экспрессии рецепторов во времени и на протяжении развития – осуществить селектирование путей внутриклеточной передачи сигна17 М О Л Е К УЛ Я Р Н А Я Г Е Н Е Т И К А И Б И О Х И М И Я М Е Л АТ О Н И Н А лов для разных тканей и органов, за счет специфичной индивидуальной сенситизации/десенситизации [112]. Экспрессия мембранного рецептора МТ1 имеет суточные колебания и противофазу к колебаниям синтеза мелатонина [113]. Показано, что мелатонин регулирует экспрессию МТ1 как на транскрипционном, так и на посттранскрипционном уровне, подавляя экспрессии гена МТ1, и одновременно индуцирует интернализацию существующих рецепторов (заглатывание клеткой) за счет β-аррестинопосредованного механизма. Рецепторы, которые попали внутрь клетки, могут быть вторично использованы или убиквитинизированы и разрушены [114]. Интересно, что мелатонин способен также индуцировать переход андрогенных рецепторов из ядра в цитоплазму в клетках опухолей предстательной железы, модулируя их чувствительность к андрогену [115]. Как выработка мелатонина связана с активностью МАРК, так и он сам способен самостоятельно регулировать (как правило, усиливать) трансдукцию сигнала в зависимости от дозы и продолжительности влияния за счет MAPK [116]. На гранулезных клетках человека было показано, что в концентрации от 10 пМ до 10 мкМ мелатонин способен стимулировать активность MAPK с максимальным действием в концентрации 1 нМ. Для этой концентрации мелатонина показано, что активация MAPK наступает через 1 мин после начала стимуляции, через 5 мин активируется максимальное количество MAPK, через 10 мин этот уровень значительно снижается и через 20 мин – падает до базального уровня. Было показано, что данное свойство мелатонина обусловлено его способностью фосфорилировать белок Elk-1, принадлежащий к семейству транскрипционных факторов Ets и являющийся субстратом для ERK1/2 MAPK. Рецепторы к мелатонину обнаруживаются в разных типах клеток и тканей, что подтверждает теорию о многообразии биологических эффектов мелатонина. Однако в некоторых тканях и клетках, таких как сетчатка, СХЯ, РТ, позвоночные и периферические артерии, почки, поджелудочная железа, кора надпочечников, семенники и иммунные клетки [70, 117], ЖКТ, β-клетки поджелудочной железы [118], кожа [119], дыхательный эпителий [120], миометрий [121], плацента [122] гранулезные клетки и клетки желтого тела [123], клетки стенки сердечных желудочков [124], аорта, коронарные и церебральные артерии и другие отделы сердечно-сосудистой системы [125], клетки-адипоциты белого и бурого жира [126], тромбоциты [1272], клетки иммунной системы [128], обнаружены и охарактеризованы МТ1- и/или МТ2-рецепторы, для других подтверждено присутствие либо рецептора МТ1, например для энтероцитов двенадцатиперстной кишки [129], ободочной, прямой кишки и аппендикса [70], околоушных слюнных желез [131], желчного пузыря [131], экзокринных клеток поджелудочной железы [132], зародышевой почки [133]. Также рецептор МТ1 широко распространен в структурах головного мозга, где он представляет более 99% от общего количества сайтов связывания мелатонина. МТ2-рецептор экспрессирован преимущественно в клетках сетчатки и отделах промежуточного мозга. Показано, что в ходе эмбрионального развития МТ1-рецептор сперва появляется в гипофизе, затем в гипоталамусе и после рождения – в фолликулярных клетках гонад. Интересным фактором является обнаружение рецептора МТ1 в тучных клетках, где МТ1 и рецептор к гонадотропин-релизинг-гормону являются 18 М О Л Е К УЛ Я Р Н А Я Г Е Н Е Т И К А И Б И О Х И М И Я М Е Л АТ О Н И Н А единственными обнаруженными гормональными рецепторами. Данный факт говорит о ключевой иммуномодулирующей роли мелатонина. Третий тип – так называемые рецепторы МТ3, или хинон-редуктазу II, – называть рецептором некорректно, так как этот белок, имея область связывания с различными лигандами, не вызывает инициации сигнальных путей. Этот энзим участвует в механизме детоксикации ароматаз. Две формы – α и β – обнаружены в клетках амфибий, птиц (Gallus gallus) и рыб (Zebrafish) [71], а также человека [134], где они участвуют в стимуляции фосфоинозитольного цикла [135, 136] и ассоциированы с болезнью Паркинсона (полиморфизм гена) [134]. Активность хинон-редуктазы II угнетается при повышении концентрации мелатонина [92]. Обнаружено, что ресвератрол имеет большую аффинность к хинон-редуктазе II, чем мелатонин [137]. Показано, что хинон-редуктаза II элиминирует канцерогенные эстрогеновые хиноны [138]. Разрушение гена приводит к миелоидной гиперплазии в костном мозге [139]. Хинон-редуктаза II также способна регулировать уровень цГМФ в ответ на изменение концентрации мелатонина. Для МТ1, МТ2, хинон-редуктазы II клеток пигментного эпителия Xenopus laevis обнаружены суточные колебания экспрессии, находящиеся в противофазе по отношению к мелатонину [140]. Так или иначе показана корреляция между уровнем хинон-редуктазы II и развитием рака в различных органах: почки, печень, мозг, сердце [92]. Ко второй группе сайтов связывания мелатонина в клетках относят ядерные рецепторы, принадлежащие суперсемейству рецепторов ретиноевой кислоты RORα (NR1F1) и RORβ (NR1F2) [92]. Ранее их относили к суперсемейству стероидных/тиреоидных ядерных гормональных рецепторов. RORα (продукт гена человека ID: 6095) имеет несколько изоформ – RORα1 (изоформа а), RORα2 (изоформа b) и RORα (изоформа d); RORβ — продукт гена человека ID: 6096 [141]. Другой результат сплайсинга – RORα изоформа с – не имеет чувствительности к гемоглобину. Определяют работу генов данных ядерных рецепторов с помощью лиганда CGP52608. Работа всех субформ RORα во всех органах млекопитающих связана с убиквитиновой активностью [91]. RORα наиболее высоко экспрессирован в клетках крови (В- и Т-лимфоцитах и нейтрофилах) [142] и в коже, костях, волосах, эндотелиальных клетках [143], а также присутствует во многих других тканях и органах. Экспрессия RORα во многом зависит от жизненного цикла клетки [92]. Рецептор RORβ обнаруживается исключительно в сетчатке, структурах головного и спинного мозга, с максимальным уровнем экспрессии в СХЯ гипоталамуса, РТ гипофиза, таламусе и эпифизе [70, 144]. Мелатонин ингибирует экспрессию RORα за счет модуляции Са2+/кальмодулиновой сигнальной системы, подавляющей активность транскрипционных и посттрансляционных факторов RORα. Зафиксировано участие Са2+/кальмодулин-зависимых протеинкиназ 2-го типа в данной системе [145]. Также обнаружено участие калретикулина в сайте связывания мелатонина в эпифизе [146]. Экспрессия RORβ регулируется за счет цАМФ-механизма в соответствии с фотопериодом [147]. Мыши, нокаутные по гену RORβ, демонстрируют нарушения циркадианного ритма [148]. Ядерные рецепторы регулируют транскрипцию генов-мишеней в клетках за счет связывания и активации энхансерных элементов, инициирующих транскрипцию, которые были названы RZRE (RZR-чувствительные элементы). 19 М О Л Е К УЛ Я Р Н А Я Г Е Н Е Т И К А И Б И О Х И М И Я М Е Л АТ О Н И Н А В недавних исследованиях показано, что рецепторы к мелатонину участвуют в механизме дезактивации активных форм кислорода и азота [71, 92]. Влияние мелатонина на экспрессию генов в органах-мишенях Не менее интересным является вопрос о влиянии мелатонина на генную экспрессию в других клетках и тканях. Обнаружены гены, которые названы «часовыми», так как их экспрессия в органах инициируется взаимодействием мелатонина со специфическими рецепторами. Это гены Per (period), Cry (cryptochrome), Clock, Bmal и др. Именно продукты их экспрессии приводят к формированию циркадианных и сезонных ритмов [149]. В модели молекулярной осцилляции в СХЯ мышей транскрипция генов Per и Cry инициируется под действием гетеродимера BMAL/CLOCK, связывающегося с энхансерным элементом (E-box) в промоторах Per и Cry [150]. Гомологи этих генов формируют наборы из двух циркадных комплексов: Per1/Сry1 и Per2/Сry2, пики которых отличны по времени экспрессии и чувствительности к сигналу [151]. Для E-box-опосредованной транскрипции генов Per и Cry и продуктов их трансляции существует механизм отрицательной обратной связи. Второй регуляторный каскад, связывающий clock-гены, заключается в стимуляции геном Per и экспрессии гена bmal1 [152], при этом пики меняющихся уровней экспрессии обоих генов приходятся на разное время суток [153]. Данные блоки clock-генов являются частью общего механизма координации суточной активности генов [154]. На грызунах и овцах показано, что экспрессия генов группы Per опережает экспрессию Bmal и Clock1 примерно на 12–16 ч [155]. Известно несколько изоформ гена Per (у человека их 4), различающихся по времени пика экспрессии и механизмам регуляции. Например, в клетках СХЯ, PT овцы пик экспрессии гена Per1 в течение световой фазы всегда опережает пик экспрессии гена Per2 [155]. Уровень активности и амплитуда колебаний этих генов в течение суток в СХЯ ниже, чем в РТ. Экспрессия гена Per1 в эпифизе совпадает с профилем экспрессии гена Аа-nat, приходится строго на ночные часы и контролируется цАМФ-зависимым механизмом (CRE-зависимый путь). Данный CRE-путь запускается в результате воздействия на β2-АР пинеалоцитов сигналом, исходящим из СХЯ. Интересно отметить, что экспрессия гена Per1 в эпифизе и СХЯ/РТ в течение суток находятся в противофазе [70]. Уменьшение активности генов Per в СХЯ и PT обусловлено как понижением уровня освещенности в конце дня, так и действием обратной связи с продуктами трансляции мРНК Per. Суточный цикл фотозависимого механизма колебания активности генов Per в клетках СХЯ можно обозначать как «модель внешнего совпадения», причем Per1 (ранний пик) можно отнести к физиологическому индикатору рассвета, а Per2 (поздний пик) – к индикатору заката (сумеркам) [155]. В работе S. Sosniyenko и соавт. [156] на грызунах, содержащихся в условиях определенного светового режима (8С:16Т), показано четкое совпадение пиков активности Per1 и Per2 в передней, средней и задней долях СХЯ в соответствии с продолжительностью дня. Но в СХЯ грызунов, содержащихся при высокой продолжительности дня (16С:8Т), показано разделение пиков активности генов Per1 и Per2 в субпопуляциях клеток передней, средней и задней долей ядра с запаздывающим смещением в сторону каудальной области. 20 М О Л Е К УЛ Я Р Н А Я Г Е Н Е Т И К А И Б И О Х И М И Я М Е Л АТ О Н И Н А Динамика изменения концентрации Cry1 и Cry2 отличается в СХЯ и РТ. Вопервых, амплитуда изменений активности в СХЯ генов Cry значительно меньше, чем в РТ. Достоверно выделить пик удается только на грызунах в условиях 8С:16Т. Во-вторых, если пик экспрессии этих генов в клетках СХЯ опережает пик Bmal1 и Clock (11 ч от начала цикла), то в клетках РТ отстает. Пик Bmal1 происходит на 19-м часу от начала цикла и не зависит от продолжительности светового периода, т. е. наблюдается различный Per/Cry интервал. В то время как пик экспрессии Per1/Per2 приходится на начало световой стадии цикла, пик активности Cry1/Cry2 приходится на начало темновой стадии. Важно отметить, что интервал между пиками активности Per1 и Cry2 в РТ зависит от соотношения светового и темнового интервалов. Если соотношение составляет 16С:8Т, то два пика отстоят друг от друга на 16 ч, если 8С:16Т – то на 8 (сдвигается пик Cry2, но не пик Per1). В клетках СХЯ, в отличие от РТ, при любом соотношении света и темноты отставание Cry2 от Per1 составляет 8 ч. Уровень экспрессии Bmal1 также имеет суточную зависимость, его концентрация максимальна в ночные часы (или через 12–16 ч после начала транскрипции Per). Также наблюдаются высокие колебания в уровне активности гена Bmal1 в ночные и дневные часы как в СХЯ, так и в РТ. Активность гена Bmal1 в эпифизе также приходится на ночные часы. Экспрессия генов Сlock и Вmal2 в СХЯ и РТ находится на постоянном уровне [157]. В процессе изучения экспрессии clock-генов гипоталамуса были обнаружены различия их экспрессии в РТ и СХЯ. Амплитуда колебаний активности clock в клетках РТ была значительно выше, чем в клетках СХЯ. Известно, что на экспрессию часовых генов в РТ оказывает значительное воздействие мелатонин, который собственно и формирует ритмы экспрессии этих генов. На работу клеток СХЯ мелатонин оказывает меньшее воздействие ввиду наличия нейральной стимуляции от сетчатки, содержащей информацию о продолжительности дня. В целом систему ритмовождения можно разделить на «модель внешнего совпадения», центром который в организме является СХЯ, и «модель внутреннего совпадения» (РТ). Данная система существует только у млекопитающих, так как только у них наблюдается полное разделение функций ритмовождения и синтеза мелатонина между отделами гипоталамуса в частности и гипоталамусом и эпифизом в целом. У других позвоночных эти функции не разделены. Благодаря взаимодополняющей работе двух источников осцилляторной активности циркадианных ритмов возникает естественный физиологический ответ на суточные и сезонные ритмы. Инструментом для конвертации светового сигнала (фотопериода) и формирования физиологического сигнала служат группа Clock-генов и эпифизарный мелатонин. Согласно последней модели, продолжительность сигнала мелатонина декодируется в мелатонин-чувствительных тканях в виде профилей экспрессии Сlock-генов, соответствующих определенной продолжительности дня [70]. Инициация экспрессии часовых генов осуществляется либо за счет действия мелатонина на мембранные или ядерные специфические рецепторы, либо благодаря непосредственному влиянию на факторы транскрипции, либо из-за способности мелатонина влиять на чувствительность мембранных рецепторов клетки к дополнительным стимулирующим факторам [71]. Параметры таких профилей в PT осуществляют контроль над транскрипцией генов, определяющих физиологические установки. Данная модель частично объясняет связь между суточной и сезонной динамикой концентрации мелатонина и веду21 М О Л Е К УЛ Я Р Н А Я Г Е Н Е Т И К А И Б И О Х И М И Я М Е Л АТ О Н И Н А щей роли РТ в регуляции сезонных изменений пролактиновой секреции. Пролактин и проопиомеланокортин в основном синтезируются в гипофизе и после ряда событий посттрансляционного процессинга секретируются лактотрофами передней доли гипофиза. Существуют как минимум два основных гормона, синтезирующихся в гипоталамусе, которые контролируют секрецию пролактина: дофамин, являющийся ингибитором, и тиреотропный гормон, стимулирующий продукцию пролактина. Мелатонин одновременно воздействует и на клетки гипофиза, стимулируя синтез пролактина, и на клетки гипоталамуса, ингибируя выработку почти всех гормонов, связанных с половой функцией, но инициируя факторы, влияющие на синтез пролактина лактотрофами и на его секрецию (например, тубералин) [158, 159]. Использование мышей с нокаутом по гену MТ1 позволило идентифицировать связующее звено, опосредующее связь между мелатонином и часовыми генами. Согласно современным представлениям, мелатонин оказывает двоякое действие на клетки РТ, ингибируя в них экспрессию гена Per1 за счет снижения уровня цАМФ и одновременно стимулируя синтез β2-АР аденозина, что позволяет увеличить разницу между уровнями дневной и ночной экспрессии Clock-генов и обеспечить стабильность циркадных ритмов [160]. Использование классических генетических технологий привело к идентификации значительного числа генов, экспрессия которых изменяется под воздействием мелатонина. В нервных клетках сетчатки мелатонин стимулирует экспрессию 6 генов и ингибирует транскрипцию 8 генов. В клетках пигментного эпителия сетчатки он стимулирует экспрессию 15 генов и ингибирует транскрипцию 2 генов. В сердечной ткани были обнаружены 212 генов, экспрессия которых изменялась при действии мелатонина. Из них экспрессия 146 генов усиливалась, а 66 – угнеталась [161]. Функциональная категоризация этих генов продемонстрировала, что основными аффекторами мелатонина в сердце являются гены, вовлеченные в регуляцию клеточного цикла, защитных систем клетки и организма, экспрессия белков и транспорт. Мелатонин также изменяет экспрессию некоторых митохондриальных генов (стимуляция 16S, субъединиц 1- и 3-цитохромоксидазы, и НАДН-дегидрогеназы 1; и угнетение аденозинтрифосфатазы), что согласуется с наблюдениями о влиянии мелатонина на экспрессию митохондриальных генов в бурых адипоцитах хомячка [162]. Мелатонин также продемонстрирует выраженный эффект на экспрессию генов, связанных с онтогенезом (Mybl1, RASA1, MLLT3, гомолог гена Энигма) и метаболизмом кальция (куллины, Kcnn4 и Dcamkl1). Интересно, что в то время как экспрессия куллина 1 в мышином сердце подавлялась мелатонином, экспрессия куллина 5, наоборот, стимулировалась, а экспрессия куллинов 2 и 3 практически не изменялась. Семейство куллинов, состоящее из шести членов, вовлечено в убихинон-опосредованную деградацию белков, необходимую для прогрессии клеточного цикла на фазах G1 и S. Данное свойство мелатонина проявляет себя в удержании от апоптоза дробящихся гаплоидных эмбрионов свиньи [71]. Куллин 1, однако, считается единственным геном семейства, продукт которого задействован в образовании SCF-комплексов (Skp1–куллин–F-box протеин-лигазные комплексы), которые контролируют деградацию G1-циклинов и ингибиторов циклин-зависимых киназ. Такое действие мелатонина подтверждает его участие в процессах клеточной пролиферации и дифференциации [70]. Среди генов с измененным под действием мелатонина 22 М О Л Е К УЛ Я Р Н А Я Г Е Н Е Т И К А И Б И О Х И М И Я М Е Л АТ О Н И Н А уровнем экспрессии в сердце являются гены четырех сериновых/треониновых киназ (Pctk3, Fused, Topk и Stk11), что согласуется с современными представлениями о том, что мелатонин влияет на экспрессию генов в органах-мишенях и участвует в работе систем, опосредованно регулируемых внутриклеточной концентрацией цАМФ. Так, в результате активации MAPK-каскада (основой которого являются митоген-активируемые сериновые/треониновые киназы), мелатонин способен модулировать экспрессию генов (таких как с-fos) за счет фосфорилирования комплесных белков ELK-1 [71] и SAP-1 [163]. По крайней мере одна из этих киназ, STK11, с не до конца выявленной ролью, обладает выраженным антиканцерогенным эффектом, и мутации в ее гене приводят к проявлению синдрома Пейтца–Егерса, сопровождающегося высоким риском развития опухолей множественных локализаций. Л И Т Е Р А Т У Р А 1. Yu H.-S., Rieter R.J. (eds.) Melatonin. Biosynthesis, physiological effects, and clinical applications. Boca Raton, FL: CRC Press, 1993;527 p. 2. Korf H.W., Schomerus C., Stehle J.H. The pineal organ, its hormone melatonin, and the photoneuroendocrine system. Adv Anat Embryol Cell Biol 1998;146:1–100. 3. Reiter R.J. Pineal melatonin: cell biology of its synthesis and of its physiological interactions. Endocr Rev 1991;12:151–80. 4. Arendt J. (ed.). Melatonin and the Mammalian Pineal Gland. London: Chapman & Hall, 1995. 5. Klein D.C., Roseboom P.H., Coon S.L. New light is shining on the melatonin rhythm enzyme. Trends Endocrinol Metab 1996;7:106–12. 6. Анисимов В.Н. Эпифиз и продукция мелатонина. В кн.: Мелатонин в норме и патологии. Под ред. Ф.И. Комарова, С.И. Рапопорта, Н.К. Малиновской, В.Н. Анисимова. М., 2004;с 7–20. 7. Menendez-Pelaez A., Reiter R.J. Distribution of melatonin in mammalian tissues: the relative importance of nuclear versus cytosolic localization. J Pineal Res 1993;15:59–69. 8. Darmon M.C., Guibert B., Leviel V. et al. Sequence of two mRNAs encoding active rat tryptophan hydroxylase. J Neurochem 1988;51:312–6. 9. Boularand S., Darmon M.C., Mallet J. The human tryptophan hydroxylase gene. An unusual splicing complexity in the 5’-untranslated region. J Biol Chem 1995;270:3748–56. 10. Cote F., Schussler N., Boularand S. et al. Involvement of NF-Y and Sp1 in basal and cAMPstimulated transcriptional activation of the tryptophan hydroxylase (TPH) gene in the pineal gland. J Neurochem 2002;81:673–85. 11. Lovenberg W., Jequier E., Sjoerdsma A. Tryptophan hydroxylation: measurement in pineal gland, brain stem and carcinoid tumor. Science (Wash DC) 1967;155:217–9. 12. Sitaram B.R., Lees G.J. Diurnal rhythm and turnover of tryptophan hydroxylase in the pineal gland of the rat. J Neurochem 1978;31:1021–6. 13. Johansen P.A., Jennings I., Cotton R.G.H., Kuhn D.M. Phosphorylation and activation of tryptophan hydroxylase by exogeneous protein kinase A. J Neurochem 1996;66:817–23. 14. Ehret M., Cash C.D., Hamon M., Maitre M. Formal demonstration of the phosphorylation of rat brain tryptophan hydroxylase by Ca2+/calmodulindependent protein kinase. J Neurochem 1989;52:1886–91. 15. Ehret M. Etudes de la regulation de la synthese de la serotonine dans divers modeles chez l’animal: aspects transcriptionnels, posttranscriptionnels et posttraductionnels de la regulation de l’expression de la tryptophane hydroxylase: These de doctorat de l’Universite Louis Pasteur, 1994. 16. Ehret M., Pevet P., Maitre M. Tryptophan hydroxylase synthesis is induced by 3’, 5’-cyclic adenosine monophosphate during circadian rhythm in the rat pineal gland. J Neurochem 1991;57:1516–21. 17. Deguchi T., Barchas J.D. Effect of pchlorophenylalanine on tryptophan hydroxylase in rat pineal. Nature (Lond) 1972а;235:92–3. 18. Deguchi T., Barchas J.D. Effect of pchlorophenylalanine on hydroxylation of tryptophan in pineal and brains of rats. Mol Pharmacol 1972a;8:770–9. 19. Besancon R., Simonneaux V., Jouvet A. et al. Nycthemeral expression of tryptophan hydroxylase mRNAs in the rat pineal gland. Mol Brain Res 1996;40:136–8. 20. Shibuya H., Toru M., Watanabe S. A circadian rhythm of tryptophan hydroxylase in rat pineals. Brain Res 1978;138:364–8. 21. Sun X., Deng J., Liu T., Borjigin J. Circadian 5HT production regulated by adrenergic signaling. 23 М О Л Е К УЛ Я Р Н А Я Г Е Н Е Т И К А И Б И О Х И М И Я М Е Л АТ О Н И Н А Proc Natl Acad Sci USA 2002;99:4686–91. 22. Quay W.B. Pineal Chemistry. C.C. Thomas (ed.). Springfield, IL, 1974. 23. Snyder S.H., Axelrod J. A sensitive assay for 5hydroxytryptophan decarboxylase. Biochem Pharmacol 1964;13:805–6. 24. King T.S., Steinlechner S. Pineal indolalkylamine synthesis and metabolism: kinetic considerations. Pineal Res Rev 1985;3:69–113. 25. Weissbach H., Redfield B.G., Axelrod J. Biosynthesis of melatonin: enzymatic conversion of serotonin to N-acetyl-serotonin. Biochem Biophys Acta 1960;43:352–3. 26. Klein D.C., Weller J.L. Indole metabolism in the pineal gland: a circadian rhythm in N-acetyltransferase. Science (Wash DC) 1970;169:1093–5. 27. Roseboom P.H., Coon S.L., Baler R. et al. Melatonin synthesis: analysis of the more than 150fold nocturnal increase in serotonin N-acetyltransferase mRNA in the rat pineal gland. Endocrinology 1996;137: 3033–44. 28. Coon S.L., Roseboom P.H., Baler R. et al. Pineal serotonin N-acetyltransferase: expression cloning and molecular analysis. Science (Wash DC) 1995;270:1681–3. 29. Coon S.L., Mazuruk K., Bernard M. et al. The human serotonin N-acetyltransferase (EC 2.3.1.87) gene (AANAT): structure, chromosomal localization and tissue expression. Genomics 1996;34:76–84. 30. Coon S.L., Del Olmo E., Young W.S. III, Klein D.C. Melatonin synthesis enzymes in Macaca mulatta: focus on arylalkylamine N-acetyltransferase (EC 2.3.1.87). J Clin Endocrinol Metab 2002;87:4699–706. 31. Roseboom P.H., Namboodiri M.A.A., Zimonjic D.B. et al. Natural melatonin «knockdown» in C57BL/6J mice: rare mechanism truncates serotonin N-acetyltransferase. Mol Brain Res 1998;63:189–97. 32. Craft C.M., Murage J., Brown B., Zhan-Poe X. Bovine arylalkylamine-N-acetyltransferase activity correlated with mRNA expression in pineal and retina. Mol Brain Res 1999;65:44–51. 33. Gauer F., Poirel V.J., Garidou M.L. et al. Molecular cloning of the arylalkylamine-N-acetyltransferase and daily variations of its mRNA expression in the Syrian hamster pineal gland. Mol Brain Res 1999;71:87–95. 34. Garidou M.L., Gauer F., Vivien-Roels B. et al. Pineal arylalkylamine-N-acetyltransferase gene expression is highly stimulated at night in the diurnal rodent, Arvicanthis ansorgei. Eur J Neurosci 2002;15:1632–40. 35. Klein D.C., Coon S.L., Roseboom P.H. et al. The melatonin rhythm-generating enzyme: molec- ular regulation of serotonin N-acetyltransferase in the pineal gland. Recent Prog Horm Res 1997;52:307–58. 36. Yoshimura T., Nagabukuro A., Matsuda Y. et al. Chromosomal mapping of the gene encoding serotonin N-acetyltransferase to rat chromosome 10q32.3 and mouse chromosome 11E2. Cytogenet Cell Genet 1997;79:172–5. 37. Hamada T., Ootomi M., Horikawa K. et al. The expression of the melatonin synthesis enzyme: arylalkylamine N-acetyltransferase in the suprachiasmatic nucleus of rat brain. Biochem Biophys Res Commun 1999;258:772–7. 38. Baler R., Covington S., Klein D.C. The rat arylalkylamine N-acetyltransferase gene promoter. cAMP activation via a cAMP-responsive elementCCAAT complex. J Biol Chem 1997;272:6979–85. 39. Burke Z., Wells T., Carter D. et al. Genetic targeting: the serotonin N-acetyltransferase promoter imparts circadian expression selectively in the pineal gland and retina of transgenic rats. J Neurochem 1999;73:1343–9. 40. Chen W., Baler R. The rat arylalkylamine Nacetyltransferase E-box: differential use in a master vs. a slave oscillator. Mol Brain Res 2000;81:43–50. 41. Chong N.W., Bernard M., Klein D.C. Characterization of the chicken serotonin Nacetyltransferase gene. Activation via clock gene heterodimer/E box interaction. J Biol Chem 2000;275:32991–8. 42. Li X., Chen S., Wang Q. et al. A pineal regulatory element (PIRE) mediates transactivation by the pineal/retina-specific transcription factor CRX. Proc Natl Acad Sci USA 1998;95:1876–81. 43. Klein D.C., Ganguly S., Coon S. et al. 14–3-3 proteins and photoneuroendocrine transduction: role in controlling the daily rhythm in melatonin. Biochem Soc Trans 2002;30:365–73. 44. Hickman A.B., Klein D.C., Dyda F. Melatonin biosynthesis: the structure of serotonin N-acetyltransferase at 2.5 angströ m resolution suggests a catalytic mechanism. Mol Cell 1999;3:23–32. 45. Coon S.L., Weller J.L., Korf H.W. et al. cAMP regulation of arylalkylamine N-acetyltransferase (AANAT, EC 2.3.1.87): a new cell line (1E7) provides evidence of intracellular AANAT activation. J Biol Chem 2001;276:24097–107. 46. Ganguly S., Coon S.L., Klein D.C. Control of melatonin synthesis in the mammalian pineal gland: the critical role of serotonin acetylation. Cell Tissue Res 2002;309:127–37. 47. Schomerus C., Laedtke E., Korf H.W. Activation of arylalkylamine N-acetyltransferase by phorbol esters in bovine pinealocytes suggests a novel regulatory pathway in melatonin synthesis. J Neuroendocrinol 2004;16(9):741–9. 24 М О Л Е К УЛ Я Р Н А Я Г Е Н Е Т И К А И Б И О Х И М И Я М Е Л АТ О Н И Н А 48. Tsuboi S., Kotani Y., Ogawa K. et al. An intramolecular disulfide bridge as a catalytic switch for serotonin N-acetyltransferase. J Biol Chem 2002;277:44229–35. 49. Parfitt A., Weller J.L., Klein D.C. Blocade by ouabain or elevated potassium ion concentration of the adrenergic and adenosine cyclic 3’, 5’monophosphateinduced stimulation of pineal serotonin N-acetyltransferase activity. Mol Pharmacol 1975;11:241–55. 50. Miguez J.M., Simonneaux V., Pevet P. Role of intracellular and extracellular serotonin in the regulation of melatonin production in rat pinealocytes. J Pineal Res 1997;23:63–71. 51. Sun X., Deng J., Liu T., Borjigin J. Circadian 5HT production regulated by adrenergic signaling. Proc Natl Acad Sci USA 2002;99:4686–91. 52. Khalil E.M., De Angelis J., Ishii M., Cole P.A. Mechanism-based inhibition of the melatonin rhythm enzyme: pharmacologic exploitation of active site functional plasticity. Proc Natl Acad Sci USA 1999;96:12418–23. 53. Zheng W., Scheibner K.A., Ho A.K., Cole P.A. Mechanistic studies on the alkyltransferase activity of serotonin N-acetyltransferase. Chem Biol 2001;8:379–89. 54. Gastel J.A., Roseboom P.H., Rinaldi P.A. et al. Melatonin production: proteosomal proteolysis in serotonin N-acetyltransferase regulation. Science (Wash DC) 1998;279:1358–60. 55. Axelrod J., Weissbach H. Enzymatic O-methylation of N-acetylserotonin to melatonin. Science (Wash DC) 1960;131:1312. 56. Baldessarini R.J., Kopin I.J. S-adenosylmethionine in brain and other tissues. J Neurochem 1966;13:769–77. 57. Sugden D., Cena V., Klein D.C. Hydroxyindole-O-methyltransferase. Methods Enzymol 1987;42:590–6. 58. Ishida I., Obinata M., Deguchi T. Molecular cloning and nucleotide sequence of cDNA encoding hydroxyindole-O-methyltransferase of bovine pineal glands. J Biol Chem 1987;262:2895–9. 59. Voisin P., Guerlotte J., Bernard M. et al. Molecular cloning and nucleotide sequence of a cDNA encoding hydroxyindole-O-methyltransferase from chicken pineal gland. Biochem J 1992;282:571–6. 60. Donohue S.J., Roseboom P.H., Illnerova H. et al. Human hydroxyindole-O-methyltransferase: presence of LINE-1 fragment in a cDNA clone and pineal mRNA. DNA Cell Biol 1993;12:715–27. 61. Gauer F., Craft C.M. Circadian regulation of hydroxyindole-O-methyltransferase mRNA levels in rat pineal and retina. Brain Res 1996;737:99–109. 62. Bernard M., Donohue S.J., Klein D.C. Human hydroxyindole-O-methyltransferase in pineal gland, retina and Y79 retinoblastoma cells. Brain Res 1995;696:37–48. 63. Rodriguez I.R., Mazuruk K., Schoen T.J., Chader G.J. Structural analysis of the human hydroxyindole-O-methyltransferase gene. J Biol Chem 1994;269:31969–77. 64. Bernard M., Dinet V., Voisin P. Transcriptional regulation of the chicken hydroxyindole-O-methyltransferase gene by the cone-rod homeobox-containing protein. J Neurochem 2001;79:248–57. 65. Ribelayga С., Gauer F., Calgari C. et al. Photoneural regulation of rat pineal hydroxyindoleO-methyltransferase (HIOMT) messenger ribonucleic acid expression: an analysis of its complex relationship with HIOMT activity. Endocrinology 1999;140(3):1375–84. 66. Bernard M., Voisin P., Klein D.C. Hydroxyindole-O-methyltransferase in Y-79 cells: regulation by serum. Brain Res 1996;727:118–24. 67. Jackson R.L., Lovenberg W. Isolation and characterization of multiple forms of hydroxyindole-Omethyltransferase. J Biol Chem 1971;246:4280–5. 68. Axelrod J., Weissbach H. Purification and properties of hydroxyindole-O-methyltransferase. J Biol Chem 1961;236:211–3. 69. Cardinali D.P., Wurtman R.J. HydroxyindoleO-methyltransferases in rat pineal, retina and Harderian gland. Endocrinology 1972;91:247–52. 70. Комаров Ф.И., Рапопорт С.И., Малиновская Н.К., Анисимов В.Н. Мелатонин в норме и патологии. М: ИД Медпрактика-М, 2004;308 с. 71. Рапопорт С.И., Голиченков В.А., Молчанов А.Ю. Мелатонин: теория и практика. М.: Медпрактика-М, 2009;100 с. 72. Champier J., Claustrat B., Besancon R. et al. Evidence for tryptophan hydroxylase and hydroxyindole-O-methyltransferase mRNAs in human blood platelets. Life Sci 1997;60:2191–7. 73. Ribelayga C., Pevet P., Simonneaux V. Adrenergic and peptidergic regulations of hydroxyindole-O-methyltransferase in rat pineal gland. Brain Res 1997;777:247–50. 74. Simonneaux V., Ribelayga C. Generation of the melatonin endocrine message in mammals: a review of the complex regulation of melatonin synthesis by norepinephrine, peptides, and other pineal transmitters, pharmac. Reviews 2003;55(2):325–95. 75. Ribelayga C., Pevet P., Simonneaux V. Possible involvement of neuropeptide Y in the seasonal control of hydroxyindole-O-methyltransferase in the pineal gland of the European hamster (Cricetus cricetus). Brain Res 1998;801:137–42. 76. Kalsbeek A., Garidou M.L., Palm I.F. et al. 25 М О Л Е К УЛ Я Р Н А Я Г Е Н Е Т И К А И Б И О Х И М И Я М Е Л АТ О Н И Н А Melatonin sees the light: blocking GABA-ergic transmission in the paraventricular nucleus induces daytime secretion of melatonin. Eur J Neurosci 2000;12:3146–54. 77. Garidou M.L., Bartol I., Calgari C. et al. In vivo observation of a non-noradrenergic regulation of arylalkylamine N-acetyltransferase gene expression in the rat pineal complex. Neuroscience 2001;105:721–9. 78. Drijfhout W.J., van der Linde A.G., De Vries J.B. et al. Microdialysis reveals dynamics of coupling between noradrenaline release and melatonin secretion in conscious rats. Neurosci Lett 1996;202:185–8. 79. Deguchi T., Axelrod J. Induction and superinduction of serotonin N-acetyltransferase by adrenergic drugs and denervation in rat pineal organ. Proc Natl Acad Sci USA 1972;69:2208–11. 80. Pfeffer M., Kuhn R., Krug L. et al. Rhythmic variation in beta(1)-adrenergic receptor mRNA levels in the rat pineal gland: circadian and developmental regulation. Eur J Neurosci 1998;10:2896–904. 81. Ho A.K., Chik C.L., Weller J.L. et al. Evidence for α1-adrenergic-protein kinase C – Na+/H+ antiporter-dependent increase in pinealocyte intracellular pH. J Biol Chem 1989;264:12983–98. 82. Sugden D., Anwar N., Klein D.C. Rat pineal alpha1-adrenoceptor subtypes: studies using radioligand binding and reverse transcription-polymerase chain reaction analysis. Brit J Pharmacol 1996;118:1246–52. 83. Coon S.L., McCune S.K., Sugden D., Klein D.C. Regulation of pineal α1B-adrenergic receptor mRNA: day/night rhythm and β-adrenergic receptor/cyclic AMP control. Mol Pharmacol 1997;51:551–7. 84. Schaad N.C., Klein D.C. Characterization of alpha2-adrenergic receptors on rat pinealocytes. Endocrinology 1992;130:2804–10. 85. Mustanoja S.M., Back N., Alila-Johansson A., Laakso M.L. Melatonin release from rat pineal in vitro is stimulated by both the α2-adrenoceptor medetomidine and the antogonist atipamezole. Eur J Pharmacol 1999;383:75–82. 86. Tzavara E.T., Pouille Y., Defer N., Hanoune J. Diurnal variation of the adenylyl cyclase type 1 in the rat pineal gland. Proc Natl Acad Sci USA 1996;93:11208–12. 87. White B.H., Klein D.C. Stimulation of cyclic GMP is potentiated via a Gs mechanism in intact pinealocytes. J Neurochem 1995;64:711–7. 88. Schaad N.C., Vanecek J., Kosar E. et al. Adrenergic control of rat pineal NO synthase. J Neurochem 1995;65:935–8. 89. Ho A.K., Hashimoto K., Chik C.L. 3’, 5’-cyclic guanosine monophosphate activates mitogen-activated protein kinase in rat pinealocytes. J Neurochem 1999;73:598–604. 90. Ho A.K., Chik C.L. Adrenergic regulation of mitogen-activated protein kinase in rat pinealocytes: opposing effects of protein kinase A and protein kinase G. Endocrinology 2000;141:4496–502. 91. Calberg C. Gene regulation by melatonin. Ann N Y Acad Sci 2000;917:387–96. 92. Hardeland R., Cardinali D., Srinivasan V. et al. Melatonin – a pleiotropic, orchestrating regulator molecule. Progress in Neurobiology 2011;93:350–84. 93. Nosjean O., Ferro M., Coge F. et al. Identification of the melatonin-binding site MT 3 as the quinone reductase 2. J Biol Chem 2000;275:31311–7. 94. Nosjean O., Nicolas J.P., Klupsch F. et al. Comparative pharmacological studies of melatonin receptors: MT1, MT2 and MT3/QR2. Tissue distribution of MT3/QR2. Biochem Pharmacol 2001;61(11):1369–79. 95. Reppert S.M., Weaver D.R., Godson C. Melatonin receptors step into the light: cloning and classification of subtypes. Trends Pharmacol Sci 1996;17:100–2. 96. Dubocovich M.L., Masana M.I., Iacob S., Sauri D.M. Naunyn Schmiedebergs. Arch Pharmacol 1997;355:365–75. 97. Slaugenhaupt S.A., Roca A.L., Liebert C.B. et al. Genomics 1995;27:355–7. 98. Song Y., Chan, C.W., Brown G.M. et al. Studies of the renal action of melatonin: evidence that the effects are mediated by 37 kDa receptors of the Mel1a subtype localized primarily to the basolateral membrane of the proximal tubule. FASEB J 1997;11:93–100. 99. Rivera-Bermudez M.A., Masana M.I., Brown G.M. et al. Immortalized cells from the rat suprachiasmatic nucleus express functional melatonin receptors. Brain Res 2004;1002:21–7. 100. Ferguson S.S. Evolving concepts in G proteincoupled receptor endocytosis: the role in receptor desensitization and signaling. Pharmacol Rev 2001;53:1–24. 101. Pandi-Perumal S., Trakht I., Srinivasan V. et al. Physiological effects of melatonin: role of melatonin receptors and signal transduction pathways. Prog Neurobiol 2008;85:335–53. 102. Nelson C.S., Ikeda M., Gompf H.S. et al. Regulation of melatonin 1a receptor signaling and trafficking by asparagine-124. Mol Endocrinol 2001;15:1306–17. 103. Vanecek J. Cellular mechanisms of melatonin action. Physiol Rev 1998;78:687–721. 104. Ciesla W. Can melatonin regulate the expres- 26 М О Л Е К УЛ Я Р Н А Я Г Е Н Е Т И К А И Б И О Х И М И Я М Е Л АТ О Н И Н А sion of prohormone convertase 1 and 2 genes via monomeric and dimeric forms of RZR/ROR nuclear receptor, and can melatonin influence the processes of embryogenesis or carcinogenesis by disturbing the proportion of cAMP and cGMP concentrations? Theoretic model of controlled apoptosis. Med Hypotheses 2001;56:181–93. 105. Liu C., Weaver D.R., Jin X. et al. Molecular dissection of two distinct actions of melatonin on the suprachiasmatic circadian clock. Neuron 1997;19:91–102. 106. Nakamura E., Kozaki K.I., Tsuda H. et al. Frequent silencing of a putative tumor suppressor gene melatonin receptor 1 A (MTNR1A) in oral squamous-cell carcinoma. Cancer Sci 2008;99:1390–400. 107. Richter H.G., Torres-Farfan C., GarciaSesnich J. et al. Rhythmic expression of functional MT1 melatonin receptors in the rat adrenal gland. Endocrinology 2008;149:995–1003. 108. Flemstrom G., Bengtsson M.W., Makela K., Herzig K.H. Effects of short-term food deprivation on orexin-A-induced intestinal bicarbonate secretion in comparison with related secretagogues. Acta Physiol (Oxf) 2010;198:373–80. 109. Bubenik G.A. Thirty four years since the discovery of gastrointestinal melatonin. J Physiol Pharmacol 2008;59(Suppl. 2):33–51. 110. Liu B., Tewari A.K., Zhang L. et al. Proteomic analysis of protein tyrosine nitration after ischemia reperfusion injury: mitochondria as the major target. Biochim Biophys Acta 2009;1794:476–85. 111. Aras H.C., Ekströ m J. Melatonin-evoked in vivo secretion of protein and amylase from the parotid gland of the anaesthetised rat. J Pineal Res 2008;45:413–21. 112. Petit L., Lacroix I., de Coppet P. et al. Differential signaling of human Mel1a and Mel1b melatonin receptors through the cyclic guanosine 3’-5’-monophosphate pathway. J Biochem Pharmacol 1999;58:633–9. 113. Yasuo S., Yoshimura T., Bartell P.A. et al. Effect of melatonin administration on qPer2, qPer3, and qClock gene expression in the suprachiasmatic nucleus of Japanese quail. Eur J Neurosci 2002;16:1541–6. 114. Roy D., Angelini N.L., Fujieda H. et al. Cyclical regulation of GnRH gene expression in GT1-7 GnRH-secreting neurons by melatonin. Endocrinology 2001;142:4711–20. 115. Rimler A., Culig Z., Lupowitz Z., Zisapel N. Nuclear exclusion of the androgen receptor by melatonin. J Steroid Biochem Mol Biol 2002;81:77–84. 116. Woo M., Tai C.-J., Kang S. et al. Direct action of melatonin in human granulosa-luteal cells. Clin Endocrin Metab 2001;86(10):4789–97. 117. Nelson R.J., Drazen D.L. Melatonin mediates seasonal changes in immune function. Ann NY Acad Sci 2000;917:404–15. 118. Mulder H., Nagorny C.L., Lyssenko V., Groop L. Melatonin receptors in pancreatic islets: good morning to a novel type 2 diabetes gene. Diabetologia 2009;52:1240–9. 119. Slominski A., Pisarchik A., Wortsman J. Expression of genes coding melatonin and serotonin receptors in rodent skin. Biochim Biophys Acta 2004;1680:67–70. 120. Dillon D.C., Easley S.E., Asch B.B. et al. Differential expression of high-affinity melatonin receptors (MT1) in normal and malignant human breast tissue. Am J Clin Pathol 2002;118:451–8. 121. Sharkey J.T., Cable C., Olcese J. 2010. Melatonin sensitizes human myometrial cells to oxytocin in a protein kinase Ca/extracellular-signal regulated kinasedependent manner. J Clin Endocrinol Metab 2010;95:2902–8. 122. Lanoix D., Ouellette R., Vaillancourt C. Expression of melatoninergic receptors in human placental choriocarcinoma cell lines. Hum Reprod 2006;21:1981–9. 123. Tamura H., Nakamura Y., Korkmaz A. et al. Melatonin and the ovary: physiological and pathophysiological implications. Fertil Steril 2009;92:328–43. 124. Ekmekcioglu C., Thalhammer T., Humpeler S. et al. The melatonin receptor subtype MT2 is present in the human cardiovascular system. J Pineal Res 2003;35:40–4. 125. Cui P., Yu M., Luo Z. et al. Intracellular signaling pathways involved in cell growth inhibition of human umbilical vein endothelial cells by melatonin. J Pineal Res 2008;44:107–14. 126. Ekmekcioglu C. Melatonin receptors in humans: biological role and clinical relevance. Biomed Pharmacother 2006;60:97–108. 127. Vacas M.I., Del Zar M.M., Martinuzzo M., Cardinali D.P. Binding sites for [3H]-melatonin in human platelets. J Pineal Res 1992;13:60–5. 128. Lardone P.J., Carrillo-Vico A., Molinero P. et al. A novel interplay between membrane and nuclear melatonin receptors in human lymphocytes: significance in IL-2 production. Cell Mol Life Sci 2009;66:516–25. 129. Sjoblom M. The duodenal mucosal bicarbonate secretion. Ups J Med Sci 2005;110:115–49. 130. Aust S., Thalhammer T., Humpeler S. et al. The melatonin receptor subtype MT1 is expressed in human gallbladder epithelia. J Pineal Res 2004;36:43–8. 131. Aras H.C., Ekströ m J. Melatonin-evoked in vivo secretion of protein and amylase from the 27 М О Л Е К УЛ Я Р Н А Я Г Е Н Е Т И К А И Б И О Х И М И Я М Е Л АТ О Н И Н А parotid gland of the anaesthetised rat. J Pineal Res 2008;45:413–21. 132. Aust S., Jä ger W., Kischner H. et al. Pancreatic stellate/myofibroblast cells express Gprotein-coupled melatonin receptor 1. Wien Med Wchshr 2008;158:575–8. 133. Williams L.M., Drew J.E., Bunnett N.W. et al. Characterization of an antibody to the human melatonin MT1 receptor. J Neuroendocrin 2001;13:94–101. 134. Harada S., Fujii C., Hayashi A., Ohkoshi N. An association between idiopathic Parkinson’s disease and polymorphisms of phase II detoxification enzymes: glutathione S-transferase M1 and quinone oxidoreductase 1 and 2. Biochem Biophys Res Commun 2001;288:887–92. 135. Dubocovich M.L. Melatonin receptors: Are there multiple subtypes? Trends Pharmacol Sci 1995;16:50–6. 136. Popova J.S., Dubocovich M.L. Melatonin receptor mediated stimulation of phosphoinositide breakdown in chick brain slices. J Neurochem 1995;64:130–8. 137. Ferry G., Hecht S., Berger S. et al. Old and new inhibitors of quinone reductase 2. Chem Biol Interact 2010;186:103–9. 138. Gaikwad N.W., Yang L., Rogan E.G., Cavalieri E.L. Evidence for NQO2-mediated reduction of the carcinogenic estrogen orthoquinones. Free Radic Biol Med 2009;46:253–62. 139. Long II D.J., Iskander K., Gaikwad A. et al. Disruption of dihydronicotinamide riboside: quinone oxidoreductase 2 (NQO2) leads to myeloid hyperplasia of bone marrow and decreased sensitivity to menadione toxicity. J Biol Chem 2002;277:46131–9. 140. Wiechmann A.F., Smith A.R. Melatonin receptor RNA is expressed in photoreceptors and displays a diurnal rhythm in Xenopus retina. Brain Res Mol Brain Res 2001;19:104–11. 141. Tomas-Zapico C., Coto-Montes A. A proposed mechanism to explain the stimulatory effect of melatonin on antioxidative enzymes. J Pineal Res 2005;39:99–104. 142. Carrillo-Vico A., Reiter R.J., Lardone P.J. et al. The modulatory role of melatonin on immune responsiveness. Curr Opin Investig Drugs 2006;7:423–31. 143. Kim E.J., Yoo Y.G., Yang W.K. et al. Transcriptional activation of HIF-1 by RORalpha and its role in hypoxia signaling. Arterioscler Thromb Vasc Biol 2008;28:1796–802. 144. Klosen P., Bienvenu C., Demarteau O. et al. The MT1 melatonin receptor and ROR β receptor are co-localizedin specific TSH-immunoreactive cells in the pars tuberalis of the rat pituitary. J Histochem Cytochem 2002;50(12):1647–57. 145. Kane C.D., Means A.R. Activation of orphanreceptor-mediated transcription of Ca2+/calmodulin dependent protein kinase IV. EMBO J 2000;19:691–701. 146. Macias M., Escames G., Leon J. et al. Calreticulin–melatonin. An unexpected relationship. Eur J Biochem 2003;270:832–40. 147. Baler R.S., Coon S., Klein D.C. Orphan nuclear receptor RZRβ: cAMP regulates expression in the pineal gland. Biochem Biophys Res Commun1996;220:975–8. 148. Andre E., Gawlas K., Steinmayr M., BerckerAndre M. A novel isoform of the orphan nuclear receptor RORβ is specifically expressed in pineal gland and retina. Gene 1998;216:271–81. 149. King D.P., Takahashi J.S. Molecular genetics of circadian rhythms in mammals. Annu Rev Neurosci 2000;23:713–42. 150. Gekakis N., Stacnis D., Nguyen T. et al. Role of the CLOCK protein in the mammalian circadian mechanism. Science 1998;280:1564–9. 151. Daan S., Albrecht U., van der Horst G.T. et al. Assembling a clock for all seasons: are there M and E oscillators in the genes? J Biol Rhythms 2001;16:105–16. 152. Shearman L.P., Sriram S., Weaver D.R. et al. Interaction molecular loops in the mammalian circadian clock. Science 2000;288:1013–9. 153. Namihira M., Honma S., Abe H. et al. Daily variation and light responsiveness of mammalian clock gene, Clock and BMAL1, transcripts in the pineal body and different areas of brain in rats. Neurosci Lett 1999;267:69–72. 154. Messager S., Hazlerigg D.G., Mercer J.G. Morgan P.J. Photoperiod differentially regulates the expression of Per1 and ICER in the pars tuberalis and the suprachiasmatic nucleus of the Siberian hamster. Eur J Neurosci 2000;12:2865–70. 155. Lincoln G., Messager S., Andersson H., Hazlerigg D. Temporal expression of seven clock genes in the suprachiasmatic nucleus and pars tuberalis of the sheep: evidence of internel coincidence timer. Proc Natl Acad Sci USA 2002;19:91–102. 156. Sosniyenko S., Hut R.A., Daan S., Sumova A. Influence of photoperiod duration and light-dark transitions on entrainment of Per1 and Per2 gene and protein expression in subdivisions of the mouse suprachiasmatic nucleus. Eur J Neurosci 2009;30(9):1802–14. 157. Okano T., Sasaki M., Fukuda Y. Cloning of mouse BMAL2 and its daily expression profile in the suprachiasmatic nucleus remarkable acceleration of Bmal2 sequence divergence after Bmal gene duplication. Neurosci Lett 2001;300:111–4. 28 М О Л Е К УЛ Я Р Н А Я Г Е Н Е Т И К А И Б И О Х И М И Я М Е Л АТ О Н И Н А 158. Luboshitzky R., Levi M., Shen-Orr Z. et al. Long-term melatonin administration does not alter pituitary-gonodal hormone secretion in normal men. Hum Reprod 2000;15:60–5. 159. Ross A.W., Morgan P.J. The pars tuberalis as a target of the central clock. Cell Tissue Res 2002;309:163–71. 160. Von Gall Cl., Duffield G.E., Miyake S. et al. Differential adrenergetic regulation of the circadian expression of the clock genes Period1 and Period2 in the rat pineal gland. Eur J Neurosci 2000;12:4557–61. 161. Анисимов С.В., Богилер К.Р., Анисимов В.Н. Изучение влияние мелатонина на экспрессию генов в сердце мышей микрочиповой технологией. Докл РАН 2002;383:276–81. 162. Prunet-Marcassus B., Ambid K., ViguerieBascandas N. et al. Evidence for a direct effect of melatonin on mitochondrial genome expression of Siberian hamster brown adipocytes. J Pineal Res 2001;30:108–15. 163. Woo M., Tai C-J., Kang S. et al. Direct action of melatonin in human granulosa-luteal cells. Clin Endocrin Metab 2001;86(10):4789–97. 29 Глава 2. МЕЛАТОНИН И САХАРНЫЙ ДИАБЕТ Э.Б. Арушанян На протяжении нескольких десятилетий в биологической науке и медицине сохраняется стойкий интерес исследователей к изучению биологических свойств и лечебных возможностей мелатонина. Среди прочего за последние годы появилось много информации о его участии в поддержании энергетического гомеостаза организма и непосредственном вовлечении в генез сахарного диабета. В этой главе мы делаем попытку обобщить современные знания по данному вопросу. Биологические особенности мелатонина В середине ХХ в. мелатонин был впервые выделен из мозговой железы эпифиза животных и позднее идентифицирован в качестве специфического эпифизарного гормона. Благодаря совместным усилиям специалистов из самых различных областей знания на сегодняшний день во многом стали известны процессы, которые сопутствуют его формированию и определяют необычайно широкий диапазон биологических возможностей гормона. Эти сведения подробно освещены в серии обзорных публикаций (см. [1—3] и др.) и вкратце сводятся к двум главным положениям. Во-первых, синтез индольного соединения мелатонина в секреторных клетках эпифиза пинеалоцитах происходит в несколько этапов. Начальным звеном служит триптофан, который через серотонин и N-ацетилсеротонин превращается в конечный гормон. Ключевыми ферментами синтеза служат N-ацетилтрансфераза и ГИОМП. Образовавшийся мелатонин секретируется преимущественно в ликвор, откуда поступает в сосудистое русло, а затем током крови разносится по всему организму. В различных мозговых структурах и периферических органах эффекты гормона реализуются посредством специфических рецепторов (преимущественно типа МТ1 и МТ2). Во-вторых, образование эпифизарного мелатонина вне зависимости от видовых особенностей животных максимально выражено в темный и минимально — в светлый период суток. Это обстоятельство позволило считать эпифиз важной хронотропной железой, обеспечивающей за счет тесных морфофункциональных связей с водителем суточного ритма — СХЯ гипоталамуса — циркадианные колебания различных физиологических функций. В результате за мелатонином закрепилась репутация естественного хронобиотика и универсального адаптогенного гормона. Описанные представления сформировались на основе многолетнего изучения физиологии эпифиза и секретируемых им биологически активных соединений (кстати, не только индольной, но и пептидной природы). Между тем уже в 30 М Е Л АТ О Н И Н И С А Х А Р Н Ы Й Д И А Б Е Т 70-е годы минувшего века иммуногистохимическая техника позволила установить существование, наряду с эпифизарным, собственного мелатонина в различных периферических тканях. Содержащие его энтерохромаффинные клетки, названные апудоцитами, наиболее полно представлены в различных элементах ЖКТ, в том числе в поджелудочной железе и гепатобилиарной системе. Как и в эпифизе, такой мелатонин проходит аналогичные этапы синтеза при участии тех же ферментов. Знаменательно, что его общее количество в ткани этих органов в десятки раз превосходит уровень плазменного мелатонина эпифизарного происхождения. После удаления эпифиза исчезают суточные колебания содержания гормона в плазме крови, но за счет апудоцитов в дневные часы он продолжает в определенном количестве удерживаться в сосудистом русле [4—6]. Эффекты регионарного мелатонина, подобно эпифизарному, реализуются посредством специфических мелатонинов обоего типа, идентифицированных во всех органах ЖКТ. Однако если в слизистой оболочке желудка и в ткани поджелудочной железы плотность МТ1-рецепторов и экспрессия их протеинов обнаруживают четкий суточный ритм с максимальными значениями в темновом периоде, то подобная ритмика отсутствует у мелатониновых рецепторов 2-го типа [7, 8]. Указания на необыкновенную распространенность в организме позволили высказать положение, по которому внеэпифизарный мелатонин может играть ключевую роль в качестве паракринной сигнальной молекулы для регионарной координации клеточных функций. Циркулирующий в крови мелатонин может действовать как типичный гормон, достигая далеко расположенных клеток-мишеней [9, 10]. Учитывая изложенное и принимая во внимание тот факт, что мелатонин оказывается мощным эндогенным «поглотителем» свободных радикалов, успешным иммуномодулятором и антитоксикантом (см. далее), он, по-видимому, способен выполнять в организме универсальную протективную миссию, вмешиваясь в патологические процессы любого происхождения. В том числе, как показывают приводимые далее факты, он контролирует обмен углеводов и жиров, деятельность поджелудочной железы, проявления метаболического синдрома и сахарного диабета, наряду с другими факторами, определяя в целом надежность энергетического гомеостаза. Влияние мелатонина на углеводный обмен Уже в первых работах, посвященных изучению биологии эпифиза, была со всей очевидностью доказана возможность его участия в регуляции энергетического метаболизма. Это в целом подтверждают и результаты экспериментальных исследований, выполненных в последние годы. Однако на основании их анализа дать однозначную оценку истинной роли мелатонина представляется достаточно сложной задачей в силу, на первый взгляд, определенной разноречивости данных. Между тем знакомство с функциональными свойствами как самой железы, так и ее гормона позволяет, по нашему мнению, указать на несколько вероятных причин такой разноречивости. К ним, очевидно, следует отнести видовые особенности животных, дозу и схему введения мелатонина, гендерные и возрастные различия, исходное функциональное состояние организма. 31 М Е Л АТ О Н И Н И С А Х А Р Н Ы Й Д И А Б Е Т Действительно, по одним наблюдениям, сделанным на крысах, повторное применение мелатонина (парентерально 10 мг/кг, 18 дней) существенно не влияло на величину гликемии и антиоксидантный статус животных, по другим — в случае орального введения (с питьем 4 мкг/мл, 12 нед) снижало массу тела и уровень плазменной глюкозы, а у самцов (в отличие от самок) — и содержание инсулина в крови. В зависимости от половой принадлежности крыс содержание триацилглицерола в крови и гликогена в миокарде менялось разнонаправленно [11, 12]. На изолированных островках поджелудочной железы под влиянием мелатонина, добавляемого в инкубационную среду, показаны более однозначные сдвиги: он заметно угнетал секрецию инсулина β-клетками и, напротив, усиливал экспрессию и секрецию глюкагона α-клетками. По данным опытов in vivo, его оральное использование у крыс также провоцировало гипергликемию с ростом плазменной концентрации глюкагона [13]. С другой стороны, результаты некоторых работ, выполненных на «дневных» животных и людях, не во всем совпадают с такими выводами. Так, острое введение мелатонина (0,1 мг/кг) коровам вызывало существенное повышение уровней общего холестерина и триглицеридов при незначительном увеличении плазменной концентрации глюкозы и инсулина. Впрочем, его однократный прием (1 мг) пожилыми женщинами снижал толерантность к глюкозе и повышал чувствительность к инсулину [14, 15]. Сведения, подобные приведенным выше, получены при изучении организмов разного вида, с применением к тому же различных дозировок и схем введения мелатонина, что, естественно, не позволяет дать им какую-либо однозначную оценку, в том числе говорить о характере функциональных отношений эпифиза и поджелудочной железы. Особенно следует подчеркнуть значение видовой принадлежности животных [16, 17], ведь суточная кривая содержания мелатонина в крови животных, ведущих ночной и дневной образ жизни, имеет одинаковую конфигурацию с пиком в полночь, но этому соответствуют прямо противоположные формы активности: у первых она выше в темновой период суток, который для вторых, напротив, совпадает со снижением деятельности. Согласно результатам многочисленных исследований физиологических и фармакологических свойств мелатонина, еще одним важным условием для определения их истинной природы служит исходное функциональное состояние организма, при котором происходит его назначение. Как показывают факты, данное положение целиком применимо и при решении обсуждаемой проблемы, делая необходимым обязательный учет изначального метаболического фона. В самом деле, у крыс, подвергаемых регулярной физической нагрузке, в отличие от нетренируемых, развивалась гипогликемия, рос плазменный уровень лактата, а в печени и мышцах нарастало содержание гликогена. На таком фоне повторное введение им мелатонина (0,5 или 2 мг/кг) нормализовало указанные сдвиги [18]. Для крыс, которых кормили богатой жирами пищей, повышение массы тела сочеталось с устойчивым подъемом в крови концентрации инсулина, глюкозы, триглицеридов, адипонектина, и эти нарушения также нивелировались, если животные одновременно получали с питьем мелатонин (25 мкг/мл, в течение 11 нед). Существенно, что у крыс с ожирением в несколько раз увеличивалось плазменное содержание самого мелатонина [19]. Тем самым учет указанных факторов позволяет более определенно говорить о несомненном вкладе мелатонина в регуляцию уг32 М Е Л АТ О Н И Н И С А Х А Р Н Ы Й Д И А Б Е Т леводного обмена, эндокринную функцию поджелудочной железы, а потому, как следует из приведенных далее фактов, и в происхождение сахарного диабета. Мелатонин и экспериментальный сахарный диабет При моделировании сахарного диабета на крысах с помощью стрептозотоцина возникают расстройства, близкие человеческой патологии. При этом гипергликемия сочетается с ухудшением толерантности к углеводной нагрузке, снижением активности в печени глюкокиназы, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы и антиоксидантного статуса. Повторное предварительное введение мелатонина (5 мг/кг, 15 дней) предупреждало появление указанных нарушений [20]. У крыс линии Goto—Kakizaki, на которых воспроизводят аналог диабета 2-го типа людей, напротив, отмечены гиперинсулинемия и гиперлипидемия, снижение плазменной концентрации глюкагона и активности тирозинкиназы рецептора инсулина. Однако и в этой ситуации установлен отчетливый антидиабетический эффект мелатонина с ликвидацией указанных нарушений [13, 21, 22]. С приведенными сведениями совпадают результаты исследований in vitro. Например, в островковом аппарате Лангерганса мышей с аллоксановым диабетом неизменно отмечались тяжелые дегенеративные изменения. Если же таким животным предварительно вводили мелатонин (ежедневно по 0,15 мг/кг в течение 2 нед), то число и ультраструктура выделенных у них β-клеток не отличались от аналогичных морфологических характеристик у нормальных и, что особенно показательно, у старых мышей. С другой стороны, у крыс, подвергшихся эпифизэктомии, показано снижение плотности островков и гибель их клеточных элементов [23, 24]. Добавление мелатонина в инкубационную среду, содержавшую культуру гепатоцитов, полученных от мышей с алиментарным диабетом, увеличивало в них синтез гликогена через повышение фосфорилирования при участии протеинкиназы Сzeta, Akt, и такое действие устранял антагонист мелатонина лузиндол [25]. Интересно, что мелатонин облегчал также приживление пересаженного островкового аппарата поджелудочной железы мышам с диабетом [26]. Результаты пока немногочисленных исследований на людях в принципе совпадают с экспериментальными находками и подтверждают вероятность существования у мелатонина защитных, антидиабетических свойств. В развитии метаболического синдрома, ассоциированного с диабетом 2-го типа и кардиоваскулярными расстройствами, как известно, ключевую роль играет резистентность к инсулину. Судя по наблюдениям за больными, страдающими такой патологией, у них зачастую расстраивается нормальное соотношение между содержанием в плазме крови мелатонина и инсулина, что позволяет авторам подозревать участие эпифизарной недостаточности в патогенезе метаболического синдрома [27]. При назначении пожилым пациентам с инсулиннезависимым диабетом на протяжении 1 мес мелатонина (по 5 мг ежедневно) продемонстрировано улучшение их клинического состояния при одновременном ослаблении проявлений оксидантного стресса в виде повышения активности эритроцитарной супероксиддисмутазы и снижения уровня малонового диальдегида [28]. 33 М Е Л АТ О Н И Н И С А Х А Р Н Ы Й Д И А Б Е Т Участие мелатонина в контроле за метаболизмом углеводов и его вклад в происхождение сахарного диабета реализуются, очевидно, несколькими путями, но главную роль, по всей вероятности, следует отвести прямому вмешательству в функцию клеточных элементов островков Лангерганса поджелудочной железы. И осуществляется такое воздействие посредством специфических мелатониновых рецепторов 1-го и 2-го типа, идентифицированных на поверхности мембран β- и α-клеток как грызунов, так и человека. При этом в первых клетках найдена экспрессия мРНК рецепторов МТ2, а во вторых — рецепторов МТ1 [29]. Добавление к изолированным островкам человека мелатонина повышает в их клетках содержание свободных ионов кальция, мобилизуя его запасы из системы эндоплазматического ретикулума и таким способом модулируя клеточные функции. Стимуляция α-клеток посредством МТ1-рецепторов, видимо, служит основной причиной усиления секреции глюкагона. В то же время за счет включения цГМФ-сигнального пути через рецепторы 2-го типа мелатонин тормозит выработку инсулина β-клетками [30—34]. Непосредственно участвуя в регуляции углеводного обмена, оба типа мелатониновых рецепторов, естественно, вовлечены и в генез сахарного диабета. Как показано на линии нокаутных мышей, лишенных МТ1-рецепторов, у таких животных резко нарушается метаболизм глюкозы и растет устойчивость к инсулину. Потому есть все основания приравнивать их состояние к диабету 2-го типа человека [35]. Изучение выявленных у экспериментальных животных двух подтипов МТ1 рецептора — МТ1А и МТ1В — свидетельствует, что плотность вторых выше в βклетках панкреатической ткани, и их генетические вариации в большей степени сказываются на секреции инсулина. Данное положение справедливо и для поджелудочной железы людей. Это позволяет многим исследователям в последние годы рассматривать нарушения в состоянии мелатонинергической системы в качестве серьезного фактора риска у больных диабетом [36—38]. Даже приведенное выше беглое изложение накопленных к настоящему моменту сведений не оставляет сомнений в очевидном участии мелатонина в развитии сахарного диабета, но они по-прежнему еще не служат основанием для каких-либо однозначных оценок. Свет на проблему, по нашему мнению, проливают исследования, опираясь на результаты которых правомерно предполагать, что отношения между мелатонином и инсулином имеют реципрокную организацию и их знак зависит от формы диабета. Речь идет о том, что не только мелатонин модулирует эндокринную функцию поджелудочной железы, но сама патология и уровень плазменного инсулина в свою очередь отражаются на деятельности эпифиза, а потому и секреции мелатонина. В экспериментальной практике, как и в клинической, приходится иметь дело с двумя формами диабета. Моделируемый на грызунах посредством стрептозотоцина диабет по своим метаболическим параметрам оказывается ближе всего заболеванию 1-го типа у людей и характеризуется понижением содержания инсулина в крови. Одновременно происходит усиление синтеза мелатонина в эпифизе за счет активации участвующих в этом ферментов, а также индукция здесь часовых генов (Per1 и Bmal1) [39, 40]. Обратная ситуация показана у крыс Goto—Kakizaki, состояние которых приравнивается к диабету 2-го типа. У них наблюдается гиперинсулинемия, сочетающаяся с падением уровня мелатонина в крови, снижением активности N-ацетилтрансферазы и плотности АР в эпифизарной ткани, но 34 М Е Л АТ О Н И Н И С А Х А Р Н Ы Й Д И А Б Е Т усилением экспрессии мРНК МТ1-рецепторов в панкреатических островках [41— 44]. Иными словами, можно как утверждать о наличии тесных отношений между мелатонином и инсулином, так и констатировать тот факт, что в патологических условиях эти отношения приобретают реципрокный характер. Таким образом, знак протективного эффекта мелатонина при диабете в значительной мере определяется видом исходной патологии. Защитная антидиабетическая функция мелатонина на клеточном и системном уровнях может определяться несколькими основными причинами. Важная сторона клеточного действия — влияние на процессы перекисного окисления липидов и уровень свободных радикалов, возрастающие при сахарном диабете и его модельных состояниях, вызываемых стрептозотоцином или аллоксаном как следствие деструкции β-клеток. Между тем мелатонин сейчас признается в качестве одного из самых эффективных естественных антиоксидантов, который выступает в роли их «ловушки» и служит к тому же индуктором антиоксидантных ферментов [22, 45]. Далее, диабету может сопутствовать усиление местных воспалительных процессов аутоиммунного характера, мелатонин же обладает выраженными иммуномодуляторными свойствами [46—48]. На системном уровне мелатониновая защита в первую очередь должна быть сопряжена с одной из важнейших функций эпифизарного гормона в виде синхронизации дезорганизованных биологических ритмов и формированием четкого циркадианного и сезонного периодизма [2, 49]. Поскольку диабет, как и любая форма патологии, сопровождается дизритмией, то определенную терапевтическую ценность может иметь недавно показанная способность мелатонина сдвигать фазу суточной секреции инсулина через модуляцию экспрессии так называемых часовых генов, обнаруженных в поджелудочной железе [22, 50, 51]. Впрочем, в приложении к проблеме диабета нельзя игнорировать и возможность с его помощью организовать также сезонные периодические процессы [22, 50, 51]. Другой стороной системного эффекта надо признать существование масштабного регуляторного влияния мелатонина на активность различных эндокринных желез. При этом особое значение может иметь подробно обсуждавшееся нами ранее модуляторное воздействие эпифиза на функцию коры надпочечников и, в частности, на выработку глюкокортикоидных гормонов [52]. Мелатонин и последствия диабета Согласно современным данным, мелатонин оказывается вовлечен не только в патогенез диабета, но и в ограничение сопутствующих ему осложнений. В том числе существуют экспериментальные доказательства ослабления с его помощью нарушений в деятельности сердечно-сосудистой системы, возникающих у животных при моделировании данной патологии. В изолированной сердечной мышце крыс, у которых воспроизводили алиментарное ожирение с повышением массы тела и метаболическими расстройствами в виде увеличения плазменного содержания инсулина и триглицеридов, при ишемии-реперфузии наблюдались грубые морфологические изменения. Если же животным предварительно регулярно производили инъекции мелатонина, подобные сдвиги, как на системном уровне, так и непосредственно в миокарде, были выражены гораздо слабее [53]. У крыс со стрептозотоциновым диабетом мелатонин нормализовал активность глюкозо-635 М Е Л АТ О Н И Н И С А Х А Р Н Ы Й Д И А Б Е Т фосфатдегидрогеназы печени, ограничивал повышенную концентрацию окиси азота в плазме крови и возникающее вследствие этого повреждение стенок аорты [12]. Мыши с алиментарным диабетом и нарушениями обмена глюкозы и секреции инсулина, длительное время (8 нед) орально получавшие мелатонин, наряду с восстановлением эндокринного статуса обнаруживали усиление инсулиновой вазодилатации в скелетных мышцах и облегчение транспорта туда углеводов [54]. Защитная миссия мелатонина показана и при диабетических поражениях головного мозга. В частности, если интравентрикулярные инъекции крысам стрептозотоцина провоцировали расстройства памяти, то на фоне предварительного введения мелатонина (20 мг/кг) наблюдалось ослабление амнезии с параллельным усилением экспрессии инсулиновых рецепторов и фосфорилирования Akt в полях СА1 и СА3 гиппокампа [55]. Правда, следует отметить, что хроническое использование более низких (а потому, естественно, и менее надежных) дозировок мелатонина у животных со стрептозотоциновым диабетом существенно не отражалось на выраженности нейродегенеративных изменений в неокортексе и гиппокампальной ткани животных [56]. Тем не менее антиамнезические и нейропротективные свойства мелатонина удалось выявить и в других исследованиях. Подобно антихолинэстеразному ноотропному средству донепезилу, он, как и инсулин, в случае применения, по-видимому, в более адекватной дозе (20 мг/кг) снижал активность холинэстеразы, разрушающей ацетилхолин, в различных мозговых структурах мышей при одновременном ограничении скополаминовой амнезии [57]. Усиливая экспрессию инсулиноподобного фактора роста в перивентрикулярном белом веществе головного мозга крыс, мелатонин также заметно ослаблял его гипоксическое повреждение [58]. Помимо сердечно-сосудистых и церебральных поражений, неизменно сопутствующих диабету, защитное действие мелатонина продемонстрировано и в иных ситуациях. Так, он оказывает протективное влияние на повреждающуюся при заболевании функцию макрофагов. В опытах in vitro при добавлении мелатонина к культуре макрофагов, выделенных из селезенки крыс с аллоксановым диабетом, установлено повышение антиоксидантного статуса иммунотропных клеток за счет ограничения веществом свободнорадикальных процессов [59]. Если беременным самкам крыс с экспериментальным диабетом профилактически длительное время вводили мелатонин, то в таких условиях существенно возрастала способность инсулина предупреждать летальность плодов и развитие врожденных уродств [60]. Заключение Наблюдения последних лет со всей очевидностью свидетельствуют об участии мелатонина в регуляции деятельности поджелудочной железы, поддержании энергетического гомеостаза организма в целом. Эти функции обеспечиваются за счет секреции гормона мозговой железой эпифизом и выработки локального мелатонина апудоцитами ЖКТ. Реализация эффектов мелатонина того и другого происхождения зависит от включения специфических рецепторов двух основных типов, представленных в том числе на мембранах β- и α-клеток островков панкреатической ткани. На различных моделях экспериментального диабета в опытах как in vivo, так и in vitro показаны антидиабетические свойства мелатонина. Они базируются на двойственных и сопряженных отношениях с инсулином. Та36 М Е Л АТ О Н И Н И С А Х А Р Н Ы Й Д И А Б Е Т кая двойственность определяется связью разных типов мелатониновых рецепторов с теми или иными клеточными элементами поджелудочной железы, формой сахарного диабета, в физиологическом же плане — с особенностями суточного и сезонного образа жизни животного. В основе противодиабетического действия мелатонина может лежать несколько механизмов. На клеточном уровне определяющей следует, по-видимому, признать антиоксидантную, а на системном — ритм-организующую активность гормона. Изложенные факты сегодня, к сожалению, пока представлены преимущественно в экспериментах на животных. И для того, чтобы их можно было экстраполировать на клиническую практику, нужны, разумеется, масштабные многоцентровые исследования препаратов мелатонина на больных, страдающих сахарным диабетом. Правомерность их проведения подтверждают не только обобщенные в настоящем обзоре сведения, но и естественное происхождение самого мелатонина с его универсальными адаптогенными свойствами и сравнительной безопасностью препаратов, убедительно доказанной всем опытом его предшествующего использования для борьбы с рядом нервных и соматических заболеваний. Однако получение надежных результатов при лечении диабета с помощью мелатонина, по нашему мнению, во многом будет обусловлено четким соблюдением ряда условий. В частности, вполне понятно, что для успешного испытания и применения в качестве лечебного средства чрезвычайно важен адекватный подбор дозы любого лекарственного вещества. Между тем при использовании мелатонина уже априори она не может быть стандартной и будет прямо зависеть от времени суток, когда назначается препарат, исходного функционального состояния организма и его эндокринного статуса. Л И Т Е Р А Т У Р А 1. Анисимов В.Н. Мелатонин: роль в организме, применение в клинике. СПб.: Система, 2007. 2. Арушанян Э.Б. Уникальный мелатонин. Ставрополь, 2007. 3. Reiter R.J. Pineal melatonin: cell biology of its synthesis and its physiological interactions. Endocrinol Rev 1991;12:151—80. 4. Райхлин Н.Т., Кветной И.М., Осадчук М.А. APUD-система (общебиологические и онкологические аспекты). Обнинск, 1993. 5. Bubenik G.A. Thirty four years since the discovery of gastrointestinal melatonin. J Physiol Pharmacol 2008;59:33—51. 6. Konturek S.J., Konturek P.C., Brzozowska I. et al. Localization and biological activities of melatonin in intact and diseased gastrointestinal tract. J Physiol Pharmacol 2007;58:381—405. 7. Ishii H., Tanaka N., Kobayashi M. et al. Gene structures, biochemical characterization and distribution of rat melatonin receptors. J Physiol Sci 2009;59:37—47. 8. Stebelova K., Anttila K., Manttari S. et al. Immunohistochemical definition of MT(2) receptors and melatonin in the gastrointestinal tissues of rat. Acta Histochem 2010;112:26—33. 9. Кветной И.М., Кветная Т.В., Райхлин Н.Т. Экстрапинеальный мелатонин: место и роль в нейроэндокринной регуляции гомеостаза. Мелатонин в норме и патологии. М.: Медпрактика, 2004;34—47. 10. Hardeland R., Cardinali D.P., Srinivasan V. et al. Melatonin — a pleotropic, orchestrating regular molecule. Progr Neurobiol 2011;93:350—84. 11. Bojkova B., Orendas P., Friedmanova L. et al. Prolonged melatonin administration in 6-monthold Sprague-Dawley rats: metabolic alterations. Acta physiol Hung 2008;95:65—76. 12. Sudnikovich E.J., Maksimchnik K.J., Zabrodskaya S.V. et al. Melatonin attenuates metabolic disorders due to streptozotocin-induced diabetes in rat. Eur J Phrmacol 2007;569:180—7. 13. Bahr I., Muhlbauer E., Schulte H. et al. Melatonin stimulates glucagon secretion in vitro and in vivo. J Pineal Res 2011;50:336—44. 14. Cagnacci A., Arangino S., Renzi A. et al. Influence of melatonin administration on glucose tolerance and insulin sensitivity of postmenopausal women. Clin Endocrinol 2001;54:339—46. 15. Darul K., Kruczynska H. Effect of melatonin on biochemical variables of the blood in dairy cows. Acta Vet Hung 2004;52:361—7. 37 М Е Л АТ О Н И Н И С А Х А Р Н Ы Й Д И А Б Е Т 16. Chandra R., Liddle R.A. Neural and hormonal regulation of pancreatic secretion. Curr Opin Gastroenterol 2009;25:441—6. 17. Peschke E., Mulhbauer E. New evidence for a role of melatonin in glucose regulation. Best Pract Res Clin Endocrinol Metab 2010;24:892—941. 18. Mazepa R.C., Cuevas M.J., Collado P.S. Melatonin increases muscle and liver glycogen in nonexercised and exercised rats. Life Sci 2000;66:153—60. 19. Rios-Lugo M.J., Cano P., Jimenez-Ortega V. et al. Melatonin effect on plasma adiponectin, leptin, insulin, glucose, triglycerides and cholesterol in normal and high fat-fed rats. J Pineal Res 2010;49:342—8. 20. Akmali M., Ahmadi R., Vessal M. Pre- and post-treatment of streptozotocin administrated rats with melatonin: effects on some hepatic enzymes of carbohydrate metabolism. Arch Iran Med 2010;13:105—10. 21. Nishida S. Metabolic effects of melatonin on oxidative stress and diabetes mellitus. Endocrine 2005;27:131—6. 22. Peschke E. Melatonin, endocrine pancreas and diabetes. J Pineal Res 2008;44:26—40. 23. Kasradze D., Tavartkiladze A., Kasradze M. The study of melatonin protective activity on pancreatic beta-cells under the condition of alloxaninduced diabetes during aging. Georgian Med News 2010;189:56—63. 24. Picinato M.C., Hirata A.E., Cipolla-Neto J. et al. Activation of insulin and IGF-1 signaling pathways by melatonin through MT1 receptor in isolated rat pancreatic islets. J Pineal Res 2008;44:88— 94. 25. Shieh J.M., Wu H.T., Cheng K.C. Melatonin ameliorates high fat diet-induced diabetes and stimulates glycogen synthesis via a PKCzeta-Akt-Gsk3beta pathway in hepatic cells. J Pineal Res 2009;47:339—44. 26. Lin G.J., Huang S.H., Hueng D.J. et al. Melatonin prolongs islet graft survival in diabetic NOD mice. J Pineal Res 2009;47:284—92. 27. Robeva R., Kiriliv G., Tomova A. Melatonininsulin interactions in patients with metabolic syndrome. J. Pineal Res 2008;44:52—6. 28. Kedziora-Kornatowska K., Szewczyk-Golec K., Kozakiewicz M. et al. Melatonin improves oxidative stress parameters measured in the blood of elderly type 2 diabetic patients. J Pineal Res 2009;46:333—7. 29. Nagorny C.L., Sathanoori R., Voss U. et al. Distribution of melatonin receptors in murine pancreatic islets. J Pineal Res 2011;50:412—7. 30. Del Castillo-Vaguero A., Salido G.M., Gonzalez A. Melatonin induces calcium release from CCK-8 and thapsigargin-sensitive cytosolic stores in pancreatic AR 42I cells. J Pineal Res 2010;49:256—63. 31. Peschke E., Bach A.G., Muhlbauer E. Parallel signaling pathways of melatonin in the pancreatic beta-cells. J Pineal Res 2006;40:184—91. 32. Ramracheya R.D., Muller D.S., Squires P.E. et al. Function and expression of melatonin receptors on human pancreatic islets. J Pineal Res 2008;44:273—9. 33. Stumpf I., Bazwinsky I., Peschke E. Modulation of the cGMP signaling pathway by melatonin in pancreatic beta-cells. J Pineal Res 2009;46:140—7. 34. Stumpf I., Muhlbauer E., Peschke E. Involvement of the cGMP pathway in mediating the insulin-inhibitory effect of melatonin in pancreatic beta-cells. J Pineal Res 2008;45:318—27. 35. Mulder H., Nagorny C.L., Lyssenko V. Melatonin receptors in pancreatic islets: good morning to a novel type 2 diabetes gene. Diabetologia 2009;52:1240—9. 36. Conteras-Alcantara S., Baba K., Tosini G. Removal of melatonin receptor type 1 induces insulin resistance in the mouse. Obesity 2010;16:1861—3. 37. Mussig K., Staiger H., Machicao F. et al. Genetic variations in MTNR1B affecting insulin secretion. Ann Med 2010;42:387—93. 38. Reinehr T., Scherag A., Wang Y. et al. Relationship between MTNR1B (melatonin receptor 1B gene) polymorphism rs 10830963 and glucose levels in overweight children and adolescents. Pediatr Diabetes 2011;10:1399—444. 39. Peschke E., Wolgast S., Bazwinsky I. et al. Increased melatonin synthesis in pineal gland of rats in streptozotocin-induced type 1 diabetes. J Pineal Res 2008;45:439—48. 40. Stebelova K., Herichova I., Zeman M. Diabetes induces changes in melatonin concentrations in peripheral tissues of rat. Neuro Endocrinol Lett 2007;28:459—65. 41. Bach A.G., Muhlbauer E., Peschke E. Adrenoreceptor expression and diurnal rhythms of melatonin and its precursors in the pineal gland of types 2 diabetes Goto-Kakizaki rats. Endocrinology 2010;151:83—93. 42. Frese T., Bach A.G., Muhlbauer E. et al. Pineal melatonin synthesis is decreased in type 2 diabetic Goto-Kakizaki rats. Life Sci 2009;85:526—33. 43. Peliciart-Garcia R.A., Marcal A.C., Silva J.A. et al. Insulin temporal sensitivity and its signaling pathway in the pineal gland. Life Sci 2010;87:169—74. 44. Peschke E., Frese T., Chankiewitz E. et al. Diabetic Goto-Kakizaki rats as well type 2 diabetic patients show a decreased diurnal serum melatonin 38 М Е Л АТ О Н И Н И С А Х А Р Н Ы Й Д И А Б Е Т level and an increased pancreatic melatonin-receptor status. J Pineal Res 2006;40:135—43. 45. Allegra M., Reiter R.J., Tan D.X. et al. The chemistry of melatonin's interaction with reactive species. J Pineal Res 2003;34:1—10. 46. Арушанян Э.Б., Бейер Э.В. Иммунотропные свойства эпифизарного мелатонина. Экспер и клин фармакол 2002;65:73—80. 47. Maldonado M.D., Perez-San-Gregorio M.A., Reiter R.J. The role of melatonin in the immunoneuro-psychology of mental disorders. Recent Pat CNS Drug Discov 2009;4:61—9. 48. Srinivasan V., Maestroni G.J., Cardinali D.P. et al. Melatonin, immune function and aging. Immun Aging 2005;2:17—27. 49. Zawilska J.B., Skene D.J., Arendt J. Physiology and pharmacology of melatonin in relation of biological rhythms. Pharmacol Rep 2009;61:383—410. 50. Muhlbauer E., Gross E., Labucay K. et al. Loss of melatonin signallig and its impact on circadian rhythms in mouse organ regulating blood glucose. Eur J Pharmacol 2009;606:61—71. 51. Srivastava R.K., Krishna A. Melatonin modulates glucose homeostasis during winter dormancy in a vespertillionid bat Scotophilus heathi. Comp Biochem Physiol Mol Integr Physiol 2010;155:392—400. 52. Арушанян Э.Б., Арушанян Л.Г., Эльбекьян К.С. Место эпифизарно-адренокортикальных отношений в поправочной регуляции поведения. Успехи физиол наук 1993;24:73—9. 53. Nduhirabandi F., Du Toit E.F., Blackhurst D. et al. Chronic melatonin consumption prevents obesity-related metabolic abnormalities and protects the heart against myocardial ischemic and reperfusion injury in a prediabetic model of diet-induced obesity. J Pineal Res 2011;50:171—82. 54. Sartori C., Dessen P., Mathieu C. et al. Melatonin improve glucose homeostasis and endothelial vascular function in high-fat diet-fed insulin-resistant mice. Endocrinology 2009;150:5311—7. 55. Agrawal R., Tyangi E., Shukla R. Insulin receptor signaling in rat hippocampus: a study in STZ (ICV)-induced memory deficit model. Eur Neuropsychopharmacol 2011;21:261—73. 56. Guven A., Yavuz O., Cam M. Central nervous system complications of diabetes in streptozotocininduced diabetic rats: a histopathological and immunohistochemical examination. Int J Neurosci 2009;119:1156—69. 57. Agrawal R., Tyangi E., Shukla R. Effect of insulin and melatonin on acetylcholinesterase activity in the brain of amnesic mice. Behav Brain Res 2008;189:381—6. 58. Sivakumar V., Ling E.A., Lu J. Role of glutamate and its receptors and hypoxia-induced periventricular white matter injury. Glia 2010;58:507—23. 59. Franca E.L., Feticano N.D., Silva K.A. et al. Modulatory role of melatonin on superoxide release by spleen macrophages isolated from alloxaninduced diabetic rats. Bratisl Lek Listy 2009;110:517—22. 60. Salem A.H., Nosseir N.G., El Bardawi M.G. et al. Growth assessment of diabetic rat fetuses under the influence of insulin and melatonin: a morphologic study. Antropol Anz 2010;68:129—38. 39 Глава 3. БИОЛОГИЧЕСКИЕ РИТМЫ, МЕЛАТОНИН И ЕГО РОЛЬ В КЛИНИКЕ ВНУТРЕННИХ БОЛЕЗНЕЙ С.И. Рапопорт 1958 год стал важным этапом в развитии биологии и медицины. В этом году Л. Лернором и Дж. Кейзом был открыт гормон эпифиза мелатонин, название которого было составлено из двух греческих слов: melas (μαυρο) – черный, tosis (labor) – труд. Это открытие не только дало ключ к объяснению различных событий, происходящих в живом организме, но и позволило по-новому подойти к диагностике, лечению и профилактике различных заболеваний. Оказалось, что мелатонин играет ключевую роль в различных физиологических процессах и функциях организма – нейроэндокринной, репродуктивной и иммунной, а также в регуляции водно-солевого обмена, процессов сна и некоторых поведенческих реакциях, обладает мощным антиоксидантным эффектом и т. д. Совершенно уникальная роль мелатонина заключается в том, что он определяет ритмическую деятельность организма, т. е. по сути является универсальным адаптивным гормоном, который «подстраивает» функции (внутренние часы) организма к постоянно меняющимся условиям внешней и внутренней среды (абиотическим факторам). Это обстоятельство является ключевым в вопросе выживаемости организма, эффективности его функционирования независимо от уровня его организации. Мелатонин (N-[2-(5-methoxy-1H-idol-3-yl)ethyl] ethaamide), основной гормон эпифиза, является производным аминокислоты L-триптофана при помощи последовательного воздействия четырех ферментов. Мелатонин – гормон, который присутствует практически во всех организмах, населяющих планету. Он известен как одно из самых эволюционно консервативных веществ-регуляторов. Наличие мелатонина было показано у одноклеточных водорослей (Jonyalus polyedra), у беспозвоночных и позвоночных, включая человека. Единственным источником мелатонина у людей, выполняющим роль фоторегулятора циркадианных биоритмов организма, является эпифиз. Именно он определяет становление суточных ритмов функционирования организма. Биологические ритмы являются O важнейшим инструментом, выработанным природой у организмов для их выживания и оптимального функциоH нирования. «Цикличность биологичеN ских функций на всех уровнях является одним из условий существования живых организмов и рассматривается O как одно из непременных свойств жиN H вой материи, неотъемлемое ее качест40 Б И О Л О Г И Ч Е С К И Е Р И Т М Ы , М Е Л АТ О Н И Н И ЕГО РОЛЬ В КЛИНИКЕ ВНУТРЕННИХ БОЛЕЗНЕЙ во, выработанная всем ходом эволюции временная последовательность взаимодействия различных функциональных систем организма с окружающей средой способствует гармоническому согласованию, настройке различных колебательных процессов на один лад и тем самым обеспечивает нормальную жизнедеятельность целого организма». В биосистемах любого уровня сложности восстановительно-окислительные процессы протекают ритмично и согласованно с физическими и космическими ритмами. Поэтому жизнедеятельность организмов, функционирование органов и систем, обмен веществ, энергии и информации в живых системах подчиняются закону биологической структурно-функциональной временной дискретности [1]. Таким образом, представление о ритмичности в живой природе является ключевым. Ритмы присутствуют в организме с момента его зарождения до смерти, приобретая при этом особые черты. Под биологическими ритмами подразумевают периодически повторяющиеся через равные промежутки времени физиологические процессы, отличающиеся интенсивностью и сложностью вовлекаемых структур (периодически повторяющиеся изменения характера и интенсивности биологических процессов и явлений свойственны живой материи на всех уровнях ее организации – от молекулярных и субклеточных до биосферы). В зависимости от происхождения индуцирующего агента биологические ритмы делятся на экзогенные колебания, вызванные периодическими воздействиями извне, и эндогенные, автономные, обусловленные активными процессами в самой природе. В биологических ритмах различают: период – наименьший интервал времени между моментами повторения фазы; акрофазу – точку, в которой достигается максимальное значение колеблющейся величины; амплитуду – расстояние от среднего уровня до максимального или минимального значения колеблющейся величины, в пределах одного цикла; циркадианные (околосуточные) ритмы с периодом 24–28 ч; ультрадианные – биологические ритмы с периодом короче циркадианных, их продолжительность от нескольких минут до 10–12 ч (к ним относятся околочасовые ритмы); инфрадианные ритмы – от нескольких суток до года (в том числе сезонные); свободнотекущие ритмы (относятся к циркадным), период свободнотекущего ритма непостоянен, зависит от внешних условий, подвержен случайным флуктуациям. Только благодаря хронобиологии появилось такое понятие, характеризующее патологическое состояние организма, как десинхроноз. Десинхроноз является диагностируемым в рамках хронобиологии заболеванием. Это разбалансировка физиологических процессов в организме, патологический синдром, сопровождающийся нарушением циркадианных ритмов. Типичным синдромом десинхроноза являются усталость, снижение умственной и физической работоспособности, нарушения сна, расстройства пищеварения. При хроническом десинхронозе возможно развитие неврозов. Специфические причины десинхроноза – перестройка привычного комплекса ритмоводителей (причинами десинхроноза в большинстве случаев могут становиться нарушения привычного светового режима) и вступление их в конфликт с циркадианными ритмами (трансмеридианные перелеты, посменная и ночная работа и т. п.). Десинхроноз может быть звеном общего адаптационного синдрома (стресса) в пожилом возрасте. 41 Б И О Л О Г И Ч Е С К И Е Р И Т М Ы , М Е Л АТ О Н И Н И ЕГО РОЛЬ В КЛИНИКЕ ВНУТРЕННИХ БОЛЕЗНЕЙ Роль эпифиза заключается в том, что он служит основным ритмоводителем функций организма, прежде всего с помощью гормона мелатонина, выполняющего роль фоторегулятора циркадианного ритма [2]. Однако мелатонин вырабатывается не только в эпифизе, его синтез обнаружен почти во всех органах: в сетчатке глаза, гардеровой железе, ЖКТ, сердце, тимусе, иммунных клетках, половых железах, антральных фолликулах. Характер действия экстрапинеального мелатонина, как правило, ауто- или паракринный. Считают, что синтез экстрапинеального мелатонина у высших позвоночных не имеет самостоятельной фотопериодичности – она задается мелатонином, синтезируемым в эпифизе. Очевидно, что широкая представленность мелатонина в различных органах живых организмов означает его большое функциональное разнообразие и критическую степень задействованности в регуляции биохимических процессов организма. Адаптация организма – сложный многоуровневый процесс, включающий взаимодействие всех функциональных систем. Воздействовать на этот процесс черезвычайно трудно, поскольку речь идет об очень тонких механизмах. На современном этапе, опираясь на результаты многолетних исследований роли мелатонина в организме человека и его использование при состояниях, связанных с рассогласованием биологических ритмов организма (десинхронозом), можно более оптимистично подходить к решению проблемы дезадаптации и патологических состояний, возникающих на ее фоне. Перелет в широтном направлении вызывает резкий сдвиг фаз социальных и геофизических синхронизаторов по отношению к фазам ритма организма, т. е. появление десинхроноза, иногда выраженного в значительной степени. При долготном перемещении (перелете), в отличие от широтного, при котором фазовый сдвиг обусловлен 24-часовыми синхронизаторами, сдвиг касается изменения фотопериодов. В этих случаях, если речь идет о высоких широтах, синхронизаторами биологических ритмов становятся социальные датчики. Появление десинхроноза – тревожный симптом, требующий внимания и помощи. Он может быть выражен в различной степени – от легкого недомогания и бессонницы до развития тяжелых заболеваний (инфаркт миокарда), обострения хронических заболеваний (язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, хронических обструктивных заболеваний легких и др.). Особенно остро встал этот вопрос с развитием трансмеридианных перелетов, когда в течение небольшого времени происходит инверсия суточного ритма. Уже в 60-х годах прошлого века возникла новая прикладная область – хронобиологическая биоритмология перемещений человека [3]. Быстрое географическое перемещение человека, особенно на большие расстояния, является комплексной проблемой, в которой, помимо изменения экоценоза организма, связанного с изменением часовых поясов и фотопериода, следует учитывать и новые климатические и бытовые условия. Особенности реакции зависят также от направления перелета. Так, перелет с востока на запад – по ходу солнца – переносится легче, чем с запада на восток. По мнению большинства исследователей, десинхроноз появляется при перелете с 4-часовой поясной разницей. Некоторые полагают, что для этого достаточно двух часовых поясов, другие считают, что необходимо 6–7 часовых поясов. Справедливо, видимо, как отмечено выше, учитывать и другие факторы (социальные, климатические и т. д.). По мнению В.А. Матюхина и А.А. Путилова [4], 42 Б И О Л О Г И Ч Е С К И Е Р И Т М Ы , М Е Л АТ О Н И Н И ЕГО РОЛЬ В КЛИНИКЕ ВНУТРЕННИХ БОЛЕЗНЕЙ даже сравнительно небольшие трансмеридианные перелеты приводят к скрытым формам десинхроноза, при которых только физическая нагрузка позволяет выявить снижение функциональных возможностей организма. Естественно, возникает проблема ресинхронизации биоритмов, особенно в последнее десятилетие, когда резко увеличилось число перелетов, особенно трансмеридианных. На этот счет существовали различные рекомендации – от резкой перестройки суточного ритма (сразу вписаться в новые сутки – день, ночь) до постепенной адаптации в течение нескольких дней. В настоящее время существует терапевтический подход с использованием препаратов – аналогов мелатонина. Препарат Мелаксен® (производства американской фармацевтической компании Unipharm, Inc.) – точный синтетический аналог человеческого мелатонина. Его получают из аминокислот растительного происхождения, что повышает безопасность препарата. Мелаксен обладает теми же свойствами, что и естественный мелатонин, в том числе способностью регулировать биологические ритмы, нормализовать сон и улучшать память. Сон призван обеспечивать оптимальное взаимодействие организма человека с внешней средой, подготавливая его к успешной деятельности в период последующего бодрствования. Нарушения сна могут существенно снижать качество жизни человека и способствовать развитию, а также утяжелять течение многих соматических заболеваний. Мелатонин (Мелаксен®) в отличие от традиционных снотворных препаратов вызывает сон, максимально приближенный к естественному, не сопровождается побочными явлениями в виде психических и двигательных нарушений и, главное, не вызывает лекарственной зависимости. Исследования, проведенные в ряде ведущих неврологических клиник России, показали высокую эффективность и безопасность препарата Мелаксен® в лечении нарушений сна. Хорошая эффективность Мелаксена® отмечена у больных как молодого, так и пожилого возраста. На фоне терапии Мелаксеном® наблюдалось достоверное улучшение параметров ночного сна: значительно улучшалось засыпание, сокращалось число ночных пробуждений, увеличивалась продолжительность сна и улучшалось самочувствие при пробуждении. Одновременно назначение Мелаксена® оказывало положительное влияние на интеллектуально-мнестические функции (способность воспринимать и запоминать информацию) и эмоционально-личностную сферу (снижение эмоциональной лабильности, улучшение настроения). Исследования показали высокую безопасность и хорошую переносимость препарата. Мелаксен® является препаратом первого выбора для коррекции нарушений сна у людей пожилого возраста. Это обусловлено не только нередко сниженным уровнем мелатонина у пожилых, но и тем, что в качестве причины хронических нарушений сна у них значительно возрастает роль соматических заболеваний, таких как атеросклеротическое поражение сосудов, артериальная гипертензия, хронические заболевания легких и пр. Многие лекарственные препараты, назначаемые для лечения этих заболеваний (например, резерпин, циннаризин), обладают дополнительным снотворным эффектом, и при их совместном применении с некоторыми снотворными препаратами могут возникнуть осложнения. Мелаксен® сочетается со многими лекарственными средствами, обладает хорошей переносимостью и не вызывает тяжелых побочных эффектов. Рекомендуемый курс лечения препаратом Мелаксен® при нарушениях сна: по 1/2–1 таблетке за 40 мин до сна ежедневно в течение 2–3 нед, затем после пе43 Б И О Л О Г И Ч Е С К И Е Р И Т М Ы , М Е Л АТ О Н И Н И ЕГО РОЛЬ В КЛИНИКЕ ВНУТРЕННИХ БОЛЕЗНЕЙ рерыва возможно возобновление приема препарата. В качестве адаптогена при смене часовых поясов: за день до перелета по 1/2–1 таблетке за 30–40 мин до сна, последующие 2–5 дней – по 1/2–1 таблетке за 30–40 мин до сна. Уникальные физиологические свойства мелатонина позволяют успешно ликвидировать десинхроноз (даже, скорее, предупредить его) при быстрых перемещениях человека. При приеме мелатонина перед трансмеридианным перелетом десинхроноз не развивается. Этот метод введен в практику крупных авиакомпаний. Вместе с авиабилетом пассажир получает препарат мелатонин. Мелатонин как средство профилактики и лечения может быть востребован работающими в ночное время, а также посменно или без упорядоченного рабочего ритма. При нарушении циркадианного ритма нарушаются физиологические функции организма, что сказывается на скорости его старения. По данным В.П. Анисимова [2], освещение ночью вызывает подавление ночного пика продукции мелатонина, что приводит к десинхронозу и увеличивает риск возникновения злокачественных новообразований. По данным автора, среди более чем 78 тыс. американских медсестер, которые работали по ночам, было выявлено существенное увеличение риска заболевания раком молочной железы и раком толстой кишки. Риск возникновения рака также возрастает при ночной бессоннице и при работе в ночную смену. У стюардесс в 2–4 раза выше как суммарная частота рака, так и частота рака молочной железы (освещение в ночное время, нарушение суточных ритмов). По данным этого же автора, установлено, что мелатонин оказывает эффект как на системном, так и на тканевом, клеточном и субклеточном уровне. Мелатонин препятствует процессам старения организма и развития рака. В работе А.И. Щукина [5] показано, что сменная работа сопровождается возникновением значительного десинхроноза, степень выраженности которого зависит от характера сменной работы, он присутствует всегда и при всех видах сменной работы. По мнению этого автора, идеальным вариантом сменной работы, при которой десинхроноз выражен в наименьшей степени, является режим: 2 дня – утренняя смена, 2 дня – вечерняя, 2 дня – отдых. С целью профилактики негативных последствий сменной работы после ночной смены рекомендуется сон не менее 5 ч, а после утренней и вечерней смен – не менее 6 ч. Во время дневного сна рекомендуются затемнение в помещении и тишина. При сменной работе необходимо сохранять обычный режим питания с отказом от приемов пищи в ночное время. С нашей точки зрения полезен прием небольшой дозы (1 мг) мелатонина, за 20–30 мин до сна. Установлено, что воздействие света ночью напрямую связано с проблемами образа жизни, а также состояния здоровья, приводящими к развитию рака. В 2008 г. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) признала ночную освещенность достоверным фактором риска развития опухолей. Воздействие света подавляет ночной пик секреции мелатонина. Последние эпидемиологические исследования установили значительное увеличение случаев развития рака молочной железы у женщин, часто работающих в ночную смену, особенно в 1.30, когда выработка организмом мелатонина достигает максимального значения. У женщин, работающих посменно (ночные смены) более 30 лет (медсестры, стюардессы и др.), риск развития рака молочной железы был на 36% выше, чем у женщин, никогда не работавших в ночное время. На самом деле, проблема десинхроноза чрезвычайно актуальна и сопровождает любое заболевание, причем степень его выраженности, как было показано в 44 Б И О Л О Г И Ч Е С К И Е Р И Т М Ы , М Е Л АТ О Н И Н И ЕГО РОЛЬ В КЛИНИКЕ ВНУТРЕННИХ БОЛЕЗНЕЙ наших работах, во многом зависит от тяжести заболевания. С другой стороны, десинхроноз сам по себе может явиться причиной возникновения многих заболеваний, в том числе сердечно-сосудистых, органов ЖКТ и т. д. Поэтому становится понятным мотив, заставивший нас в конце 80-х годов прошлого века впервые в мире заняться изучением роли мелатонина при сердечно-сосудистых заболеваниях и патологиях ЖКТ. Кроме того, антиоксидантные свойства мелатонина определяют его протективные способности при свободнорадикальном повреждении ДНК, белков и липидов. Молекулы мелатонина способны проникать через плазматическую мембрану и самостоятельно воздействовать на биохимические процессы внутри клетки, без активации каскадов, опосредованных мембранными рецепторами. Следовательно, мелатонин может воздействовать на свободнорадикальные процессы в любой клетке организма. Не менее значимыми представляются и иммуномодулирующие свойства мелатонина, обусловленные регуляцией как продукции самих иммунокомпетентных клеток, так и секреции ими цитокинов. Такие свойства мелатонина, как способность активно поглощать свободные радикалы и проявлять антиоксидантные свойства, были обнаружены только в последнее десятилетие. Это определяет возможность мелатонина непосредственно нейтрализовать свободные радикалы и родственные токсичные вещества, а также их вредное воздействие на клетки и ткани организма. Не менее важны и иммуномодулирующие свойства мелатонина. Он способен оказывать двойственное влияние на функцию иммунной системы. Гормон может угнетать и стимулировать иммунную систему. Повторное введение низких доз гормона животным резко ослабляет нарушение продукции антител, снижает массу тимуса и противовирусную резистентность, которые, среди прочего, сопутствуют длительному истощающему стрессу. Эпифизэктомия, напротив, усиливает иммунный дефект стрессорного происхождения. В условиях исходной гиперактивности иммунной системы мелатонин дозозависимо тормозит образование ряда цитокинов в ответ на введение фитогемагглютинина, снижает функцию активирования макрофагов и Т-хелперов. Следовательно, речь идет о наличии у мелатонина иммуномодулирующей активности, что совпадает с представлениями об адаптогенной роли эпифиза в целом. В основе мелатонин-зависимой иммуномодуляции, по-видимому, лежат несколько моментов, среди которых прямое воздействие через специфические рецепторы МТ1, МТ2, МТ3 на функцию клеток лимфоидных органов и клеточных элементов крови, а также опосредованное через локализацию опиодных цепочек и модификацию выработки глюкокортикоидов (ГК) корой надпочечников. Эти эффекты позволят с новой позиции подойти к оценке клинических возможностей мелатонина в роли природного иммуномодулятора. Данные свойства мелатонина дают право воспользоваться гормоном как в комплексной терапии иммунодефицитных состояний, так и для коррекции повышенной иммунной реактивности. Уровень активности ферментов триптофандегидроксилазы и серотонин-Nацетилтрансферазы в эпифизе регулируется интенсивностью иннервации аксонами нейронов СХЯ, т. е. сигналами, несущими внутреннюю информацию о фотопериоде β-АР и в меньшей степени α-АР на поверхности пинеалоцитов и определяющими количество синтезируемого мелатонина. Уровень N-ацетилсеротонина максима45 Б И О Л О Г И Ч Е С К И Е Р И Т М Ы , М Е Л АТ О Н И Н И ЕГО РОЛЬ В КЛИНИКЕ ВНУТРЕННИХ БОЛЕЗНЕЙ Концентрация мелатонина в моче, нмоль/л 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 06.00 09.00 12.00 15.00 18.00 Время, часы 21.00 24.00 03.00 Рис. 3.1. Продукция мелатонина в норме в течение суток [6] лен ночью. Мелатонин, циркулирующий в крови, метаболизируется, главным образом, в печени. У человека основным метаболитом мелатонина является 6-сульфатоксимелатонин. Профиль экскреции этого мелатонина в плазме крови и моче отражает качественные и количественные аспекты его секреции, что часто используют для исследования фармакокинетики свойств гормона, введенного в организм [1]. Эпифиз млекопитающих является звеном нейрохимических сигналов, но, не обладая светочувствительной функцией, он не может стать генератором ритмов, соотнесенных с внешними условиями. Все биологические ритмы находятся в строгой иерархии, подчиненной основному водителю ритмов, расположенному в СХЯ переднего гипоталамуса, которые являются генераторами циркадианного ритма и биологическими часами. Гормоном, доносящим информацию о ритмах, генерируемых в СХЯ, до органов и тканей является мелатонин. Мелатонин оказывает влияние на биологические ритмы организма путем связывания с собственными рецепторами, находящимися в клетках органов-мишеней. В опосредовании ритмогенных эффектов имеет значение не только его уровень в кровотоке, но и продолжительность его ночной продукции. Роль мелатонина как регулятора биологических ритмов универсальна для всех живых организмов, о чем свидетельствует факт его присутствия и циркадианный ритм его продукции у всех известных животных, начиная от одноклеточных, а также у растений. Максимальный уровень продукции мелатонина наблюдается во время темновой фазы. Начиная со времени наступления сумерек уровень эпифизарного мелатонина плавно растет, достигая максимума к середине ночи, а затем так же плавно снижается к рассвету до дневного уровня (рис. 3.1). Максимальный уровень мелатонина в плазме крови обнаруживается между 2.00 и 3.00 ночи. Вечернее постепенное увеличение концентрации мелатонина в крови приводит к воз46 Б И О Л О Г И Ч Е С К И Е Р И Т М Ы , М Е Л АТ О Н И Н И ЕГО РОЛЬ В КЛИНИКЕ ВНУТРЕННИХ БОЛЕЗНЕЙ растанию плотности специфических рецепторов МТ1 на поверхности нейронов СХЯ гипоталамуса. Свет – главный сигнал окружающей среды, регулирующий биосинтез мелатонина, – подавляет активность N-ацетилтрансферазы и снижает содержание мелатонина и его секрецию до базального уровня в любое время суток. Вспышки света регулируют осциллятор, генерирующий ритм продукции мелатонина в зависимости от фазы, либо усиливая, либо ослабляя продукцию. Так, воздействие вспышки света ранней ночью вызывает снижение нарастающего уровня гормона (задержку фазы), тогда как вспышка света поздней ночью, обусловливая снижение уровня гормона, вызывает сдвиг фазы вперед. Значительный клинический интерес вызывает факт возможности нивелировать сдвиг фазы продукции мелатонина светом путем профилактического введения небольших доз мелатонина. Этот факт нашел отклик в клинической практике. Также чрезвычайно важными оказались исследования (на грызунах, человеке), показавшие прогрессивное снижение продукции мелатонина эпифизом с возрастом, приводя к значительному уменьшению разницы между ночным и дневным уровнями гормона. Социальные датчики времени являются вторичными по сравнению со светопериодом в продукции мелатонина эпифизом. Выраженный интерес к роли мелатонина в сезонных обострениях различных хронических заболеваний внутренних органов клиницисты проявили в последние 15–20 лет. Сезонные обострения различных заболеваний внутренних органов до этого времени оставались «вещью в себе» и порождали самые фантастические теории их возникновения. Насколько существенна проблема, говорит тот факт, что еще Гиппократ указывал на это: «…тот, кто хочет заслужить действительное и полное признание в искусстве врачевания, должен прежде всего учитывать особенности сезона года не только потому, что они отличаются друг от друга, но и потому, что каждый из них может вызвать самые разные последствия. От атмосферных явлений зависит очень многое, потому что состояние организма меняется в соответствии с чередованием сезонов года» [1]. По мнению G. Hildenbrandt [7], сезонные изменения жизненных процессов соответствуют годичному ритму уровня активности целостного организма. По его данным, большинство максимумов и минимумов сезонных ритмов приходится на февраль и август. Эти месяцы являются переломными точками направления фаз годовых биологических ритмов, т. е. биологический год делится февралем и августом на две половины, в пределах которых направления фаз годовых биологических ритмов взаимно противоположны. Календарный год подразделяют на биологические сезоны: биологической зимой можно считать тот период, который совпадает с минимумом кривой годичной активности, а биологическим летом – период максимума этой кривой. Биологическая весна характеризуется быстрым нарастанием жизненной активности и обеспечивающих ее процессов. Биологической осенью отмечается такая же динамика процессов, как и весной, но с обратным знаком. В периоды биологических весны и осени параметры циркадианных ритмов организмов находятся в процессе нарастания или убывания уровня амплитуды, что создает реальные предпосылки расширению зон блуждания [8]. Этот момент, с нашей точки зрения, является одним из решающих в патогенезе сезонных обострений заболеваний, так как приводит к состоянию, которое можно назвать сезонным физиологическим десинхронозом [9]. В первую очередь 47 Б И О Л О Г И Ч Е С К И Е Р И Т М Ы , М Е Л АТ О Н И Н И ЕГО РОЛЬ В КЛИНИКЕ ВНУТРЕННИХ БОЛЕЗНЕЙ к нему относятся биологические весна и осень, когда отмечают сезонные изменения общей иммунологической реактивности организма, различный уровень активности его физиологических функций. В ритмически меняющихся природных условиях существуют периоды, вызывающие перенапряжение или ослабление адаптивных систем [10, 11]. Адаптация организма, несомненно, зависит от его состояния и от требований, предъявляемых к нему метеорологическими и социальными факторами, что, в конечном счете, определяет сезонность в клиническом течении заболеваний. Еще в 1933 г. А.Л. Чижевский высказал идею о причине сезонных обострений, которая согласуется с нашими представлениями: «Мы можем рассматривать больной организм как систему, выведенную из состояния равновесия. Для таких систем достаточно импульса извне, чтобы его равновесие нарушилось» [12]. Весьма сложным оказался путь понимания механизма сезонных обострений. В частности, была показана важная роль светопериодизма в сезонной перестройке организма. По этому поводу А.П. Голиков и П.П. Голиков писали в 1973 г.: «Несмотря на огромный материал, накопленный в области светопериодики у животных, до настоящего времени нет единого представления о механизмах действия света» [10]. В настоящее время мы можем с уверенностью сказать, что этот вопрос решен. Принципиальными в понимании сезонных обострений заболеваний являются открытие биологических свойств мелатонина – ритморегулирующих, антиоксидантных и иммуномодулирующих – и ведущая роль эпифиза в этих процессах [13], что впервые в мире было показано нами [14]. Доказано, что мелатонин является не только мессенджером основного эндогенного ритма, но и его корректором относительно ритмов окружающей среды. По- Концентрация мелатонина, нмоль/л 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 Обострение Ремиссия 0,05 0 6–9 Контроль 9–12 12–15 15–18 18–21 Время, часы 21–24 24–3 Рис. 3.2. Суточный ритм концентрации мелатонина в моче больных ЯБДПК в стадии ремиссии и обострения и контрольной группе [15] 48 3–6 Б И О Л О Г И Ч Е С К И Е Р И Т М Ы , М Е Л АТ О Н И Н И ЕГО РОЛЬ В КЛИНИКЕ ВНУТРЕННИХ БОЛЕЗНЕЙ этому любые изменения продукции мелатонина, выходящие за рамки естественных физиологических колебаний, могут привести к рассогласованию биологических ритмов организма как между собой (внутренние десинхронозы), так и с ритмами окружающей среды (внешние десинхронозы). Они могут сами по себе являться причиной сезонных обострений различных патологических состояний, а могут сопровождать различные заболевания. В частности, нарушение продукции мелатонина является причиной синдрома внезапной смерти, идиопатической кишечной колики новорожденных, сезонных аффективных расстройств, различных нарушений сна. Ярким примером значимости изменения продукции мелатонина для обострения язвенной болезни, в том числе сезонного, являются данные Л.А. Вознесенской [15]. Так, у больных язвенной болезнью двенадцатиперстной кишки (ЯБДПК) в сравнении со здоровыми людьми на стадии обострения отмечаются временные нарушения как в суточной ритмике, так и в уровне секреции мелатонина: сглаживается разница между его дневной и ночной продукцией. В стадии ремиссии заболевания, по сравнению со стадией обострения, суточный ритм продукции мелатонина сохраняется, но амплитуда его секреции ниже за счет повышения дневной секреции по сравнению с контрольной группой (рис. 3.2). Это обстоятельство свидетельствует о сохраняющихся нарушениях секреции мелатонина даже в стадии ремиссии заболевания, т. е. о состоянии неустойчивого 0,3 Концентрация мелатонина, нмоль/л 0,25 3 0,2 0,15 2 0,1 4 1 1-Зима 2-Весна 0,05 3-Лето 4-Осень 0 6–9 9–12 12–15 15–18 18–21 Время, часы 21–24 24–3 3–6 Рис. 3.3. Суточная ритмика концентрации мелатонина в моче больных ЯБДПК в стадии ремиссии в различные сезоны года [15] 49 Б И О Л О Г И Ч Е С К И Е Р И Т М Ы , М Е Л АТ О Н И Н И ЕГО РОЛЬ В КЛИНИКЕ ВНУТРЕННИХ БОЛЕЗНЕЙ равновесия. Нарушения продукции мелатонина у больных ЯБДПК сохраняются во все сезоны года, как по ритму, так и по его количеству (рис. 3.3). Наиболее выраженные изменения отмечены в осенний период [13]. Эти факты, как мы считаем, являются очень важными с клинической точки зрения и, если обобщать, свидетельствуют о том, что при хронических заболеваниях полного выздоровления не бывает, а остающиеся изменения продукции мелатонина в период ремиссии прогностически неблагоприятны и создают фон для последующего обострения. Таким образом, сезонные обострения заболеваний внутренних органов существуют, они представляют собой сложный процесс, в основе которого лежат фундаментальные биологические законы, а роль «первой скрипки» играет мелатонин. Исследования, посвященные изучению мелатонина, открыли новое направление не только в биологической науке, но и в медицине, в лечении и профилактике обострений заболеваний, в том числе сезонных. Аналогичные по существу результаты, касающиеся продукции мелатонина, получены нами у больных с сердечно-сосудистой патологией. Наличие циркадианной ритмики артериального и венозного давления у людей свидетельствует об участии мелатонина в регуляции функции сердечно-сосудистой системы. В пользу этого также говорит присутствие мелатониновых рецепторов в межмышечном слое и эндотелии сосудов. В большинстве исследований на животных в условиях повышенного тонуса артериальных сосудов in vitro и in vivo продемонстрировано, что как физиологические, так и фармакологические дозы мелатонина оказывают сосудорасширяющий эффект [16, 17]. При интраназальном введении 2 мл мелатонина ежедневно в течение 7 дней больным эссенциальной гипертензией отмечалось снижение значений диастолического артериального давления (ДАД) в среднем на 30 мм рт. ст., причем введение 1 мг здоровым добровольцам приводило к снижению как систолического АД (САД), так и ДАД в пределах нормальных физиологических колебаний АД. Влияние мелатонина на сосудистый тонус неоднозначно и зависит не только от состояния сосудов. Механизмы, посредствам которых мелатонин оказывает влияние на сосудистый тонус, включают в себя: связывание мелатонина с собственными рецепторами гладкомышечных клеток и эндотелия сосудов [8, 18], воздействие на адренергические и пептидергические (вазоактивный интестинальный пептид, субстанция Р) окончания периваскулярных нервов [8] и/или на вторичные мессенджеры в цепи адренергической стимуляции мышечного сокращения [8–18]. У женщин в период менопаузы, получавших гормональную заместительную терапию мелатонином в дозе 1 мг/сут, отмечались снижение значений САД в среднем на 8 мм рт. ст., а ДАД на 4 мм рт. ст., снижение продукции оксида азота по сравнению с исходным уровнем, что позволило авторам рекомендовать мелатонин для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний [19]. Практически все авторы, изучавшие эффекты мелатонина на крысах с генетически обусловленной спонтанной гипертензией, отмечали, что гипотензивные эффекты мелатонина обусловлены его прооксидантной и антиоксидантной активностью. Не вызывает сомнений, что нарушение продукции мелатонина может играть значимую роль в патогенетических механизмах коронарной патологии. Об этом свидетельствуют как результаты изучения эффектов самого мелатонина, так и клинические исследования, в которых показано снижение его ночной 50 Концентрация мелатонина, нмоль/л Б И О Л О Г И Ч Е С К И Е Р И Т М Ы , М Е Л АТ О Н И Н И ЕГО РОЛЬ В КЛИНИКЕ ВНУТРЕННИХ БОЛЕЗНЕЙ 0,3 0,25 0,2 День 0,15 Ночь 0,1 0,05 0 Контроль НЦД ГБ II ст. Рис. 3.4. Концентрация мелатонина в моче больных НЦД, ГБ II стадии и в контрольной группе Различия достоверны: *– между дневной и ночной концентрациями мелатонина в моче у лиц в обследуемых группах; ♦– между ночной концентрацией мелатонина в моче лиц контрольной группы и пациентов с ГБ II ст. Концентрация мелатонина, нмоль/л 0,2 0,15 День Ночь 0,1 0,05 0 ИБС II ФК ИБС III ФК ИБС IV ФК Рис. 3.5. Концентрация мелатонина в моче больных ИБС в зависимости от функционального класса (ФК). Различия достоверны: *– между дневной и ночной концентрациями мелатонина в моче больных ИБС II ФК; ♦– между дневной концентрацией мелатонина в моче больных ИБС II и IV ФК; • – между ночной концентрацией мелатонина в моче больных ИБС II и IV ФК; ▼– между ночной концентрацией мелатонина в моче больных ИБС III и IV ФК продукции у больных ИБС [9, 20], а также достоверно более низкая ночная продукция мелатонина у больных со стенокардией напряжения [21]. Кардиопротективные эффекты мелатонина при ишемическом поражении миокарда обусловлены его способностью не только оказывать влияние на размеры очага 51 Б И О Л О Г И Ч Е С К И Е Р И Т М Ы , М Е Л АТ О Н И Н И ЕГО РОЛЬ В КЛИНИКЕ ВНУТРЕННИХ БОЛЕЗНЕЙ поражения, уменьшать частоту желудочковой аритмии, фибрилляции, но и снижать летальность [11]. Изучению антиагрегационных свойств мелатонина посвящен целый цикл работ. Определено, что чувствительность мелатониновых рецепторов на тромбоцитах характеризуется циркадианным ритмом с минимумом в утренние часы и максимумом в вечернее и ночное время [10]. По данным наших исследований, повышенная концентрация мелатонина у больных с нейроциркуляторной дистонией (НЦД) (рис. 3.4) является свидетельством того, что на стадии функциональных расстройств происходит активизация компенсаторных механизмов, неотъемлемым компонентом которых является мелатониновая система, с последующим истощением резервных возможностей на стадии формирования соматического заболевания [22]. По мере увеличения степени тяжести сердечно-сосудистой патологии не только снижается продукция мелатонина в целом, но и резко нарушается ее ритмика с отсутствием достоверных различий между ночным и дневным уровнями (рис. 3.5). Эти результаты позволили включить мелатонин в традиционную терапию гипертонической болезни (ГБ) и ишемической болезни сердца (ИБС). Больные ГБ II стадии и ИБС II ФК разделены по группам в зависимости от терапии: группа традиционной терапии и основная группа, в которой традиционная терапия была дополнена мелатонином. Группы больных были сопоставимы по полу и возрасту. В результате проведенного лечения у больных ГБ II ст. количество жалоб (головные боли, головокружения, фотопсии, шум в ушах) уменьшилось в обеих группах. Наибольший эффект отмечали в группе больных, в которой традиционная терапия сочеталась с приемом мелатонина. Так, в группе больных, получавших мелатонин, отмечалось снижение числа случаев головных болей на 35%, головокружений на 15%, фотопсии на 25%, шума в ушах 15%. В группе больных с традиционной терапией эти показатели снизились соответственно на 25; 5; 10 и 5%. Результаты лечения пациентов с ИБС представлены в табл. 3.1 и 3.2. Таким образом, мелатонин играет важную роль в патогенезе ГБ и ИБС. В настоящее время нельзя однозначно ответить на вопрос, что первично: генетически обусловленные нарушения продукции мелатонина, приводящие, наряду с другими факторами, к патологии сердечно-сосудистой системы, или же в результате повышенной потребности в мелатонине истощаются резервные возможности систем, участвующих в его синтезе. Возможно, имеют место оба механизма. Из табл. 3.1 и 3.2 очевидны преимущества комплексной терапии ИБС с включением мелатонина. При изучении проблемы механизма воздействия магнитных бурь на больных гипертонической болезнью и ИБС было установлено, что очень важную роль играет в этом случае эпифиз и продукция им мелатонина [19]. В период активных магнитных бурь отчетливо снижался мелатонин и нарушался ритм его продукции. Полученные данные позволили разработать профилактику осложнений во время магнитных бурь на больных путем включения в терапию 3 мг мелатонина за 2–3 дня до бури [21]. Большое внимание обращено на роль мелатонина в функционировании органов ЖКТ. Установлено, что в слизистой оболочке толстой кишки мелатонина синтезируется в 400 раз больше, чем в эпифизе, но его действие преимущественно местное (паракринное, аутокринное, нейрокринное), так как до 95% мелато52 Б И О Л О Г И Ч Е С К И Е Р И Т М Ы , М Е Л АТ О Н И Н И ЕГО РОЛЬ В КЛИНИКЕ ВНУТРЕННИХ БОЛЕЗНЕЙ Таблица 3.1. Результаты лечения пациентов с ИБС II ФК на фоне традиционной терапии Показатели Первый осмотр (n=20), М±m Второй осмотр (n=20), М±m р КАП в сутки 2,7±0,3 1,4±0,2 <0,001 ПАП, мин 11,1±1,5 4,7±1,1 <0,001 КПН в сутки, шт. 2,6±0,4 1,1±0,2 <0,001 Примечание. Здесь и в табл. 3.2.: КАП – количество ангинозных приступов за сутки, ПАП – продолжительность ангинозных приступов за сутки, КПН – количество принимаемых таблеток нитроглицерина за сутки Таблица 3.2. Результаты лечения пациентов с ИБС II ФК на фоне традиционной терапии с включением мелатонина Показатели Первый осмотр (n=20), М±m Второй осмотр (n=20), М±m р КАП в сутки 2,7±0,3 0,8±0,2 <0,001 ПАП, мин 13,7±1,4 3,4±0,8 <0,001 КПН в сутки, шт. 2,7±0,4 0,8±0,2 <0,001 нина в этих случаях, поступая в портальную вену, метаболизируется в печени [8]. Содержание мелатонина в оболочке ЖКТ регулируется в основном приемом и характером пищи, имеются и центральные пути регуляции его синтеза [16]. Механизмы действия мелатонина на органы ЖКТ разнообразны: помимо своих биологических свойств, он действует на каналы клеточных мембран, обусловливает релаксацию гладкой мускулатуры кровеносных сосудов органов ЖКТ. Между действием мелатонина и серотонина имеется сбалансированный порядок, как в центральной нервной системе (ЦНС), так и в ЖКТ. Мелатонин тесно связан с другими интестинальными гормонами (гастрином, холецистокинином, соматостатином и др.). В этом сложном ансамбле эпифиз выполняет неспецифическую роль одного из инструментов самозащиты, причем эпифизарный вклад носит вспомогательный (поправочный) характер [2]. Изучение роли мелатонина в этиологии и патогенезе язвенной болезни (ЯБ) позволило ответить на вопрос, чем объясняется суточная ритмика клинических проявлений и сезонных обострений ЯБ. В основе этих процессов лежит нарушение функции эпифиза (в частности, продукции мелатонина) в результате рассогласования генетически детерминированных ритмов мелатонина и ритмов внешней среды (десинхроноз). Подтверждением данного положения являлась экспериментальная работа [23], в которой смещение светопериода на 12 ч приводило у крыс линии Вистар к перестройке биологических ритмов организма, свидетельством чего явилась инверсия температурного ритма животных и ритма продукции мелатонина. В условиях смещенного светопериода отмечалось увеличение амплитуды суточного ритма температуры и ритма секреции мелатонина, т. е. перестройка биологических ритмов крыс. У контрольной группы крыс, находившихся при естественном освещении, подобных изменений не происходило. В первой группе крыс 53 Б И О Л О Г И Ч Е С К И Е Р И Т М Ы , М Е Л АТ О Н И Н И ЕГО РОЛЬ В КЛИНИКЕ ВНУТРЕННИХ БОЛЕЗНЕЙ возникали обширные эрозивно-язвенные поражения слизистой оболочки желудка, в отличие от контрольной группы, в которой слизистая оболочка желудка оставалась интактной. В пользу несомненной роли мелатонина в данных событиях говорило то, что интраперитонеальное введение мелатонина в дозе 2 мг/кг крысам, содержавшимся в условиях смещенного периода, полностью предотвращало возникновение эрозивно-язвенных изменений. В наших клинических наблюдениях было установлено, что включение в схему лечения больных ЯБДПК препарата мелатонина (Мелаксен®) превосходило по эффекту стандартную терапию: отчетливо улучшалась морфологическая картина слизистой оболочки желудка по результатам электронно-микроскопического и иммуногистохимического исследования. Это свидетельствовало о достижении более глубокой ремиссии при комбинированной терапии в те же сроки лечении [3]. Великолепно зарекомендовал себя мелатонин в лечении больных с синдромом раздраженной кишки (СРК). Мотивом для включения мелатонина в комплексную терапию СРК явилось понимание роли психических нарушений в патогенезе заболевания и биологических свойств мелатонина. СРК рассматривается в ряду наиболее сложных патологических форм [24]. Термин «функциональное заболевание», принятый по отношению к СРК, подразумевает отсутствие органической патологии кишечника. Однако, с нашей точки зрения, которую мы разделяем с рядом крупных ученых, чисто функциональных заболеваний не бывает. При отсутствии грубых морфологических изменений тонкой кишки речь идет об изменениях чувствительности рецепторного аппарата, реактивности и моторики, на фоне которых формируется полиморфная клиническая картина. Как правило, у больных с СРК отмечаются различные психические заболевания или нарушения, нередко играющие ведущую роль. Данные обстоятельства позволили считать важным использование в лечении больных с СРК комплексной терапии с включением мелатонина, обладающего, в частности, выраженным психотропным эффектом. Подобные предположения были подтверждены клиническими данными. Показано, что включение в терапию мелатонина приводило к более быстрому купированию симптомов заболевания и редукции морфологических изменений слизистой оболочки кишки по сравнению с группой больных, не принимавших мелатонин. Установлено также, что мелатонин обладает выраженной психотропной активностью, сравнимой с таковой ряда психотропных препаратов [9]. Мелатонин показал себя эффективным в лечении таких заболеваний, как неспецифический язвенный колит и болезнь Крона. Для их лечения наряду с традиционными лекарствами применялся мелатонин в дозе 3 мг ежедневно. Состояние больных оценивали по результатам клинико-инструментального обследования, в том числе ректороманоскопии, колоноскопии, биопсии с морфологической оценкой биоптатов слизистой оболочки. Обследование проводили на стадии обострения и на стадии клинико-эндоскопической ремиссии. Установлено, что добавление мелатонина при лечении в активной фазе заболевания приводит к более выраженному снижению индексов активности воспаления. При комбинированной терапии ранее наблюдавшиеся дистрофические изменения эпителиальных клеток, язвенные поражения и участки некрозов, полнокровие сосудов и пердиапедезные кровоизлияния через месяц после окончания лечения качественно улучшились: при ультраструктурном анализе слизистой 54 Б И О Л О Г И Ч Е С К И Е Р И Т М Ы , М Е Л АТ О Н И Н И ЕГО РОЛЬ В КЛИНИКЕ ВНУТРЕННИХ БОЛЕЗНЕЙ оболочки толстой кишки наблюдалось почти полное восстановление различных типов клеток, их количества, локализации, также было отмечено исчезновение признаков воспаления. В группе больных, при лечении которых мелатонин не применялся, изменения степени выраженности поражений до и после лечения были значительно ниже. Сходные результаты отмечены при лечении пациентов с болезнью Крона. В группе с включением мелатонина в схему лечения через 1–2 мес после окончания лечения слизистая оболочка толстой кишки имела строение, близкое к нормальному. В ней отмечалось обилие бокаловидных клеток, отсутствовала воспалительная инфильтрация, количество лимфоцитов и гранулоцитов в слизистой оболочке не превышало нормальные значения. В группе больных, в лечении которых использовался только салофальк, патологические изменения слизистой оболочки толстой кишки были более выражены. По сравнению с группой больных, получавших мелатонин, воспалительная инфильтрация и дистрофические изменения эпителиальных клеток были значительно выраженнее, а также встречались участки некроза на месте бывших язв [25]. В последние годы внимание врачей обращено на роль мелатонина в развитии метаболического синдрома. В первую очередь речь идет о причинах развития ожирения, одной из которых является прием пищи в вечернее и ночное время, связанное отчасти со сменной работой [26]. Говоря о роли мелатонина в клинической практике, нельзя не упомянуть о таких важных проблемах, как канцерогенез, старение, нарушение сна. Однако эти вопросы не являются предметом настоящего рассмотрения, поскольку они в значительной степени самостоятельны и не имеют прямой корреляции с клиникой внутренних болезней. Исследования по первым двум проблемам возглавляет президент Геронтологического общества РФ, руководитель отдела канцерогенеза и онкогеронтологии НИИ онкологии им. Н.Н. Петрова проф. В.Н. Анисимов. Значительный вклад в изучение роли мелатонина в возрастной патологии, а также канцерогенезе внесли профессора И.М. Кветной и Н.Т. Райхлин. Отдельного рассмотрения требуют также такие проблемы, как роль мелатонина в решении вопросов организации труда и отдыха, принципы хронотерапии, состояние организма человека после перемещения через несколько часовых поясов. Показано, что одной из главных движущих сил эволюции человека стал социальный стресс (результат все ускоряющихся темпов и ритмов развития человеческого общества), который реализуется эпифизом и его основным гормоном мелатонином. Хронический стресс матери во время беременности, столь характерный, в частности, для больших городов, повышает уровень ГК, которые могут проникать через плаценту и подавлять у плода формирование эпифиза. За последние полвека средняя масса эпифиза зрелого плода снизилась почти в два раза. Такова, видимо, эпигенетическая (не связанная с наследственностью) реакция человеческой популяции на условия жизни в постиндустриальном обществе с характерным действием стрессирующих факторов не только днем, но и ночью (городское уличное освещение в ночные часы; ночной шум от автомобилей и самолетов; ночные передачи по телевидению и пр.) и полное разрушение для человека чередования периодов активности–покоя и сна–бодрствования, т. е. возникновение десинхроноза со всеми вытекающими последствиями. В то же время исключение 55 Б И О Л О Г И Ч Е С К И Е Р И Т М Ы , М Е Л АТ О Н И Н И ЕГО РОЛЬ В КЛИНИКЕ ВНУТРЕННИХ БОЛЕЗНЕЙ подобных провоцирующих факторов, т. е. создание условий для нормального функционирования эпифиза (и, следовательно, продукции мелатонина), является ключом к здоровью и долголетию человека. Перед клинической медициной стоят очень важные проблемы, в решении которых принципиальную роль может сыграть применение мелатонина, и это обусловливает необходимость дальнейшего его изучения. Определенный вклад вносит и данное руководство. Попытка разрешения проблемы отчасти представлена в настоящем обзоре. За 50 лет, прошедшие с момента открытия мелатонина, сделано немало важного для клинической медицины. Показаны новые пути в лечении и профилактике многих заболеваний, опирающихся на фундаментальные биологические законы. Л И Т Е Р А Т У Р А больных язвенной болезнью двенадцатиперстной кишки: Дис. … канд. мед. наук. М., 1998;127 с. 16. Комаров Ф.И., Рапопорт С.И, Малиновская Н.К. и др. Мелатонин в норме и патологии. М., 2004;307 с. 17. Левин Я.Л. Мелатонин (мелаксен) в терапии инсомнии. Рус мед журн 2005;13(7):498–501. 18. НИР-№8/3-444н-08 от 10.10.2008. Разработка рекомендаций по применению мелатонина в клинической практике для лечения больных язвенной болезнью, гипертонической болезнью и ишемической болезнью сердца. 19. Бреус Т.К., Рапопорт С.И. Магнитные бури: медико-биологические и геофизические аспекты. М.: Советский спорт, 2003;192 с. 20. Матюхин В.А., Демин Д.В., Евцихеевич А.В. Биоритмология перемещений человека. Новосибирск: Наука, 1976;104 с. 21. Рапопорт С.И., Наумчева Н.Н, Смирнова А.В., Гайдаш С.П. Патент №2341309 от 20 декабря 2008. Средство для профилактики воздействия магнитных бурь на больных ишемической болезнью сердца и гипертонической болезнью и способ его применения. 22. Степанова С.И. Биологические аспекты проблемы адаптации. М.: Наука, 1986;240 с. 23. Комаров Ф.И., Рапопорт С.И., Малиновская Н.К. и др. Язвопротективный эффект мелатонина при искусственно смоделированном десинхронозе у крыс. Вестн РАМН 2000;8:21–5. 24. Рапопорт С.И. Синдром раздраженной кишки не самостоятельное заболевание, а симптомокомплекс. Врач 1999;8:32–3 с. 25. Рахимова О.Ю. Роль и место мелатонина в патогенезе и лечении воспалительных заболеваний кишечника: Дис. … д-ра мед. наук. М., 2011. 26. Rainberg A., Mauvieux B., Haus S. Body weight, duration of shift work exposure and age. The 3rd International congress of applied chronobiology and chronomedicine 2009;p. 21. 1. Агаджанян Н.А., Петров В.И., Радыш И.В., Краюшкин С.И. Хронофизиология, хронофармакология и хронотерапия. Москва–Волгоград, 2005;335 с. 2. Анисимов В.Н. Мелатонин. Роль в организме, применение в клинике. СПб.: Система, 2007;40 с. 3. Малиновская Н.К., Комаров Ф.И., Рапопорт С.И. и др. Мелатонин в лечении язвенной болезни двенадцатиперстной кишки. Клин мед 2006;1:5–11. 4. Матюхин В.А., Путилов А.А. Рекомендации по прогнозированию и профилактике десинхронозов. Хронофизические аспекты географических перемещений. Новосибирск, 1984;51 с. 5. Щукин А.И. Хронофизиологические аспекты сменного труда. В кн.: Хронобиология и хрономедицина. М.: Триада-Х, 2000;402–29. 6. Arendt J. Melatonin and the mammalian pineal gland. London: Chapman and Hall, 1995;331 р. 7. Hildenbrandt G. Chronobiological aspects of physical therapy and cure treatment. Handbuch der Baden und klima heilkunde. Stuuttgert, 1962;730–85. 8. Райхлин Н.Т., Кветной И.М. Синтез мелатонина в энтерохромаффинных клетках. Арх патол 1976;1:21–5 с. 9. Рапопорт С.И., Голиченков В.А. Мелатонин: теория и практика. М., 2009;99 с. 10. Голиков А.П., Голиков П.П. Сезонные ритмы в физиологии и патологии. М.: Медицина, 1973;107 с. 11. Давыдовский И.В. Проблемы причинности в медицине. М.: Медгиз, 1962;175 с. 12. Чижевский А.А. Земное эхо солнечных бурь. М.: Мысль, 1933;349 с. 13. Комаров Ф.И., Рапопорт С.И. (ред.). Хронобиология и хрономедицина: Рук-во. М.: Триада-Х, 2000;600 с. 14. Рапопорт С.И., Малиновская Н.К. Мелатонин в физиологии и патологии желудочно-кишечного тракта. М., 2000;283 с. 15. Вознесенская Л.А. Продукция мелатонина у 56 Глава 4. МЕЛАТОНИН В ОРГАНАХ ЖЕЛУДОЧНОКИШЕЧНОГО ТРАКТА И ЕГО РОЛЬ В РАЗВИТИИ ЗАБОЛЕВАНИЙ НАРУШЕНИЙ ОБМЕНА МЕЛАТОНИНА С.И. Рапопорт В последние годы большое внимание обращено на биологическое действие мелатонина на функционирование ЖКТ [1, 2]. В первую очередь это относится к мелатонину, синтезируемому в энтерохромаффинных клетках ЖКТ [3, 4]. В ЖКТ синтезируется в 400 раз больше мелатонина, чем в эпифизе [5], но его действие в основном местное (паракринное, аутокринное, нейрокринное), поскольку до 95% мелатонина, синтезированного в ЖКТ, поступая в портальную вену, метаболизируется в печени [6]. Биоритмы содержания мелатонина в ЖКТ в основном регулируются приемом и характером пищи, имеются и центральные пути регуляции синтеза мелатонина в ЖКТ [6]. Мелатонин в ЖКТ, действуя на гладкую мускулатуру, ингибирует его моторику, в том числе стимулируемую различными агентами (серотонин, KCl и др.), блокирует действие холецистокинина, активирующего сократительную способность ЖКТ [7]. Мелатонин регулирует поступление Ca2+ в клетку путем влияния на активность Ca2+-каналов и Ca2+-активируемых К+-каналов клеточных мембран [8]. Мелатонин также ингибирует холинергические никотиновые каналы клеток нервных сплетений подслизистой основы кишки [9], что свидетельствует не только о прямом (пара- и аутокринном), но и о нейрокринном пути воздействия мелатонина на моторику ЖКТ. Помимо этого мелатонин обусловливает релаксацию гладкой мускулатуры кровеносных сосудов ЖКТ [8] путем действия на каналы клеточных мембран. Он нивелирует вызванное серотонином сокращение гладкой мускулатуры кровеносных сосудов ЖКТ. Между действием мелатонина и серотонина имеется сбалансированная система, и в ЦНС, и в ЖКТ [10], так же как и между мелатонином и другими гормонами (гастрином, холецистокинином, соматостатином и пр.) в отношении регуляции различных функций ЖКТ [6]. Мелатонин и язвенная болезнь До настоящего времени в этиопатогенезе язвенной болезни остаются неясные вопросы, на которые не может ответить ни одна из существующих теорий. В первую очередь это касается суточной ритмики клинических проявлений заболевания и сезонности его обострений. Полученные в последние годы данные о генетической природе биоритмов человеческого организма, а также о сущности феномена дезадаптации как о результате рассогласования генетически детерминированных эндогенных ритмов организма и ритмов внешней среды [11] обосновывают принципиально новую концепцию о роли мелатонина в патогенезе как собственно ЯБ, так и ее сезонных обострении. С учетом перечисленных выше свойств мелатонина 57 М Е Л АТ О Н И Н В О Р ГА Н А Х Ж Е Л УД О Ч Н О - К И Ш ЕЧ Н О Г О Т РА К ТА И Е Г О Р ОЛ Ь В РА З В И Т И И ЗА Б ОЛ Е ВА Н И Й Н А Р У Ш Е Н И Й О Б М Е Н А М Е Л АТ О Н И Н А как на уровне целого организма, так и на уровне органов ЖКТ (участие в механизмах регуляции моторики, микроциркуляции, пролиферации и возможное участие в регуляции секреторной функции) представляется вероятным, что нарушения количества и ритмики (суточной и сезонной) продукции мелатонина могут играть важную роль в патогенетических механизмах возникновения и обострений ЯБ. В рамках изучения роли нарушения продукции мелатонина в патогенезе язвенной болезни желудка (ЯБЖ) и двенадцатиперстной кишки (ЯБДПК) было проведено исследование секреции мелатонина у пациентов с этими заболеваниями в стадию обострения и полной ремиссии [12]. Результаты работы (в исследование были включены 80 пациентов однородной по возрасту и полу группы и 15 человек, составившие контрольную группу) выявили грубые нарушения продукции мелатонина у больных ЯБ в стадию обострения, уменьшающиеся, но не исчезающие полностью в стадию ремиссии заболевания. Был сделан вывод: наличие нарушений в суточной ритмике продукции мелатонина у больных в стадию ремиссии свидетельствует о том, что изменение продукции мелатонина в стадию обострения является не только реакцией организма в ответ на обострение ЯБ, но и вероятным фактором возникновения самого обострения. Изучение уровня и ритмики секреции мелатонина у больных с различной длительностью язвенного анамнеза позволило авторам сделать вывод о том, что с течением заболевания в организме происходят изменения, которые можно охарактеризовать как адаптацию к заболеванию, в результате которой нарушения продукции мелатонина в стадию ремиссии ЯБДПК нивелируются по мере увеличения длительности заболевания. На современном этапе доказана основополагающая роль мелатонина в механизмах сезонных перестроек организма человека [13]. С клинической точки зрения сезонные изменения, происходящие в организме, могут являться одной из причин феномена сезонности в обострениях ЯБДПК. В связи с этим логично предположить, что нестабильность суточной ритмики мелатонина в переходные сезоны года, обусловленная особенностями фотопериода в это время, может быть одной из основных причин сезонных обострений ЯБДПК. Сезонность в обострениях ЯБЖ, как по клиническим наблюдениям [14], так и по данным литературы [15], прослеживается значительно менее отчетливо, чем у больных ЯБДПК. Вероятно, это связано с имеющимися особенностями патогенетических механизмов развития данных заболеваний [15]. Полученные в исследовании результаты свидетельствуют о резком нарушении как уровня, так и ритмики продукции мелатонина во все сезоны года у больных ЯБДПК и ЯБЖ в стадию ремиссии. Наиболее выраженные изменения у больных ЯБДПК выявлены в летнее и осеннее время года, о чем свидетельствуют отсутствие суточного ритма секреции мелатонина и низкая амплитуда его продукции в эти сезоны. Известно, что клинически обострения ЯБДПК в осеннее время протекают более тяжело, по сравнению с обострениями в другие сезоны года [16, 17]. Кроме того, в осеннее время отмечаются более длительные сроки рубцевания язвенных дефектов [16]. Наблюдение за пациентами, страдающими ЯБДПК, на протяжении длительного времени (до 10 лет) позволяет констатировать, что у многих больных, имеющих сезонность в обострениях заболевания, начало осенних обострений приходится на середину или конец августа, т. е. изменения продукции мелатонина, отмеченные в летний сезон, характеризуют сдвиги в 58 М Е Л АТ О Н И Н В О Р ГА Н А Х Ж Е Л УД О Ч Н О - К И Ш ЕЧ Н О Г О Т РА К ТА И Е Г О Р ОЛ Ь В РА З В И Т И И ЗА Б ОЛ Е ВА Н И Й Н А Р У Ш Е Н И Й О Б М Е Н А М Е Л АТ О Н И Н А организме, являющиеся отражением периода готовности организма к формированию обострения ЯБДПК. Данные факты в сочетании с полученными нами результатами о резком изменении продукции мелатонина в осеннее время года и в предшествующий осени сезон позволяют обоснованно предполагать участие мелатонина в патогенезе осенних обострений ЯБДПК. Анализ влияния различных видов противоязвенной терапии на продукцию мелатонина у больных ЯБДПК позволил выявить стимулирующее влияние как ранитидина, так и омепразола (при курсовом лечении) на продукцию мелатонина [18]. В экспериментальном исследовании, проведенном Н.К. Малиновской [19] на 88 крысах линии Вистар, смещение светопериода на 12 ч приводило к перестройке биологических ритмов организма крыс, свидетельством чего являлась инверсия фазы температурного ритма животных и ритма продукции мелатонина. В условиях смещенного светопериода отмечалось увеличение амплитуды суточного ритма температуры и ритма секреции мелатонина. Данный феномен свидетельствовал о сохраняющейся активной перестройке биологических ритмов организма крыс в ответ на инверсию светопериода. Был сделан вывод, что нестабильность биологических ритмов крыс, находившихся в условиях смещенного светопериода, является причиной достоверного увеличения степени и протяженности эрозивно-язвенного повреждения слизистой оболочки желудка в данных группах крыс по сравнению с группами крыс, находившихся в условиях естественного светопериода. На настоящем этапе можно только предполагать, посредством каких механизмов сдвиг фазы биологических ритмов реализуется в появлении эрозивно-язвенных дефектов слизистой оболочки желудка крыс. Нам представляется правомерным объяснять этот феномен с позиций широкого спектра эффектов мелатонина, и в первую очередь — антиоксидантных его эффектов. Нарушение ритмики продукции мелатонина в ответ на сдвиг светопериода также может реализоваться в усилении язвообразования в желудке крыс за счет возникновения нарушений регуляции пролиферативных процессов в слизистой оболочке желудка, зависящих от ритмической продукции мелатонина. Аналогичная связь существует и между эффектами, оказываемыми мелатонином на моторику ЖКТ и микроциркуляцию. Интраперитонеальное введение мелатонина в дозе 2 мг/кг крысам, содержавшимся в условиях смещенного светопериода, полностью предотвращало возникновение эрозивно-язвенных поражений их желудка. Таким образом, полученные результаты позволяют считать, что нарушение ритмики продукции мелатонина может являться одним из важных факторов этиопатогенеза ЯБ. Синдром раздраженной кишки Синдром раздраженной кишки (СРК) рассматривается в ряду наиболее спорных нозологических форм. Термин «функциональное» для этого заболевания применяется с целью подчеркнуть отсутствие грубой органической патологии и не должен пониматься буквально как нарушение функции при отсутствии субстрата. Патогномоничных изменений, характерных для данной группы заболеваний, до настоящего времени не определено, что отнюдь не означает их отсутствие. Поскольку при функциональных заболеваниях речь идет об изменениях чувствительности, реактивности и моторики, на фоне которых и формируется полиморфная 59 М Е Л АТ О Н И Н В О Р ГА Н А Х Ж Е Л УД О Ч Н О - К И Ш ЕЧ Н О Г О Т РА К ТА И Е Г О Р ОЛ Ь В РА З В И Т И И ЗА Б ОЛ Е ВА Н И Й Н А Р У Ш Е Н И Й О Б М Е Н А М Е Л АТ О Н И Н А клиническая картина, субстратом заболевания могут быть различные минимальные нарушения в секреции гормонов и биогенных аминов на уровне ЦНС, изменения в функциях рецепторного и синаптического аппаратов в органах-мишенях и многие другие более тонкие механизмы, не реализующиеся в преобразованиях морфологического строения тканей органов с нарушенной функцией [20]. Частота СРК среди населения развитых стран Европы составляет в среднем 15— 20%, а заболеваемость — 1% в год. Пик заболеваемости приходится на возраст 30—40 лет. У женщин СРК встречается примерно в два раза чаще, чем у мужчин [21, 22]. Диагностика СРК проводится в соответствии с рекомендациями согласительного совещания Международной рабочей группы по совершенствованию диагностических критериев функциональных заболеваний ЖКТ, состоявшегося в 2001 г. в Риме. Многие исследователи подчеркивают неоднозначность и противоречивость данных о микроскопических изменениях в стенке кишки у больных СРК [20, 23, 24]. Отсутствие четких представлений о факторах, способствующих возникновению СРК, механизме его патогенеза и морфологических проявлениях не позволяет определить и оптимальную схему лечения данного заболевания, несмотря на достаточно обширную по этой теме литературу [25—28]. Ясно, что на сегодняшний день лечение СРК должно быть комплексным, направленным на ликвидацию взаимозависимых центральных и негативных висцеральных проявлений [29]. Мелатонин обладает широким спектром биологической активности и играет ключевую роль в регуляции многих функций ЖКТ. В частности, он регулирует моторику ЖКТ, улучшает микроциркуляцию слизистой оболочки, восстанавливает местный баланс гастроинтестинальных гормонов, участвует в регуляции секреции и моторики ЖКТ в соответствии с биоритмами приема пищи и пищеварительной функции мелатонина. Мелатонин — это важнейший регулятор пролиферации и апоптоза клеток слизистой оболочки ЖКТ [4]. Было проведено исследование клинической эффективности ультраструктурных и гистологических особенностей слизистой оболочки сигмовидной кишки у 21 больного СРК, леченного с применением лекарственной формы мелатонина [30]. В результате исследований показано, что в стадии обострения у больных СРК в слизистой оболочке толстой (сигмовидной) кишки при гистологическом и ультраструктурном исследовании обнаруживаются воспалительные изменения, нарушения слизеобразования, дистрофические изменения и разрушение щеточной каемки призматических клеток, снижение количества эндокринных и увеличение числа тучных клеток, наблюдаются главным образом пердиапедезные кровоизлияния, истончение или утолщение сосудистых клеток, набухание эндотелия, усиливаются процессы пролиферации и апоптоза. У больных СРК после лечения (в стадии ремиссии) в условиях примерно одинаковой клинической картины не было выявлено характерных для обострения изменений в слизистой оболочке толстой кишки. Применение мелатонина при лечении СРК приводило к выраженной редукции морфологических нарушений строения слизистой оболочки толстой кишки. Было установлено, что мелатонин обладает и выраженной психотропной активностью. Эффективность его применения у пациентов с СРК, в клиническую картину которого включены психические расстройства, была сравнима с действием психотропной терапии. 60 М Е Л АТ О Н И Н В О Р ГА Н А Х Ж Е Л УД О Ч Н О - К И Ш ЕЧ Н О Г О Т РА К ТА И Е Г О Р ОЛ Ь В РА З В И Т И И ЗА Б ОЛ Е ВА Н И Й Н А Р У Ш Е Н И Й О Б М Е Н А М Е Л АТ О Н И Н А Л И Т Е Р А Т У Р А 1. Комаров Ф.И. (ред.). Мелатонин в физиологии и патологии желудочно-кишечного тракта. М.: Советский спорт, 2000. 2. Комаров Ф.И., Рапопорт С.И., Малиновская Н.К., Анисимов В.Н. (ред.) Мелатонин в норме и патологии. М., 2004. 3. Raikhlin N.T., Kvetnoy I.V., Tolkachev V.N. Melatonin may be synthesized in enterochromaffin sells. Nature 1975;255:344—5. 4. Райхлин Н.Т., Кветной И.М. Биологическая идентификация мелатонина в энтерохромаффинных клетках. Докл АН СССР 1974;215(3):731—2. 5. Huether G. Melatonin synthesis in the gastrointestinal tract and the impact of nutritional factors on circulating melatonin. Ann NY Acad Sci 1994;31(719):146—58. 6. Малиновская Н.К. Мелатонин и функции желудочно-кишечного тракта. Рос журн гастроэнтерол гепатол колопроктол 2005;25(5):73—9. 7. Kachi T., Kurushima M. Review. Pineal-digestive organ relations: physiological and pathophysiological significance of melatonin in the digestive system. P Hirosaki Med J 2000;51:93—108. 8. Shibata S., Satake N., Takagi T., Usui H. Vasorelaxing actiоn of melatonin in rabbit basilar artery. Gen Pharmacol 1989;20:677—80. 9. Barajas-Lopez C., Pereso A., Espinos-Luna R. et al. Melatonin modulates cholinergic-transmission blocking nicotinic channels in the guinea-pig submucous-plexus. Eur J Pharmacol 1996;8:312—9. 10. Bubenik G., Pang S. The role of serotonin and melatonin in gastrointestinal physiology: ontogeny, regulation of food intake, and mutual serotoninmelatonin feedback. J Pineal Res 1994;16:91—9. 11. Touitou Y., Haus T. (eds). Biologic rythms in clinical and laboratoty medicine. BerlinHeidelberg-New York: Springer-Verlag, 1992;730 p. 12. Колесников Д.Б. Синдром раздраженной кишки (психосоматические соотношения, типология, терапия): Дис. … канд. мед. наук М., 2001;169 с. 13. Wehr T.A. А «clock for all seasons» in the human brain. Prog Brain Res 1996;111:321—42. 14. Комаров Ф.И. (ред.). Мелатонин в физиологии и патологии желудочно-кишечного тракта. М.: Советский спорт, 2000. 15. Василенко В.Х., Гребенев А.Л., Шептулин А.А. Язвенная болезнь. М.: Медицина, 1987;285 с. 16. Хараян Л.В. Течение язвенной болезни двенадцатиперстной кишки в различные сезоны года по данным клинико-инструментального обследования больных. Автореф. дис. … канд. мед. наук. М., 1988;25 с. 17. Расулов М.И. Эндоскопические и электрогастрографические особенности сезонного течения язвенной болезни 12-перстной кишки. Дис. … канд. мед. наук. М., 1988;163 с. 18. Комаров Ф.И., Рапопорт С.И., Райхлин Н.Т. и др. Новые подходы к терапии язвенной болезни двенадцатиперстной кишки. Актуальные вопросы гастроэнтерологии в терапии и хирургии: Сб науч тр. Рязань-Москва, 2004;42—4. 19. Малиновская Н.К. Мелатонин и язвенная болезнь. Автореф дис. … д-ра мед. наук. М., 1998;48 с. 20. Рапопорт С.И. Синдром раздраженной кишки - не самостоятельное заболевание, а симптомокомплекс. Врач 1999;8:32—3. 21. Дворецкий Л.И. Соматоформные расстройства в практике терапевта. Рус мед журн 2002;10(19):167—71. 22. Ивашкин В.Т., Баранская Е.К. Синдром раздраженного кишечника. Избранные лекции по гастроэнтерологии. Под ред. В.Т. Ивашкина и А.А. Шептулина. М., 2001;54—83. 23. Фролькис А.В. Функциональные заболевания желудочно-кишечного тракта. Л.: Медицина, 1991. 24. Шархун О.О. Морфологические эквиваленты синдрома раздраженного кишечника. Рос журн гастроэнтерол гепатол колопроктол 2000;10:3. 25. Camilleri M. Review article: clinical evidence to support current therapies of irritable bowel syndrome. Aliment Pharmacol Ter 1999;13(2):48—53. 26. Златкина А.Р., Белоусова Е.А., Никитина Н.В. и др. Влияние Дицетела на интенсивность абдоминальной боли при синдроме раздраженного кишечника. Рус мед журн 2005;7(1):1—4. 27. Полуэктова Е.А. Опыт применения дюспаталана в лечении больных синдромом раздраженного кишечника. Южнорус мед журн 2001;3—4:69—74. 28. Яковенко Э.П., Агафонова Н.А., Солуянова И.П. и др. Синдром раздраженного кишечника. Практ врач 1998;13:38—40. 29. Гриневич В.Б., Симаненков В.И., Успенский Ю.П., Кутуев Х.А. Синдром раздраженного кишечника: клиника, диагностика, лечение. СПб., 2000. 30. Райхлин Н.Т., Комаров Ф.И., Рапопорт С.И., Малиновская Н.К. и др. Морфологическое исследование слизистой оболочки сигмовидной кишки у больных СРК при лечении мелаксеном. Тезисы докладов конгресса «Человек и лекарство». М., 2006;256. 61 Глава 5. РОЛЬ И МЕСТО МЕЛАТОНИНА В ПАТОГЕНЕЗЕ И ЛЕЧЕНИИ ВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ КИШЕЧНИКА И РАКА ТОЛСТОЙ КИШКИ О.Ю. Рахимова Современные эпидемиологические исследования свидетельствуют о значительном увеличении заболеваемости воспалительными заболеваниями кишечника (ВЗК). 20 лет назад распространенность болезни Крона (БК) варьировала в пределах 20—40 случаев, а язвенного колита (ЯК) — от 35 до 70 на 100 000 населения, в настоящее время она возросла вдвое. Так, например, ежегодно в США, где статистика носит весьма достоверный характер, регистрируется от 15 000 до 30 000 новых случаев ВЗК. Пик заболеваемости приходится на возраст 20—40 лет, т. е. на молодых людей трудоспособного возраста [1, 2]. Характерными особенностями ВЗК являются торпидность и непрерывность течения с периодическими тяжелыми атаками обострения, при консервативном лечении которых не удается добиться желаемого результата; увеличение объемов поражения; развитие кишечных и внекишечных осложнений; во многих случаях присоединяется новая болезнь — колоректальный рак (КРР) как осложнение ВЗК. Известно, что такие ВЗК, как БК и ЯК, являются облигатным предраком [1, 3, 4]. Хорошо известно, что течение ЯК более 10 лет является критической точкой озлокачествления процесса и развития КРР. По мировым статистическим данным, КРР возникает у больных с 5-летним анамнезом ЯК в 2—3% случаев, при 10-летнем анамнезе — в 7%, при 15-летнем — в 12%, при 20-летнем — в 23%, при продолжительности болезни более 25 лет — в 42%, при 35—40-летней продолжительности болезни ЯК увеличивает кумулятивный риск возникновения рака до 56%. Так, относительный кумулятивный риск возникновения КРР при ЯК, по данным разных авторов, колеблется в интервале 3,1—5,7, что в 7—8 раз выше, чем в общей популяции, где частота КРР в разных странах колеблется от 0,5 до 3% [5—10]. Неэффективность консервативной терапии ВЗК вынуждает прибегать к хирургическому лечению, во многих случаях завершающемуся формированием постоянной кишечной стомы, что приводит к инвалидизации пациентов, их физической и психологической дезадаптации. В этих условиях ведутся постоянные многоплановые исследования в поисках улучшения патогенетической терапии ВЗК. Основные этиологические факторы и патогенетические механизмы развития ЯК и БК остаются во многом не ясными. Теории развития ВЗК (аутоиммунная, инфекционная, психогенная и др.) требуют дальнейшего изучения. На сегодняшний день отмечено, что развитие ВЗК обусловлено генетически повышенной восприимчивостью к некоему фактору окружающей среды, в результате чего утрачивается толерантность кишечника к множеству бактериальных и пищевых антигенов и развивается неконтролируемый воспалительный процесс, при этом 62 Р О Л Ь И М Е С Т О М Е Л АТ О Н И Н А В П АТ О Г Е Н Е З Е И Л Е Ч Е Н И И В О С П А Л И Т Е Л Ь Н Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й К И Ш Е Ч Н И К А И РА К А Т О Л С Т О Й К И Ш К И заболевание имеет многообразную клиническую картину с различными кишечными, внекишечными проявлениями и осложнениями. Все это обусловливает важность углубленного изучения данной патологии [1]. Не меньшее внимание сегодня привлекает состояние заболеваемости КРР в общей популяции, неуклонное увеличение роста которого зарегистрировано в последние десятилетия. В Европе и США ежегодно выявляется от 50 до 75 вновь заболевших КРР на 100 000 населения. Ныне во многих странах КРР занимает 2—3-е место среди других локализаций рака. Такое же место занимает КРР и в России, где ежегодно регистрируется более 40 000 новых первичных случаев. Определяя биологическую роль мелатонина, вырабатываемого диффузной нейроэндокринной системой (ДНЭС) в кишечнике, можно отметить его участие в адаптивных, патофизиологических процессах, несмотря на то что значение периферического отдела, включающего мелатонин-продуцирующие апудоциты, остается практически не изученным. Представляет интерес изучение вопросов участия ДНЭС и клеточного обновления эпителиоцитов слизистой оболочки толстой кишки (СОТК) в возникновении и течении ВЗК [11]. ДНЭС, включающая апудоциты, активно участвует в эндогенных механизмах опухолевого роста, так как обладает способностью изменять уровень клеточной пролиферации и дифференцировки, а функциональное истощение клеток ДНЭС, продуцирующих гормоны с антипролиферативной активностью, создают условия для быстрого роста опухолей и их метастазирования. Целый ряд исследований свидетельствует о том, что на начальных стадиях роста опухолей, таких как рак желудка, прямой кишки, молочной железы, отмечается выраженная гиперплазия серотонин-продуцирующих и мелатонин-продуцирующих клеток, а также снижение количества этих клеток на поздних стадиях канцерогенеза. Решение данной проблемы тем более важно, что основные процессы канцерогенеза связаны с незавершенным апоптозом [12—18]. Известно, что апоптоз принимает участие не только в «программируемой» гибели клеток, но и в удалении некоторых клеток при пролиферации клеточной популяции, гибели отдельных клеток в опухолях (в основном при ее регрессии, но также и в активно растущей опухоли) и др. Путем программируемой клеточной гибели происходит удаление клеток, выживание которых нежелательно для организма, например мутантных клеток или клеток, зараженных вирусом. В последнем случае этот процесс имеет важное биологическое значение, поскольку фрагментация ДНК предупреждает перенос генетического материала в другие клетки. Регуляция апоптоза организмом представляет собой сложный многофакторный процесс [19—23]. Таким образом, апоптоз является широко распространенным общебиологическим механизмом, ответственным за поддержание постоянства численности клеток, формообразование, выбраковку дефектных клеток. Изучение взаимоотношений факторов пролиферации и апоптоза, их взаимосвязи со структурными изменениями ДНЭС даст возможность детализировать ведущие звенья патогенеза и патоморфологии ВЗК и КРР. В связи с установленным участием гормона мелатонина в регуляции функций ЖКТ представляет интерес исследование влияния уровня мелатонина в СОТК на патогенетические механизмы, процессы пролиферации, апоптоза и перекисного окисления липидов при ВЗК и КРР. 63 Р О Л Ь И М Е С Т О М Е Л АТ О Н И Н А В П АТ О Г Е Н Е З Е И Л Е Ч Е Н И И В О С П А Л И Т Е Л Ь Н Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й К И Ш Е Ч Н И К А И РА К А Т О Л С Т О Й К И Ш К И Кроме того, некоторые аспекты патогенетической и симптоматической терапии ВЗК требуют детализации. Изучение возможности использования мелатонина в лечении ВЗК и профилактическом лечении КРР представляет практический интерес. У больных ВЗК и КРР изучены изменения нейроэндокринного статуса путем исследования площади экспрессии и оптической плотности гормонов — серотонина и мелатонина, и впервые определена взаимосвязь изменения уровня мелатонина с процессами накопления свободных радикалов, по экспрессии NО-синтазы, а также с показателями клеточного обновления (ядерный антиген пролиферирующих клеток — PCNA) и программируемой гибели эпителиоцитов — апоптоза (р53). Проведен сравнительный анализ клинико-морфологических и иммуногистохимических особенностей, отражающих функциональное состояние апудоцитов ДНЭС слизистой оболочки толстой кишки при БК, ЯК и КРР. Доказано, что состояние функциональной морфологии клеток APUD-системы тесно связано с процессами клеточного обновления, лежащими в основе формирования органической патологии толстой кишки. Выявлено, что нейроэндокринные сдвиги при ЯК, при котором преимущественно поражается только слизистая оболочка кишечника, характеризуются значительным (в 2 раза) преобладанием мелатонин-продуцирующих клеток (МПК) над серотонин-продуцирующими клетками (СПК), свидетельствующее об активном синтезе мелатонина из его основного предшественника — серотонина — в изучаемых отделах кишечника. Показатель площади экспрессии МПК в группе больных ЯК был достоверно (p<0,05) выше и по сравнению с контрольной группой (2,34±1,23% и 1,8±0,02%). Определено, что при БК, когда поражение захватывает практически всю толщину стенки кишечника, площадь экспрессии МПК была незначительно меньше такого же показателя для СПК (2,1±1,29% и 2,7±1,09% соответственно). Однако оба показателя, и для МПК, и для СПК, были достоверно (p<0,05) выше по сравнению с контрольной группой, что может свидетельствовать не только о вовлечении компенсаторных и защитных процессов в организме (в виде увеличения количества МПК и СПК по сравнению с контрольной группой), но и об истощении компенсаторных защитных резервов, проявляющемся в снижении количества МПК (и, следовательно, синтеза мелатонина) по сравнению с СПК у данной группы больных. Снижение синтеза мелатонина и накопление основного предшественника мелатонина — серотонина — в нейроэндокринных клетках (апудоцитах), в свою очередь, обусловливает особенности патогенеза болезни Крона, связанной с нейроиммуноэндокринными нарушениями моторики кишечника и другими каскадными биохимическими реакциями, в регуляции которых биогенные амины принимают активное участие [24, 25]. Впервые изучены взаимосвязи между уровнем МПК, СПК и процессами свободнорадикального повреждения, а также процессами пролиферации и апоптоза в СОТК. При ЯК установлено, что повышение МПК по сравнению с контрольной группой приводит к снижению активности свободнорадикальных процессов по показателю площади экспрессии (1,14±0,57%) и оптической плотности (1,48±0,19%) NO-синтазы, и это обусловлено повышенной продукцией мелато64 Р О Л Ь И М Е С Т О М Е Л АТ О Н И Н А В П АТ О Г Е Н Е З Е И Л Е Ч Е Н И И В О С П А Л И Т Е Л Ь Н Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й К И Ш Е Ч Н И К А И РА К А Т О Л С Т О Й К И Ш К И нина, который, обладая выраженным антиоксидантным действием, уменьшает образование и накопление свободных радикалов. При БК отмечена тенденция к усилению накопления свободных радикалов (2,32±1,31%) по сравнению с контрольной группой. Усиление свободнорадикального повреждения, вероятно, обусловлено истощением компенсаторных механизмов — снижением синтеза мелатонина, обладающего выраженным антиоксидантным действием [26]. По нашим данным, при ЯК, несмотря на достоверное (p<0,05) преобладание процессов апоптоза над пролиферацией, отмечается столь же достоверное повышение пролиферативной активности по сравнению с контрольной группой, что может свидетельствовать об изначальном компенсаторном повышении пролиферативной активности в ответ на альтерацию, но при утяжелении процесса — об истощении компенсаторных механизмов. Показано, что увеличение концентрации и функциональной активности клеток, продуцирующих мелатонин, при ЯК связано со снижением пролиферативных показателей (PCNA), что инициирует усиление апоптоза колоноцитов. Установлено, что в области макроскопически интактной слизистой оболочки при КРР вокруг опухоли выявлено преобладание МПК по сравнению с СПК, при этом как площадь экспрессии МПК, так и площадь экспрессии СПК были снижены по сравнению с контрольной группой, что может свидетельствовать об истощении компенсаторных механизмов организма. Показатели клеточного обновления эпителиоцитов вокруг опухоли демонстрировали достоверное (p<0,05) снижение пролиферации клеток по сравнению с процессом их программированной гибели — апоптоза. Также отмечено усиление апоптоза при КРР по сравнению с контрольной группой, что свидетельствует о попытке уничтожения организмом клеток с мутациями и ограничения распространения опухоли за счет повышения синтеза мелатонина и его антипролиферативного действия. Установлено достоверное снижение активности свободнорадикальных процессов в группе больных КРР по сравнению с контрольной группой за счет повышения синтеза мелатонина и его антиоксидантного действия. Впервые выявлено достоверно значительно лучшее восстановление ультраструктуры слизистой оболочки толстой кишки у больных, получавших комбинированную терапию с применением мелатонина [27—29]. Достоверное уменьшение частоты рецидивов БК и ЯК в подгруппах больных, получавших комплексную терапию с использованием мелатонина, в течение первого года наблюдения, выражающееся в достоверном снижении частоты госпитализаций и обращений за амбулаторной помощью, позволяет прийти к выводу, что подобная терапия является профилактическим лечением КРР, так как известно, что ВЗК — это облигатный предрак. При ВЗК возрастает общее количество эндокринных клеток, которое превышает соответствующие показатели в контрольной группе. Повышаются количество и функциональная активность апудоцитов, продуцирующих мелатонин. При электронной микроскопии выявлены гиперплазия секреторных гранул и активация эндоплазматической сети МПК. По всей видимости, мелатонин обладает протективным эффектом, защищая СОТК от факторов альтерации; увеличение количества МПК в СОТК при ВЗК имеет компенсаторное значение. 65 Р О Л Ь И М Е С Т О М Е Л АТ О Н И Н А В П АТ О Г Е Н Е З Е И Л Е Ч Е Н И И В О С П А Л И Т Е Л Ь Н Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й К И Ш Е Ч Н И К А И РА К А Т О Л С Т О Й К И Ш К И Таким образом, при ЯК, когда преимущественно поражается только слизистая оболочка кишечника, отмечается повышение синтеза мелатонина, который, обладая антиоксидантным действием, снижает накопление свободных радикалов в слизистой оболочке кишки, уменьшая их повреждающее действие. Преобладание апоптоза над пролиферацией объясняется антипролиферативным и антиканцерогенным свойствами мелатонина. При БК, когда отмечается более глубокое (не ограничивающееся слизистой оболочкой) повреждение стенки кишки, компенсаторные механизмы организма истощаются быстрее — синтез мелатонина, обладающего антиоксидантным и антипролиферативным действием, снижен и обусловливает накопление свободных радикалов в СОТК, а также преобладание процессов пролиферации клеток над процессами апоптоза. Следовательно, выявленные сходные патогенетические механизмы при ЯК и БК, степень выраженности которых зависит от глубины поражения, могут свидетельствовать о единстве патогенетических механизмов этих заболеваний. При КРР увеличиваются количество МПК и синтез мелатонина в СОТК вокруг опухоли, а также отмечаются снижение активности свободнорадикального повреждения и усиление апоптоза в этой зоне, что свидетельствует о попытке организма ограничить распространение опухоли. При изучении образцов СОТК у пациентов контрольной группы выявлено, что в слизистой оболочке интактной сигмовидной и прямой кишки крипты располагались упорядоченно, эпителий кишечника был представлен обычным соотношением: 90% каемчатых (всасывательных) и 10% бескаемчатых призматических энтероцитов, бокаловидных клеток и отдельных эндокринных клеток (апудоцитов). Среди каемчатых энтероцитов располагались бокаловидные клетки, в цитоплазме которых обнаруживалось большое количество муцинов — основных компонентов кишечной слизи. Клетки Панета в норме практически не встречаются. Эндокринные клетки (апудоциты) округлой или многоугольной формы, дающие иммунопозитивную реакцию с антителами к серотонину и мелатонину, располагаются, как правило, поодиночке или небольшими группами из 2—3 клеток в СОТК. Площадь экспрессии (ПЭ) МПК превышала такой же показатель для СПК (p<0,05), тогда как по показателям оптической плотности (ОП) обе популяции нейроэндокринных клеток практически не отличались друг от друга. Эти данные свидетельствуют об активном синтезе мелатонина из его основного предшественника — серотонина — в изучаемых отделах кишечника. При оценке свободнорадикальных процессов в СОТК установлено, что показатели ПЭ основного фермента образования свободных радикалов — NO-синтазы — отражали невысокий уровень ее синтеза как по ПЭ, так и по ОП. Показатели клеточного обновления эпителиоцитов (ПКОЭ) демонстрировали преобладание процессов пролиферации клеток над процессами их программированной гибели — апоптоза (р<0,05), что отражает достаточно высокий уровень клеточного обновления в СОТК в норме [28, 29]. Таким образом, в контрольной группе в СОТК при нормальном уровне синтеза мелатонина отмечаются преобладание процессов пролиферации клеток над апоптозом и невысокий уровень образования свободных радикалов. 66 Р О Л Ь И М Е С Т О М Е Л АТ О Н И Н А В П АТ О Г Е Н Е З Е И Л Е Ч Е Н И И В О С П А Л И Т Е Л Ь Н Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й К И Ш Е Ч Н И К А И РА К А Т О Л С Т О Й К И Ш К И Иммуногистохимические показатели морфофункционального состояния СОТК при БК Средний возраст в группе больных БК составил 43,8±17,4 года, средняя длительность заболевания — 6,5±6,1 года. Распределение по полу: мужчин 40% (n=8), женщин 60% (n=12). Клинический статус: у 70% больных состояние расценено как удовлетворительное, у 30% — средней тяжести. Локализация поражения в терминальном отделе подвздошной кишки выявлена у 20%, в толстой кишке — у 70%, в прямой — у 10%. Течение БК было острым — у 10%, рецидивирующим — у 70%, непрерывно рецидивирующим — у 20%. Среднее количество обострений в год составило 2±1,5. Индекс Беста <150 у 50% больных, индекс Беста >150 также у 50% больных. Кишечные осложнения в анамнезе (в виде свищей, стриктур и т. д.) отмечены у 25% больных, внекишечные — у 20%. Площадь экспрессии МПК (рис. 5.1) была незначительно меньше такого же показателя для СПК, так же как и по показателям ОП оба типа клеток практически не отличались друг от друга. Однако оба показателя и для МПК, и для СПК были достоверно (p<0,05) выше по сравнению с контрольной группой, что может свидетельствовать не только о вовлечении компенсаторных и защитных процессов в организме (в виде увеличения количества МПК и СПК по сравнению с контрольной группой), но и об истощении компенсаторных защитных резервов, проявляющихся в снижении МПК (и синтеза мелатонина) по сравнению с СПК у данной группы больных БК с повреждением всей глубины стенки кишки. При БК отмечена достоверная (р<0,05) тенденция к усилению накопления свободных радикалов по показателю ПЭ NO-синтазы. Усиление свободнорадикального повреждения, вероятно, обусловлено истощением компенсаторных механизмов — снижением синтеза мелатонина, обладающего выраженным антиоксидантным действием. Показатели клеточного обновления эпителиоцитов демонстрировали слабое преобладание процессов пролиферации клеток (рис. 5.2) над процессами апоптоза. Таким образом, при БК имеются изменения нейроэндокринного статуса в отношении не только количества, но и функциональной активности апудоцитов по изучаемым показателям в сравнении с контрольной группой, проявившиеся в снижении синтеза мелатонина, накоплении свободных радикалов и незначитель- Рис. 5.2. Экспрессия PCNA в СОТК при БК. Ув. 200 Рис. 5.1. Экспрессия мелатонина в СОТК при БК. Ув. 200 67 Р О Л Ь И М Е С Т О М Е Л АТ О Н И Н А В П АТ О Г Е Н Е З Е И Л Е Ч Е Н И И В О С П А Л И Т Е Л Ь Н Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й К И Ш Е Ч Н И К А И РА К А Т О Л С Т О Й К И Ш К И Рис. 5.3. Мелатонин-продуцирующие клетки в СОТК при ЯК. Ув. 400 Рис. 5.4. Экспрессия NO-синтазы в СОТК при ЯК. Ув. 200 Рис. 5.5. Выраженная экспрессия протеина р53 при в СОТК при ЯК. Ув. 400 Рис. 5.6. Мелатонин-продуцирующие клетки в СОТК при КРР. Ув. 200 ном преобладании пролиферации эпителиоцитов слизистой оболочки кишки над процессом апоптоза [30]. Иммуногистохимические показатели морфофункционального состояния СОТК при ЯК Средний возраст в группе больных ЯК составил 46,1±15,7 года, мужчин было 40% (n=8), женщин — 60% (n=12). Клинический статус: у 70% больных состояние расценено как удовлетворительное (легкое течение), у 30% — средней тяжести (среднетяжелое течение). Локализация поражения в толстой кишке выявлена у 70%, в прямой — у 30%. Течение ЯК было острым у 10%, рецидивирующим — у 70%, непрерывно рецидивирующим — у 20%. Среднее количество обострений в год составило 2±1,5, средняя длительность заболевания — 7,9±7,1 года. Площадь экспрессии МПК значительно превышала (рис. 5.3) такой же показатель для СПК (по критерию Вилкоксона), тогда как по показателям ОП оба типа нейроэндокринных клеток не отличались друг от друга. Кроме того, при ЯК отмечено достоверное увеличение количества МПК по сравнению с контрольной группой, что свидетельствует об активном синтезе мелатонина из его основного предшественника — серотонина — в изучаемых отделах кишечника. Площадь экспрессии NO-синтазы снижается при ЯК (рис. 5.4) как по показателю ПЭ (р<0,05), так и по ОП по сравнению с контрольной группой, что, ве68 Р О Л Ь И М Е С Т О М Е Л АТ О Н И Н А В П АТ О Г Е Н Е З Е И Л Е Ч Е Н И И В О С П А Л И Т Е Л Ь Н Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й К И Ш Е Ч Н И К А И РА К А Т О Л С Т О Й К И Ш К И роятно, обусловлено повышением синтеза мелатонина, обладающего выраженным антиоксидантным действием. ПКОЭ при ЯК демонстрировали преобладание процессов апоптоза над пролиферацией клеток, что отражает усиление гибели клеток при развитии ЯК (рис. 5.5). Выявлено нарастание апоптоза (р53) по сравнению с контрольной группой, при этом PCNA ниже, чем в контрольной группе. Анализ полученных данных достоверно показал, что по сравнению с контрольной группой при ЯК, когда преимущественно поражается только слизистая оболочка кишечника, отмечается повышение синтеза мелатонина, который, обладая антиоксидантным действием, снижает накопление свободных радикалов в слизистой оболочке кишки, уменьшая их повреждающее действие. Преобладание апоптоза над пролиферацией объясняется антипролиферативным и антиканцерогенным свойствами мелатонина. При БК, когда отмечается более глубокое повреждение стенки кишки, компенсаторные механизмы организма истощаются быстрее — синтез мелатонина снижен, выявляются накопление свободных радикалов в слизистой оболочке кишечника и слабое преобладание процессов пролиферации клеток над процессами апоптоза. Следовательно, ВЗК можно рассматривать как апудопатии, когда происходит изменение как количества нейроэндокринных клеток, так и их функциональной активности [31]. Иммуногистохимические показатели морфофункционального состояния СОТК при КРР В исследование были включены 20 больных КРР в возрасте 49,8±6,6 года. Диагноз КРР установлен на основании данных анамнеза, жалоб, объективного обследования, проведения колоноскопии с биопсией слизистой оболочки кишки и морфологического исследования полученных образцов. У 12 (60%) больных диагностирована аденокарцинома сигмовидной кишки, у 4 (20%) больных — прямой кишки, у 4 (20%) больных — восходящего отдела толстой кишки. У 11 (55%) больных диагностирована II стадия (T2N0M0), у 9 (45%) больных — III стадия (T2N1M0). Проведено иммуногистохимическое изучение функциональной морфологии образцов СОТК на расстоянии 1 см от опухоли по трем вышеуказанным патогенетическим направлениям. Все исследуемые злокачественные опухоли представляли собой КРР, и во всех случаях гистологически верифицировалась аденокарцинома различной степени дифференцировки. Площадь экспрессии МПК при КРР незначительно превышала такой же показатель для СПК (рис. 5.6), по показателям ОП оба типа нейроэндокринных клеток сохраняли подобный баланс (1,44±0,29 и 1,45±0,2 у.е. соответственно), при этом площадь экспрессии МПК была ниже, чем в контрольной группе. Установлено снижение площади экспрессии NO-синтазы по сравнению с контрольной группой (рис. 5.7); различие с параметром NО-синтазы (контроль) достоверно (р<0,05 по критерию Манна—Уитни). ПКОЭ вне зоны расположения опухоли демонстрировали достоверное снижение пролиферации (PCNA=1,21) клеток по сравнению с апоптозом (р53=2,09; р<0,05 по критерию Вилкоксона; рис. 5.8). 69 Р О Л Ь И М Е С Т О М Е Л АТ О Н И Н А В П АТ О Г Е Н Е З Е И Л Е Ч Е Н И И В О С П А Л И Т Е Л Ь Н Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й К И Ш Е Ч Н И К А И РА К А Т О Л С Т О Й К И Ш К И Рис. 5.7. Экспрессия NO-синтазы в СОТК при КРР. Ув. 200 Рис. 5.8. Экспрессия протеина р53 в СОТК при КРР. Ув. 400 Таким образом, выявлены достоверное увеличение числа МПК в СОТК при КРР на расстоянии 1 см от опухоли, а также снижение активности свободнорадикального повреждения и усиление апоптоза в этой зоне. Показатели динамики изученных маркеров, отражающих функциональное состояние СОТК, представлены в табл. 5.1. Известно, что прогноз течения ВЗК во многом определяется отношением клеточной пролиферации к апоптозу. Нарушение клеточного гомеостаза колоноцитов предопределяет возникновение атрофических, метапластических, диспластических изменений. При резком, остро возникшем дисбалансе факторов, вызывающих апоптоз и усиливающих пролиферацию, создаются условия для последующего развития некроза эпителиоцитов СОТК с формированием эрозивно-язвенного поражения. В настоящее время особую роль в регуляции клеточного гомеостаза СОТК отводят PCNA, Ki-67, циклину D1, р53 и апоптозу. Сведения об их взаимосвязях с функциональной морфологией основных компонентов APUD-системы, тучных клеток при ВЗК отсутствуют [23, 32, 33]. Нарушение клеточного обновления при ВЗК способствует в значительной мере более частому развитию опухолевых заболеваний толстой кишки у таких пациентов. Изменение клеточного гомеостаза у больных ВЗК связано с развитием атрофии слизистой оболочки кишки. В свою очередь появление атрофии СОТК служит фоном для возникновения дисплазии и КРР. В результате нашего исследования установлено, что при ВЗК и КРР происходят изменения функциональной морфологии APUD-системы. Нейроэндокринные сдвиги при ЯК характеризуются значительным (в 2 раза) превышением ПЭ МПК над таким же показателем для СПК, а также по сравнению с контрольной группой; в то же время по показателям ОП оба типа нейроэндокринных клеток мало отличались друг от друга. При БК выявлено снижение показателя ПЭ МПК по сравнению с контрольной группой. При этом такой же показатель для СПК был повышен, и по показателям ОП содержание серотонина в клетках было выше, чем мелатонина, что, в свою очередь, может быть обусловлено особенностями патогенеза БК, связанной с нейроиммуноэндокринными нарушениями моторики кишечника и других каскадных биохимических реакций, в регуляции которых биогенные амины принимают активное участие. 70 Примечание. Nos-3 — NО-синтаза, МТ — мелатонин, СТ — серотонин. Значения, выделенные курсивом, достоверно отличаются от контроля (р<0,05, критерий Манна—Уитни). Значения, выделенные рамкой, достоверно различаются внутри пары: *СТ <МТ в группе ЯК, **р53 >PCNA в группе КРР (р<0,05, критерий Вилкоксона). 1,34 0,73 2,22 1,39 1,24 1,55 1,58 0,57 2,57 1,39 1,25 1,54 1,79 1,39 2,32 1,39 1,26 1,54 1,85 1,11 2,43 1,13 0,72 2,45 1,51 1,38 1,62 20 Контроль Медиана Нижний квартиль Верхний квартиль 1,43 1,21 1,52 2,06** 1,04 2,62 1,39 1,17 1,61 1,18 0,57 1,72 1,45 1,32 1,69 1,27 0,99 1,62 1,53 1,39 1,61 1,57 0,94 2,23 0,58 0,49 2,13 1,30 1,19 1,46 20 КРР Медиана Нижний квартиль Верхний квартиль 1,41 1,27 1,67 1,69 1,53 2,21 1,57 1,37 1,74 1,54 1,33 1,76 1,36 0,69 1,67 1,49 1,29 1,63 20 ЯК Медиана Нижний квартиль Верхний квартиль 1,42 1,29 1,58 1,99 1,66 3,18 1,61 1,36 1,66 1,11* 0,61 1,37 2,14 1,26 3,26 1,28 1,10 1,45 2,71 2,05 3,23 1,31 1,11 1,56 1,98 1,26 3,25 2,39 0,97 2,94 1,23 1,04 1,38 20 БК Медиана Нижний квартиль Верхний квартиль 1,22 0,94 1,41 71 1,78 1,24 1,99 1,97 1,25 2,61 1,29 1,09 1,47 ОП, у.е. р53 ПЭ, % PCNA ОП, у.е. PCNA ПЭ, % СТ ОП, у.е. СТ ПЭ, % МТ ОП, у.е. МТ ПЭ, % Nos-3 ОП, у.е Nos-3 Форма представления данных Анализ иммуногистохимических показателей при БК, ЯК и КРР Число больных Группа Таблица 5.1. Согласно перекисной концепции патогенеза развивается дисбаланс между продуктами перекисного окисления липидов (ПОЛ) и компонентами системы антиоксидантной защиты. Получены данные об угнетении под влиянием мелатонина процессов ПОЛ в клетках иммунной системы (лимфоцитах), и этот эффект усиливается при одновременном назначении витамина Е, железа и под воздействием магнитного поля. В результате нашего исследования установлено, что при ЯК отмечается уменьшение количества свободных радикалов, наиболее вероятно, за счет увеличения синтеза мелатонина, обладающего выраженным антиоксидантным действием. При БК отмечена тенденция к усилению накопления свободных радикалов по площади экспрессии NO-синтазы по сравнению с контрольной группой. Таким образом, увеличение количества МПК и соответственно количества синтезируемого мелатонина при ЯК приводит к уменьшению количества свободных радикалов за счет антиоксидантного действия мелатонина, в то время как при БК снижение числа МПК и, соответственно, количества синтезируемого мелатонина приводит к накоплению свободных радикалов и более глубокому повреждению СОТК. ПЭ, % р53 Р О Л Ь И М Е С Т О М Е Л АТ О Н И Н А В П АТ О Г Е Н Е З Е И Л Е Ч Е Н И И В О С П А Л И Т Е Л Ь Н Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й К И Ш Е Ч Н И К А И РА К А Т О Л С Т О Й К И Ш К И Р О Л Ь И М Е С Т О М Е Л АТ О Н И Н А В П АТ О Г Е Н Е З Е И Л Е Ч Е Н И И В О С П А Л И Т Е Л Ь Н Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й К И Ш Е Ч Н И К А И РА К А Т О Л С Т О Й К И Ш К И Следующим направлением в нашем исследовании было изучение процессов апоптоза и клеточного обновления. Апоптоз уравновешивает новообразование клеток. В настоящее время установлено, что значительная часть клеток слизистых оболочек, завершив свой жизненный цикл, погибает на месте путем апоптоза. Путем программированной клеточной гибели происходит удаление клеток, выживание которых нежелательно для организма, например мутантных клеток или клеток, зараженных вирусом. В последнем случае этот процесс имеет важное биологическое значение, поскольку фрагментация ДНК предупреждает перенос генетического материала в другие клетки. Велико значение апоптоза в поддержании тканевого гомеостаза и в регуляции объема тканей. Гомеостаз тканей обеспечивается равновесием между новообразованием клеток (митоз) и их гибелью (апоптоз). Преобладание митозов над апоптозами приводит к гиперплазии, апоптозов над митозами — к атрофии. Апоптоз — физиологический процесс, и его нарушение ведет к недопустимому выживанию клеток, патологии развития или к заболеваниям и опухолям [22, 23, 33]. Возникновение и прогрессирование ЯК связано с резким снижением уровня маркеров пролиферативной активности — PCNA, циклина D1 — и нарастанием апоптоза. Изменение ПКОЭ кишечника является причиной воспалительного процесса. По данным F. Sipos и соавт. [34], при ЯК соотношение показателей апоптоза/пролиферации различается в зависимости от степени гистологической активности воспалительного процесса в СОТК. Выявленные нами ПКОЭ при ЯК демонстрировали достоверное усиление процессов апоптоза по сравнению с контрольной группой и преобладание апоптоза над пролиферацией клеток, что отражает усиление гибели клеток при развитии ЯК. При БК отмечено слабое преобладание процессов пролиферации клеток над процессами апоптоза, что отражает сохранение способности эпителиоцитов к регенераторным процессам, что, в свою очередь, может быть результатом снижения выработки мелатонина. В настоящее время доказано, что содержание PCNA во многом определяет прогноз возникновения и развития опухолей. Приведенные литературные данные позволяют сделать заключение о роли апоптоза и пролиферации эпителиоцитов СОТК в возникновении и прогрессировании ЯК и о наличии взаимосвязи процессов клеточного обновления колоноцитов с функциональной морфологией APUD-системы. По нашем данным, при ЯК, несмотря на достоверное преобладание процессов апоптоза над пролиферацией, отмечается достоверное повышение пролиферативной активности по сравнению с контрольной группой, что может свидетельствовать об изначальном компенсаторном повышении пролиферативной активности в ответ на альтерацию, но при утяжелении процесса, истощении компенсаторных механизмов. Таким образом, можно констатировать, что ВЗК (БК и ЯК) можно рассматривать как апудопатии. Предметом дальнейших дискуссий и исследований может быть решение вопроса — какие из выявленных нейроэндокринных сдвигов являются механизмами патогенеза, а какие — саногенеза. Это будет, на наш взгляд, важно для разработки новых патогенетически обоснованных методов лечения. 72 Р О Л Ь И М Е С Т О М Е Л АТ О Н И Н А В П АТ О Г Е Н Е З Е И Л Е Ч Е Н И И В О С П А Л И Т Е Л Ь Н Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й К И Ш Е Ч Н И К А И РА К А Т О Л С Т О Й К И Ш К И Кроме того, мы изучили изменение нейроэндокринных показателей при КРР. По нашим данным, площадь экспрессии МПК при КРР на расстоянии 1 см от опухоли незначительно превышала такой же показатель для СПК, однако как ПЭ МПК, так и ПЭ СПК были снижены по сравнению с контрольной группой, что может свидетельствовать об истощении компенсаторных механизмов. Выявлено снижение пролиферации клеток и усиление апоптоза. Кроме того, отмечено усиление апоптоза при КРР по сравнению с контрольной группой. Также выявлено достоверное снижение активности свободнорадикальных процессов по сравнению с контрольной группой. Установлено увеличение числа МПК и синтеза мелатонина в СОТК при КРР на расстоянии 1 см от опухоли, а также снижение активности свободнорадикального повреждения и усиление апоптоза в этой зоне, что можно расценивать как попытку организма отграничить распространение опухолевого процесса. Таким образом, исходя из вышеизложенного, можно предположить, что ДНЭС принимает активное участие в развитии ВЗК и КРР. Изучение использования мелатонина в терапии ВЗК Изменение количества и синтеза мелатонина при ВЗК, выявленное в первой части исследования, позволило предположить возможность его использования в комплексной терапии ВЗК [35]. Группа больных БК (n=20) была разбита на две подгруппы по 10 больных в каждой для проведения сравнительного анализа эффективности применения мелатонина при включении его в комплексную терапию БК в сравнении с подгруппой, получавшей только традиционную патогенетическую терапию. Выделенные подгруппы были сопоставимы (репрезентативны). В подгруппе больных БК (n=10) было 4 (40%) мужчины и 6 (60%) женщин (средний возраст 33,5±4,7 года), получавших комплексную терапию с использованием мелатонина. Клинический статус: у 7 (70%) больных состояние расценено как удовлетворительное, у 3 (30%) — средней тяжести. Локализация поражения в терминальном отделе подвздошной кишки выявлена у 2 (20%) больных, в толстой кишке — у 7 (70%), в прямой — у 1 (10%). Течение БК было острым у 1 (10%), рецидивирующим — у 7 (70%), непрерывно рецидивирующим — у 2 (20%). Среднее количество обострений в год составило 2±1,5. Индекс Беста >150 у 5 (50%) больных, индекс Беста >150 у 50% больных. Кишечные осложнения в анамнезе (в виде свищей, стриктур и т. д.) отмечены у 25% больных, внекишечные — у 20%. Средняя длительность заболевания составила 3,5+1,5 года. В группе больных БК (n=10) было 4 (40%) мужчины и 6 (60%) женщин (средний возраст 34,5±3,5 года), получавших только патогенетическую терапию. Средняя длительность заболевания составила 6±3,3 года. Клинический статус: у 7 (70%) больных состояние расценено как удовлетворительное, у 3 (30%) — средней тяжести. Локализация поражения в терминальном отделе подвздошной кишки выявлена у 2 (20%), в толстой кишке — у 7 (70%), в прямой — у 1 (10%). Течение БК было острым у 1 (10%), рецидивирующим — у 7 (70%), непрерывно рецидивирующим — у 2 (20%). Среднее количество обострений в год составило 2±1,5. Индекс Беста <150 у 50% больных, индекс Беста >150 у 50% больных. Кишечные ос73 Р О Л Ь И М Е С Т О М Е Л АТ О Н И Н А В П АТ О Г Е Н Е З Е И Л Е Ч Е Н И И В О С П А Л И Т Е Л Ь Н Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й К И Ш Е Ч Н И К А И РА К А Т О Л С Т О Й К И Ш К И ложнения в анамнезе (в виде свищей, стриктур и т. д.) отмечены у 25% больных, внекишечные — у 20%. Сравнение результатов электронно-микроскопического исследования образцов биопсии в подгруппах больных БК, получавших комплексную терапию с использованием мелатонина и получавших только патогенетическую терапию В обеих подгруппах больных БК, получавших как комплексную терапию с использованием мелатонина, так и только патогенетическую терапию, при электронной микроскопии биопсий до начала лечения выявлено следующее. Почти на всем протяжении СОТК сохраняются бокаловидные клетки, которые содержат разное количество слизистых гранул. На поверхности цилиндрических клеток ворсинок мало, они короткие, часто отсутствуют (рис. 5.9). Встречаются небольшие участки некроза на месте единичных язв. В базальных отделах СОТК располагаются недифференцированные клетки, встречаются клетки Панета (рис. 5.10), единичные нейроэндокринные клетки. Рис. 5.9. Ворсинки отсутствуют или единичные мелкие. Ув. 10 000 Рис. 5.10. Клетка Панета с гранулами в цитоплазме. Ув. 1000 Рис. 5.11. Участок некроза слизистой оболочки в области образования язвы. Ув. 12 000 Рис. 5.12. Слабая воспалительная инфильтрация в подслизистом слое, мелкие группы лимфоидных клеток. Ув. 6000 Имеются участки некроза (рис. 5.11). Воспалительная инфильтрация выражена умеренно и встречается по всей толщине кишечной стенки, но преимущественно в подслизистом слое (рис. 5.12). 74 Р О Л Ь И М Е С Т О М Е Л АТ О Н И Н А В П АТ О Г Е Н Е З Е И Л Е Ч Е Н И И В О С П А Л И Т Е Л Ь Н Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й К И Ш Е Ч Н И К А И РА К А Т О Л С Т О Й К И Ш К И Рис. 5.13. Отдельные цилиндрические клетки содержат на поверхности небольшое количество ворсинок. Слизистые клетки развиты хорошо. Ув. 8000 Рис. 5.14. На большом протяжении слизистой оболочки видны на поверхности ворсинки, образующие щеточную каемку. Ув. 6000 Рис. 5.15. Нейроэндокринная клетка, богатая гранулами. Ув. 5000 Рис. 5.16. Тучные клетки с крупными гранулами различного размера. Ув. 5000 При исследовании биопсий в подгруппе больных БК через 30 дней комплексной терапии выявлено, что слизистая оболочка практически на всем протяжении имеет обычное ультраструктурное строение. Бокаловидные клетки содержат в апикальных отделах крупные слизистые гранулы и встречаются на всем протяжении крипт. На поверхности цилиндрических клеток развиты ворсинки, часто образующие щеточную каемку. Лишь в отдельных местах ворсинки иногда развиты умеренно (рис. 5.13 и 5.14). Воспалительная инфильтрация практически отсутствует. Встречаются отдельные лимфоциты, гранулоциты, тучные клетки, что не превышает их количество и локализацию в норме. В базальных отделах трубчатых желез иногда располагаются, как и в норме, эндокринные клетки (рис. 5.15 и 5.16). Оценка признаков и сравнение результатов электронно-микроскопического исследования в подгруппе больных БК до и после лечения с использованием мелатонина проводились с использованием балльной системы (табл. 5.2). Выявлено достоверное уменьшение воспаления, увеличение количества слизистых клеток с полноценными гранулами. Цилиндрические клетки с нормальным количеством ворсинок. Эндокринные клетки с нормальным количеством гранул. Исчезли дистрофия, полнокровие и отек. Через 30 дней традиционной патогенетической терапии обнаружено, что большинство бокаловидных клеток СОТК развиты умеренно или слабо и содержат не75 Р О Л Ь И М Е С Т О М Е Л АТ О Н И Н А В П АТ О Г Е Н Е З Е И Л Е Ч Е Н И И В О С П А Л И Т Е Л Ь Н Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й К И Ш Е Ч Н И К А И РА К А Т О Л С Т О Й К И Ш К И Таблица 5.2. С р а в н е н и е э л е к т р о н н о - м и к р о с к о п и ч е с к и х п р и з н а к о в С ОТ К (в баллах) в подгруппе больных БК, получавших комплексную терапию с мелатонином (n=10) Признак До лечения Ме [25%; 75%] После лечения Ме [25%; 75%] Разница Ме [25%; 75%] p (по критерию Вилкоксона) Воспаление 3 [2,5; 4] 0 [0; 0,5] 3 [2; 3,5] 0,011 Слизистые клетки 3 [3; 3,5] 4 [3,5; 4] 1 [0; 1] 0,043 Слизистые гранулы 3 [3; 3,5] 4 [3; 4] 0,5 [0; 1] 0,067 Цилиндрические клетки 3,5 [3; 4] 4 [4; 4] 0,5 [0; 1] 0,068 Ворсинки 2 [0,5; 2] 3,5 [3; 4] 1 [1; 3,5] 0,012 Эндокринные клетки 2,5 [1; 3] 4 [3; 4] 1,5 [0,5; 2] 0,028 Эндокринные гранулы 2,5 [2; 3,5] 4 [3; 4] 1 [0; 1,5] 0,043 3,5 [3; 4] 4 [3,5; 4] 0 [0; 1] 0,36 Дистрофия 2 [1,5; 2,5] 0 [0; 1] 1,5 [1; 2] 0,012 Полнокровие 2,5 [1,5; 3] 0 [0; 0.5] 2,5 [1; 3] 0,012 2 [2; 3] 0 [0; 0,5] 2 [1,5; 2,5] 0,012 Щелевидные язвы 1 [0,5; 2] 0 [0; 0,5] 0,5 [0; 2] 0,068 Суммарный балл* 8,5 [7,5; 11] 24,5 [23,5; 26] 16 [15; 16,5] 0,012 Недифференцированные клетки Отек Примечания. В табл. 5.2—5.7: воспаление, дистрофия, полнокровие, отек: сильное — 4, среднее — 3, умеренное — 2, слабое — 1, отсутствует — 0. Количество клеток, гранул, ворсинок, язв, абсцессов: высокое — 4, среднее — 3, умеренное — 2, низкое — 1, отсутствуют — 0. Курсивом выделены значения параметров с достоверной положительной динамикой на фоне лечения (р<0,05, критерий Вилкоксона). *Здесь: при подсчете суммарного балла значения параметров: воспаление, дистрофия, полнокровие, отек, щелевидные язвы — считались отрицательными. большое количество слизистых гранул. В отдельных слизистых клетках наблюдаются явления слабо выраженной дистрофии. На поверхности большинства цилиндрических клеток ворсинки развиты слабо и редко образуют щеточную каемку (рис. 5.17). В подслизистом слое иногда сохраняются воспалительные инфильтраты небольшого объема, главным образом состоящие из лимфоидных клеток разной степени зрелости. Встречаются тучные клетки и, в меньшей степени, нейроэндокринные (табл. 5.3). При подсчете показателей достоверно выявлено уменьшение воспаления, однако количество слизистых клеток и содержащихся в них гранул достоверно не изменилось. Число цилиндрических клеток увеличилось, но количество ворсинок достоверно не изменилось. Число эндокринных клеток возросло, однако количество эндокринных гранул в них увеличилось недостаточно. Дистрофия, полнокровие и отек достоверно уменьшились. 76 Р О Л Ь И М Е С Т О М Е Л АТ О Н И Н А В П АТ О Г Е Н Е З Е И Л Е Ч Е Н И И В О С П А Л И Т Е Л Ь Н Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й К И Ш Е Ч Н И К А И РА К А Т О Л С Т О Й К И Ш К И а б Рис. 5.17. Часть цилиндрических клеток имеет на поверхности умеренное количество ворсинок, иногда их мало. а — ув. 5000; б — ув. 4000 Таблица 5.3. С р а в н е н и е э л е к т р о н н о - м и к р о с к о п и ч е с к и х п р и з н а к о в С ОТ К (в баллах) в подгруппе больных БК, получавших традиционную патогенетическую терапию (n=10) Признак До лечения Ме [25%; 75%] После лечения Ме [25%; 75%] Разница Ме [25%; 75%] p (по критерию Вилкоксона) Воспаление 4 [3; 4] 1 [0; 1] 3 [3; 3] 0,018 Слизистые клетки 3 [3; 4] 4 [3; 4] 0 [0; 1] 0,11 Слизистые гранулы 2 [2; 3] 3 [2; 3] 0 [0; 1] 0,36 Цилиндрические клетки 3 [3; 3] 4 [3; 4] 1 [0; 1] 0,043 Ворсинки 1 [0; 2] 2 [2; 3] 1 [1; 2] 0,052 Эндокринные клетки 2 [1; 3] 3 [3; 4] 2 [1; 2] 0,028 Эндокринные гранулы 2 [2; 4] 3 [3; 4] 0 [0; 2] 0,27 Недифференцированные клетки 3 [3; 4] 4 [3; 4] 1 [0; 1] 0,22 Дистрофия 3 [3; 4] 1 [0; 1] 2 [2; 3] 0,018 Полнокровие 3 [2; 4] 0 [0; 1] 2 [2; 3] 0,018 Отек 3 [2; 4] 0 [0; 1] 2 [2; 3] 0,018 Щелевидные язвы 3 [2; 3] 0 [0; 1] 2 [2; 3] 0,018 Суммарный балл* 2 [-1; 4] 19 [18; 22] 18 [16; 18] 0,018 Примечание. *При подсчете суммарного балла значения параметров: воспаление, дистрофия, полнокровие, отек, щелевидные язвы, — считались отрицательными. 77 78 0 [0; 0,5] 4 [3,5; 4] 4 [3; 4] 4 [4; 4] 3,5 [3; 4] 4 [3; 4] 4 [3; 4] 0 [0; 1] 0 [0; 0.5] 0 [0; 0,5] 0 [0; 0,5] 22 [20,5; 23] 3 [2,5; 4] 3 [3; 3,5] 3 [3; 3,5] 3,5 [3; 4] 2 [0,5; 2] 2,5 [1; 3] 2,5 [2; 3,5] 2 [1,5; 2,5] 2,5 [1,5; 3] 2 [2; 3] 1 [0,5; 2] 9,5 [6,5; 11] Воспаление Слизистые клетки Слизистые гранулы Цилиндрические клетки Ворсинки Эндокринные клетки Эндокринные гранулы Дистрофия Полнокровие Отек Щелевидные язвы Суммарный балл* 12,5 [12; 13,5] 0,5 [0; 2] 2 [1,5; 2,5] 2,5 [1; 3] 1,5 [1; 2] 1 [0; 1,5] 1,5 [0,5; 2] 1 [1; 3,5] 0,5 [0; 1] 0,5 [0; 1] 1 [0; 1] 3 [2; 3,5] разница Me [25%; 75%] 19 [16; 20]* 0 [0; 1] 3 [2; 3]* 6 [3; 8] 0 [0; 1] 0 [0; 1] 1 [0; 1] 3 [3; 4] 3 [3; 4] 3 [2; 4] 3 [2; 4] 3 [3; 4]* 2 [2; 4] 2 [1; 3] 2 [2; 3]* 4 [3; 4] 3 [3; 3] 1 [0; 2] 3 [2; 3]* 4 [3; 4] 1 [0; 1] БК без мелатонина (n=10) после лечения Me [25%; 75%] 2 [2; 3]* 3 [3; 4] 4 [3; 4] до лечения Me [25%; 75%] 12 [11; 13] * 2 [2; 3]* 2 [2; 3] 2 [2; 3] 2 [2; 3]* 0 [0; 2] 2 [1; 2] 1 [1; 2] 1 [0; 1] 0 [0; 1] 0 [0; 1] 3 [3; 3] разница Me [25%; 75%] Примечание. *р<0,05 при сравнении со значением аналогичного параметра подгруппы «БК + мелатонин» (критерий Манна—Уитни). **При подсчете суммарного балла значения параметров: воспаление, полнокровие, отек — считались отрицательными. Параметры: слизистые гранулы, дистрофия, щелевидные язвы — не учитывались ввиду статистически значимого различия исходных значений (до лечения). БК + мелатонин (n=10) после лечения Me [25%; 75%] Сравнительный анализ электронно-микроскопических признаков (в баллах) в подгруппах больных БК до лечения Me [25%; 75%] Признак Таблица 5.4. Р О Л Ь И М Е С Т О М Е Л АТ О Н И Н А В П АТ О Г Е Н Е З Е И Л Е Ч Е Н И И В О С П А Л И Т Е Л Ь Н Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й К И Ш Е Ч Н И К А И РА К А Т О Л С Т О Й К И Ш К И Р О Л Ь И М Е С Т О М Е Л АТ О Н И Н А В П АТ О Г Е Н Е З Е И Л Е Ч Е Н И И В О С П А Л И Т Е Л Ь Н Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й К И Ш Е Ч Н И К А И РА К А Т О Л С Т О Й К И Ш К И Мы провели сравнительный анализ эффективности применения мелатонина при лечении БК, результаты которого представлены в табл. 5.4. Проведенный сравнительный анализ показал, что при добавлении мелатонина у больных достоверно (р<0,05) снижаются распространенность и интенсивность воспалительных изменений в СОТК, уменьшаются дистрофические изменения в эпителиальных клетках, которые встречаются реже и не столь выражены, как при лечении препаратами без добавления мелатонина. Уменьшается образование язвенных изменений, отсутствуют гранулемы и абсцессы в криптах. В СОТК отмечается обилие бокаловидных и цилиндрических клеток, большинство последних содержат развитые ворсинки, которые образуют на значительном протяжении щеточную каемку. Встречаются также отдельные клетки Панета, нейроэндокринные и тучные клетки. Воспалительная инфильтрация отсутствует. Встречаются лимфоциты и гранулоциты, не превышающие их количество в нормальной слизистой оболочке. В группе больных, леченных по традиционной схеме без добавления мелатонина, все патологические изменения в СОТК более выражены. Особенно это касается воспалительной инфильтрации и дистрофических изменений эпителиальных клеток, а также более часто встречающихся участков некроза на месте образования язв. Таким образом, проведенное электронно-микроскопическое исследование СОТК при БК свидетельствует, что дополнительное использование мелатонина наряду с обычно применяемыми препаратами значительно улучшает результаты лечения в период активной фазы болезни и способствует более полному восстановлению обычного ультраструктурного строения СОТК. Сравнение подгрупп больных язвенным колитом Помимо группы больных БК была сформирована группа из 20 больных ЯК, средний возраст которых составил 51±7,8 года. Эта группа также была разбита на две подгруппы по 10 больных в каждой для проведения сравнительного анализа эффективности применения мелатонина при включении его в комплексную терапию ЯК в сравнении с подгруппой, получавшей только традиционную патогенетическую терапию. Выделенные подгруппы были сопоставимы (репрезентативны). В подгруппе больных ЯК (n=10), получавших комплексную терапию с использованием мелатонина, мужчин было 4 (40%), женщин — 6 (60%), средний возраст составил 51±6,7 года. В клиническом статусе у 7 (70%) больных состояние расценено как удовлетворительное, у 3 (30%) — средней тяжести. Локализация поражения в толстой кишке — у 8 (80%), в прямой — у 2 (20%). Течение ЯК было рецидивирующим — у 8 (80%), непрерывно рецидивирующим — у 2 (20%). Среднее количество обострений в год составило 2±1,5, средняя длительность заболевания 5,3±4,2 года. В группе больных ЯК (n=10), получавших только патогенетическую терапию, мужчин было 4 (40%), женщин — 6 (60%), средний возраст 51±5,7 года. Средняя длительность заболевания составила 2,5±1,4 года. В клиническом статусе у 7 (70%) больных состояние расценено как удовлетворительное, у 3 (30%) — средней тяжести. Локализация поражения в толстой кишке — у 8 (80%), в прямой — у 2 79 Р О Л Ь И М Е С Т О М Е Л АТ О Н И Н А В П АТ О Г Е Н Е З Е И Л Е Ч Е Н И И В О С П А Л И Т Е Л Ь Н Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й К И Ш Е Ч Н И К А И РА К А Т О Л С Т О Й К И Ш К И Рис. 5.18. Выраженная дистрофия бокаловидной клетки, слизи в них не видно. Ув. 8000 Рис. 5.19. Выраженная в различной степени воспалительная инфильтрация в подслизистом слое. Ув. 4000 б а Рис. 5.20. Цилиндрические клетки с различным количеством ворсинок на поверхности. а — ув. 6000; б — ув. 8000 (20%). Течение ЯК было рецидивирующим у 8 (80%), непрерывно рецидивирующим — у 2 (20%). Среднее количество обострений в год составило 2±1,5. Оценка результатов лечения в подгруппе больных ЯК, получавших терапию с использованием мелатонина До начала лечения в обеих подгруппах больных ЯК, получавших комплексную терапию с использованием мелатонина и получавших традиционную терапию, выявлено, что ультраструктурные изменения наблюдаются в эпителиальных клетках. В некоторых бокаловидных клетках слизистые гранулы присутствуют в небольшом количестве, они разного размера и различной степени зернистости. Обнаруживается воспалительная инфильтрация в виде очагов разного размера, состоящих главным образом из лимфоидных клеток и в меньшей степени из сегментоядерных лейкоцитов и отдельных эозинофилов. Бокаловидные клетки разного размера и формы, иногда с признаками дистрофических или атрофических изменений (рис. 5.18 и 5.19). Цилиндрические клетки также разного размера, часть этих клеток на поверхности имеет ворсинки, другие практически их лишены или ворсинки короткие, единичные (рис. 5.20). Отдельные лимфоидные клетки и/или лейкоциты видны внутри крипт, образуя единичные крипт-абсцессы. Воспалительные инфильтраты встречаются в участках собственной пластинки, реже в подслизистом и иногда в мышечном слое. 80 Р О Л Ь И М Е С Т О М Е Л АТ О Н И Н А В П АТ О Г Е Н Е З Е И Л Е Ч Е Н И И В О С П А Л И Т Е Л Ь Н Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й К И Ш Е Ч Н И К А И РА К А Т О Л С Т О Й К И Ш К И Таблица 5.5. Сравнение результатов электронно-микроскопического исследования образцов биопсии (в баллах) в подгруппах больных язвенным колитом, получавших комплексную терапию с использованием мелатонина Признак До лечения Ме [25%; 75%] После лечения Ме [25%; 75%] Разница Ме [25%; 75%] p (по критерию Вилкоксона) 3,5 [3; 4] 0,5 [0; 1] 3 [2; 3] 0,028 Слизистые клетки 2 [2; 3] 3,5 [3; 4] 1,5 [1; 2] 0,043 Слизистые гранулы 2 [1; 3] 4 [3; 4] 1,5 [1; 3] 0,043 Цилиндрические клетки 2 [2; 3] 3,5 [3; 4] 1,5 [1; 2] 0,043 Ворсинки 2 [1; 2] 4 [3; 4] 2 [2; 2] 0,028 Эндокринные клетки 2,5 [2; 3] 4 [3; 4] 1 [1; 2] 0,028 Эндокринные гранулы 2,5 [2; 4] 3,5 [3; 4] 0,5 [0; 2] 0,2 Дистрофия 3,5 [3; 4] 0 [0; 2] 2,5 [2; 3] 0,028 Полнокровие 4 [3; 4] 0,5 [0; 2] 2,5 [2; 4] 0,028 Крипт-абсцессы 4 [3; 4] 0,5 [0; 1] 3 [3; 4] 0,028 3,5 [3; 4] 0 [0; 1] 3,5 [2; 4] 0,028 -1,5 [-3; 2] 22 [21; 23] 21,5 [21; 25] 0,028 Воспаление Язвы Суммарный балл* Примечание. *При подсчете суммарного балла значения параметров: воспаление, дистрофия, полнокровие, крипт-абсцессы, язвы — считались отрицательными. Воспалительные изменения при ЯК характеризуются инфильтрацией стромы слизистой оболочки, нарушением нормального строения крипт, эрозивно-язвенными поражениями, дистрофическими изменениями в колоноцитах, что свидетельствует о тяжести воспалительного процесса. У основания крипт наблюдаются тучные клетки, встречаются отдельные эндокринные клетки. Следует отметить очаговое умеренно выраженное полнокровие капилляров и мелких сосудов слизистой оболочки. Иногда видны пердиапедезные скопления отдельных групп эритроцитов. В СОТК видны отдельные некротические участки (места расположения язв), в основании которых отмечаются фибриноидное набухание и некроз. Сохранившиеся островки слизистой оболочки кишки набухшие и полнокровные, часто формируют полиповидные образования различной величины, без четкой дифференциации на тело и ножку полипа. Участки регенерации сочетаются с участками фиброза, являющимися одной из форм атрофии, деформирующей структуру стенки кишки. При этом отмечаются развитие грубоволокнистой соединительной ткани и образование грануляций в дне язв. Обнаруживаются клетки Панета. Через 30 дней лечения с использованием мелатонина (табл. 5.5) выявляются бокаловидные клетки с большим количеством слизистых гранул и ци81 Р О Л Ь И М Е С Т О М Е Л АТ О Н И Н А В П АТ О Г Е Н Е З Е И Л Е Ч Е Н И И В О С П А Л И Т Е Л Ь Н Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й К И Ш Е Ч Н И К А И РА К А Т О Л С Т О Й К И Ш К И Рис. 5.21. Бокаловидные клетки содержат в цитоплазме обычное количество зернистых слизистых гранул. Ув. 10 000 Рис. 5.22. Цилиндрическая клетка. На поверхности видны ворсинки, местами образующие щеточную каемку. Ув. 5000 Рис. 5.23. На поверхности цилиндрических клеток небольшое количество ворсинок. Ув. 6000 Рис. 5.24. Скопление эритроцитов (пердиапедезные кровоизлияния). Ув. 4000 линдрические клетки, располагающиеся в трубчатых железах, имеющих обычное строение. В нижних отделах желез видны недифференцированные клетки. На поверхности цилиндрических клеток располагаются микроворсинки, часто образующие щеточную каемку. Эрозии, изъязвления, криптабсцессы не встречаются. В отдельных эпителиальных клетках имеются умеренно выраженные дистрофические изменения в виде разрушения или отека отдельных органоидов или клеток в целом. Таким образом, достоверно уменьшается воспаление, нормализуются клеточный состав и секреторная активность клеток СОТК. Уменьшаются дистрофия, полнокровие, исчезают крипт-абсцессы. Оценка результатов лечения в подгруппе больных ЯК, получавших терапию без использования мелатонина, через 30 дней лечения На большем протяжении СОТК выявляются бокаловидные и цилиндрические клетки, располагающиеся в трубчатых железах, имеющих обычное строение. В нижних отделах желез видны недифференцированные клетки. Бокаловидные клетки содержат в цитоплазме, как правило, большое количество слизистых гранул, в отдельных клетках их количество умеренное или низкое (рис. 5.21). На поверхности цилиндрических клеток располагаются микроворсинки, часто образующие щеточную каемку (рис. 5.22). 82 Р О Л Ь И М Е С Т О М Е Л АТ О Н И Н А В П АТ О Г Е Н Е З Е И Л Е Ч Е Н И И В О С П А Л И Т Е Л Ь Н Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й К И Ш Е Ч Н И К А И РА К А Т О Л С Т О Й К И Ш К И В отдельных участках слизистой оболочки, главным образом в области ее собственной пластинки, встречаются единичные или мелкие группы (из 2—5 клеток) лимфоидных, реже гранулоцитарных и плазматических клеток. В СОТК нередко встречаются тучные клетки, нейроэндокринные и клетки Панета. Один из наиболее постоянных морфологических признаков ЯК — обнаружение клеток Панета, что служит маркером метаплазии эпителия, поскольку эти клетки в норме локализуются только в тонкой кишке. Наши данные о частом появлении в толстой кишке клеток Панета при ЯК соответствуют наблюдениям других исследователей, которые описывали увеличение числа этих клеток при ЯК в 300 раз, так что их количество значительно превышает обычное число этих клеток в типичных местах их расположения: в криптах тощей и подвздошной кишки. Эрозии, изъязвления, крипт-абсцессы в исследуемом материале не встречаются. В отдельных эпителиальных клетках имеются умеренно выраженные дистрофические изменения в виде разрушения или отека отдельных органоидов или клеток в целом. Через 30 дней традиционного патогенетического лечения отмечено, что полноценные слизистые клетки встречаются редко. Общее количество бокаловидных клеток уменьшено, они содержат единичные или небольшие группы слизистых гранул. В цитоплазме части сохранившихся бокаловидных клеток отмечаются явления дистрофии и некроза. На поверхности цилиндрических клеток ворсинки развиты слабо, реже умеренно, они короткие; единичные клетки содержат на поверхности щеточную каемку (рис. 5.23). Избыточное развитие соединительнотканных волокон и явления склероза. Сосуды СОТК во многих местах расширены, полнокровны. Отмечаются явления пердиапедезных кровоизлияний (рис. 5.24). В СОТК достаточно сильно выражена воспалительная инфильтрация, преимущественно в области собственной пластинки. В отдельных участках видны очаги выраженного некроза с образованием изъязвлений. Следует отметить, что в подслизистом и мышечном слоях встречаются участки избыточного развития волокон соединительной ткани и явления склероза. Часто встречаются клетки Панета, реже видны тучные клетки. Полученные результаты приведены в табл. 5.6. Результаты сравнения электронно-микроскопического исследования образцов биопсии в подгруппах больных ЯК, получавших комплексную терапию с использованием мелатонина и получавших только патогенетическую терапию, представлены в табл. 5.7. При комплексном лечении с добавлением мелатонина менее выражены воспалительные изменения в СОТК (это касается как интенсивности воспаления, так и его распространенности), отсутствуют участки некрозов и язвенные изменения, полнокровие сосудов и образование пердиапедезных кровоизлияний. Наблюдается практически полное восстановление ультраструктуры различных типов строения эпителиальных клеток, их количества, локализации и исчезновение признаков воспаления в СОТК. При лечении только по традиционной схеме воспалительные и дистрофические изменения эпителиальных клеток более выражены и распространены, чаще встречаются участки некрозов и язвенные изменения. 83 Р О Л Ь И М Е С Т О М Е Л АТ О Н И Н А В П АТ О Г Е Н Е З Е И Л Е Ч Е Н И И В О С П А Л И Т Е Л Ь Н Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й К И Ш Е Ч Н И К А И РА К А Т О Л С Т О Й К И Ш К И Таблица 5.6. Сравнение электронно-микроскопических признаков слизистой оболочки кишки (в баллах) в подгруппе больных ЯК, получавших традиционную патогенетическую терапию (n=10) Признак До лечения Ме [25%; 75%] После лечения Ме [25%; 75%] Разница Ме [25%; 75%] p (по критерию Вилкоксона) 4 [3,5; 4] 2 [1,5; 2,5] 2 [1,5; 2] 0,048 2,5 [1,5; 3] 3 [2,5; 3,5] 1 [0; 1,5] 0,27 Слизистые гранулы 2 [1,5; 2] 3 [3; 3] 1 [1; 1,5] 0,048 Цилиндрические клетки 2,5 [2; 3] 3 [3; 3,5] 1 [0,5; 1] 0,11 Ворсинки 2,5 [2; 3] 3 [3; 3,5] 0,5 [0; 1,5] 0,48 Эндокринные клетки 2,5 [2; 3] 3 [3; 3,5] 1 [0,5; 1] 0,11 Эндокринные гранулы 1,5 [1; 2,5] 3 [2,5; 3,5] 1 [1; 1,5] 0,068 Дистрофия 3 [2,5; 3,5] 3 [1,5; 3] -0,5 [-2; 0,5] 0,42 Полнокровие 4 [3,5; 4] 2 [1,5; 2] 2 [1,5; 2,5] 0,048 Крипт-абсцессы 4 [3,5; 4] 1,5 [1; 2] 2,5 [1,5; 3] 0,048 Язвы 4 [3,5; 4] 1 [0,5; 1] 3 [3; 3] 0,048 Суммарный балл* -2 [-5; 2] 14 [12,5; 15] 15 [11,5; 19] 0,048 Воспаление Слизистые клетки Примечание. *При подсчете суммарного балла значения параметров: воспаление, дистрофия, полнокровие, крипт-абсцессы, язвы — считались отрицательными. Таким образом, на основании проведенного электронно-микроскопического исследования СОТК при ЯК есть все основания считать, что дополнительное применение мелатонина в комплексном лечении этого заболевания способствует более полному и быстрому купированию воспаления и восстановлению нормального ультраструктурного строения органа. Таким образом мелатонин является одним из регуляторов механизмов патогенеза ВЗК и КРР, определяя взаимоотношения факторов альтерации и саногенеза. Включение 3 мг мелатонина в состав комплексного курсового лечения БК и ЯК достоверно в более короткие сроки позволяет добиться не только клиникоэндоскопической ремиссии заболевания, но и восстановления нормального ультраструктурного строения СОТК. При таких ВЗК, как БК и ЯК, изменяется не только количество нейроэндокринных клеток, но и их функциональная активность. При ЯК, когда поражается только СОТК, достоверно отмечается значимое увеличение количества МПК (и синтеза мелатонина) по сравнению с СПК и контрольной группой. При БК, когда поражение захватывает всю толщу стенки кишки, несмотря на увеличение количества МПК и СПК по сравнению с контрольной группой, отмечается снижение количества МПК (и синтеза мелатонина) по 84 85 0,5 [0; 1] 0 [0; 1] 22 [21; 23] 4 [3; 4] 3,5 [3; 4] -1,5 [-3; 2] Крипт-абсцессы Язвы Суммарный балл* 21,5 [21; 25] 3,5 [2; 4] 3 [3; 4] 2,5 [2; 4] 2,5 [2; 3] 0,5 [0; 2] 1 [1; 2] 2 [2; 2] 1,5 [1; 2] 1,5 [1; 3] 1,5 [1; 2] 3 [2; 3] разница Me [25%; 75%] -2 [-5; 2] 4 [3,5; 4] 4 [3,5; 4] 4 [3,5; 4] 3 [2,5; 3,5] 1,5 [1; 2,5] 2,5 [2; 3] 2,5 [2; 3] 2,5 [2; 3] 2 [1,5; 2] 2,5 [1,5; 3] 4 [3,5; 4] до лечения Me [25%; 75%] 14* [12,5; 15] 1 [0,5; 1] 1,5 [1; 2]* 2 [1,5; 2] 3 [1,5; 3]* 3 [2,5; 3,5] 3 [3; 3,5] 3 [3; 3,5] 3 [3; 3,5] 3 [3; 3]* 3 [2,5; 3,5] 2 [1,5; 2,5]* ЯК без мелатонина (n=10) после лечения Me [25%; 75%] 15 [11,5; 19]* 3 [3; 3] 2,5 [1,5; 3] 2 [1,5; 2,5] -0,5 [-2;0,5]* 1 [1; 1,5] 1 [0,5; 1] 0,5 [0; 1,5]* 1 [0,5; 1] 1 [1; 1,5] 1 [0; 1,5] 2 [1,5; 2]* разница Me [25%; 75%] Примечание. *р<0,05 при сравнении со значением аналогичного параметра подгруппы «ЯК + мелатонин» (критерий Манна—Уитни). **При подсчете суммарного балла значения параметров: воспаление, дистрофия, полнокровие, крипт-абсцессы, язвы — считались отрицательными. 0,5 [0; 2] 4 [3; 4] Полнокровие 4 [3; 4] 2,5 [2; 3] Эндокринные клетки 0 [0; 2] 4 [3; 4] 2 [1; 2] Ворсинки 3,5 [3; 4] 3,5 [3; 4] 2 [2; 3] Цилиндрические клетки Дистрофия 4 [3; 4] 2 [1; 3] Слизистые гранулы 3,5 [3; 4] 3,5 [3; 4] 2 [2; 3] Слизистые клетки 2,5 [2; 4] 0,5 [0; 1] 3,5 [3; 4] Воспаление Эндокринные гранулы ЯК + мелатонин (n=10) после лечения Me [25%; 75%] Сравнение результатов электронно-микроскопического исследования образцов биопсии (в баллах) в подгруппах больных ЯК, получавших комплексную терапию с использованием мелатонина и получавших только патогенетическую терапию до лечения Me [25%; 75%] Признак Таблица 5.7. Р О Л Ь И М Е С Т О М Е Л АТ О Н И Н А В П АТ О Г Е Н Е З Е И Л Е Ч Е Н И И В О С П А Л И Т Е Л Ь Н Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й К И Ш Е Ч Н И К А И РА К А Т О Л С Т О Й К И Ш К И Р О Л Ь И М Е С Т О М Е Л АТ О Н И Н А В П АТ О Г Е Н Е З Е И Л Е Ч Е Н И И В О С П А Л И Т Е Л Ь Н Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й К И Ш Е Ч Н И К А И РА К А Т О Л С Т О Й К И Ш К И сравнению с СПК, что свидетельствует об истощении компенсаторных резервов организма. Повышение синтеза мелатонина при ЯК, по сравнению с контрольной группой, определяет снижение уровня NO-синтазы и ПОЛ, что обусловлено антиоксидантными свойствами мелатонина. Напротив, при БК выявлено увеличение уровня NO-синтазы и свободнорадикального повреждения слизистой оболочки, обусловленное снижением синтеза мелатонина. Мелатонин оказывает антипролиферативное действие при воспалении СОТК, при ЯК в результате снижается пролиферативная клеточная активность (PCNA) и усиливается апоптоз по сравнению с контрольной группой. При истощении синтеза мелатонина при БК уровень апоптоза снижается и показатели клеточной пролиферативной активности возрастают. Увеличение количества МПК и синтеза мелатонина при КРР по сравнению с СПК ведет к достоверному снижению активности свободнорадикальных процессов в СОТК. При КРР количество МПК незначительно превышает такой же показатель для СПК, однако показатель ПЭ МПК по сравнению с контрольной группой был снижен, что может свидетельствовать об истощении компенсаторных механизмов организма в борьбе с распространением опухоли. Повышение выработки мелатонина в СОТК при КРР определяет усиление апоптоза в СОТК вокруг опухоли, который является механизмом удаления поврежденных клеток при пролиферации клеточной (опухолевой) популяции. Применение мелатонина ведет к достоверному снижению частоты рецидивов ВЗК. Рекомендовано использование мелатонина при каждом рецидиве заболевания, что приводит к удлинению периодов ремиссии БК и ЯК и является профилактическим лечением колоректального рака. Л И Т Е Р А Т У Р А 1. Адлер Г. Болезнь Крона и язвенный колит. М.: ГЭОТАР-Мед., 2001. 2. Mendelof A.I. The epidemiology of chronic inflammatory bowel disease. In: Inflammatory Bowel Disease. Ed. by G. Jarnerot 1992;15—34. 3. Рахимова О.Ю., Юрков М.Ю., Митрофанова И.П., Пайзулаева З.К. Воспалительные заболевания кишечника. Руководство по гастроэнтерологии. М., 2010;379—408. 4. Sartor R.B. Mechanisms of disease: pathogenesis of Crohn’s disease and ulcerative colitis. Gastroenterol Hepatol 2006;3(7):102. 5. Александров В.Б. Рак прямой кишки. М.: Вузовская книга, 2006. 6. Александров В.Б. Колоректальный рак — актуальная проблема внутренней медицины. Клин мед 2008;3:7—12. 7. Александров В.Б. Колоректальный рак (некоторые вопросы диагностики и лечения). Врач 2009;11:8—10. 8. Киркин Б.В., Капуллер Л.Л., Маят К.Е. и др. Рак толстой кишки у больных неспецифическим язвенным колитом. Клин мед 1988;9:108—13. 9. Kotake K. Changes in Colorectal Cancer During a 20-year period: an extended report from the multi-institutional registry of large bowel cancer, Japan. Dis Colon Rectum 2003;46:32—43. 10. Lennard-Jones J.E., Melville D.M., Morson B.C. et al. Precancer and cancer in extensive ulcerative colitis: findings among 401 patients over 22 years. Gut 1990;31:800—6. 11. Рахимова О.Ю. Роль мелатонина в развитии заболеваний желудочно-кишечного тракта. Клин мед 2009;3:11—8. 12. Козлова И.В., Осадчук М.А., Кветной И.М. и др. Мелатонин и серотонин при воспалительных заболеваниях толстой кишки и колоректальном раке. Клин мед 2000;6:32—6. 13. Комаров Ф.И., Рапопорт С.И., Малиновская Н.К., Анисимов В.Н. Мелатонин в норме и патологии. М.: Медпрактика, 2003. 14. Anisimov V.N. Melatonin and colon carcinogenesis. In: C. Bartsch, H. Bartsch, D.E. Blask et al. (eds). The pineal gland and cancer. Neuroimmunoendocrine mechanisms in malignancy. Berlin: Springer 2001;240—58. 15. Anisimov V.N., Popovich I.G. et al. Melatonin and colon carcinogenesis: I. Inhibitory effect of 86 Р О Л Ь И М Е С Т О М Е Л АТ О Н И Н А В П АТ О Г Е Н Е З Е И Л Е Ч Е Н И И В О С П А Л И Т Е Л Ь Н Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й К И Ш Е Ч Н И К А И РА К А Т О Л С Т О Й К И Ш К И melatonin on development of intestinal tumours induced by 1,2-dimethylhydrazine in rats. Carcinogenesis 1997;18:1549—53. 16. Kossoy G., Ben-Hur H., Popovich I. et al. Melatonin and colon carcinogenesis. IV. Effect of melatonin on prolferative activity and expression of apoptosis-related proteins in the spleen of rats exposed to 1,2-dimethylhydrazine. Oncol Reports 2000;7:1401—5. 17. Kvetnoy I.M., Kvetnaya T.V., Yuzhakov V.V. Role of extrapineal melatonin in related APUD series peptides in malignancy. In: Bartsch C., Bartsch H., Blask D.E. et al. (eds). The pineal gland and cancer. Neuroimmunoendocrine mechanisms in malignancy. Berlin: Springer, 2001;259—74. 18. Lissoni P. Is there a role for melatonin in supportive care? Support Care Cancer 2002;10:110—6. 19. Белушкина Н.Н., Северин С.Е. Молекулярные основы патологии апоптоза. Арх патол 2001;1:51—60. 20. Уманский С.Р. Апоптоз: молекулярные и клеточные механизмы. Мол биол 1996;30(3):487—502. 21. Ярилин А.А. Апоптоз. Природа феномена и его роль в целостном организме. Пат физиол экспер тер 1998;2:38—48. 22. Adams J.M., Huang D.C., Puthalakath H. et al. Control of apoptosis in hematopoietic cells by the Bcl-2 family of proteins Cold Spring Harb Symp Quant Biol 1999;64:351—8. 23. Piliponsky A.M., Levi-Schaffer F. Regulation of apoptosis in mast cells. Apoptosis 2000;5(5):435—41. 24. Рахимова О.Ю., Пайзулаева З.К., Митрофанова И.П. и др. Оценка нейроэндокринного статуса кишечника по экспрессии двух основных локально синтезируемых гормонов — серотонина и мелатонина у больных болезнью Крона и язвенным колитом. Тез. Науч.-практ. конф.: Украинская школа эндокринологии, 3— 5 июня 2009 г. Харьков, 2009;193. 25. Рахимова О.Ю., Пайзулаева З.К., Митрофанова И.П. и др. Оценка нейроэндокринного статуса кишечника у больных язвенным колитом и болезнью Крона толстой кишки. Тез. VIII Моск. ассамблеи: Здоровье столицы; 17—18 дек. 2009 г. М., 2009;213. 26. Рахимова О.Ю., Пайзулаева З.К., Митрофанова И.П. и др. Оценка накопления свободных радикалов в слизистой оболочке кишечника по экспрессии основного фермента их синтеза NО-синтазы у больных болезнью Крона и язвенным колитом. Матер. 15-й Рос. гастроэнтерол. нед., 12—14 окт. 2009 г. Рос журн гастроэнтерол гепатол колопроктол 2009;19(5, прил. 34):61. 27. Рахимова О.Ю., Пайзулаева З.К., Митрофанова И.П. и др. Оценка процессов клеточного обновления слизистой оболочки толстой кишки по экспрессии маркера пролиферации РСNA и маркера апоптоза р53 у больных болезнью Крона и язвенным колитом. Тез. I съезда колопроктол. СНГ; 22—23 окт. 2009 г. Ташкент, 2009;20. 28. Рахимова О.Ю., Пайзулаева З.К., Александров В.Б., Рапопорт С.И. Исследование нейроэндокринных изменений при воспалительных заболеваниях кишечника и раке толстой кишки. Клин мед 2010;4:56—60. 29. Рахимова О.Ю., Пайзулаева З.К., Митрофанова И.П. и др. Оценка нейроэндокринного статуса кишечника у больных раком толстой кишки. Тез. ХVII Рос. нац. конгр.: Человек и лекарство; 12—16 апр. 2010 г. М., 2010;253. 30. Пайзулаева З.К., Рахимова О.Ю., Митрофанова И.П. и др. Мелатонин в лечении больных болезнью Крона толстой кишки. Вестн хир гастроэнтерол 2008;4:117. 31. Митрофанова И.П., Рахимова О.Ю., Пайзулаева З.К. и др. Мелатонин в лечении больных неспецифическим язвенным колитом. Тез. IХ Межд. конгр.: Здоровье и образование в ХХI веке; Влияние космической погоды на биологические системы в свете учения А.Л. Чижевского; 27—30 нояб. 2008 г. М., 2008;344. 32. Reiter R.J., Poeggeler B., Tan D.X. et al. Melatonin, free radicals and cancer initiation. In: Advances in pineal research. London, 1994;7:211—28. 33. Solary E., Dubrez L., Eymin B. The role of apoptosis in the pathogenesis and treatment of diseases. Eur Respir 1996;9(6):1293—305. 34. Sipos F., Molnar B., Zagoni T. et al. Growth in epithelial cell proliferation and apoptosis correlates specifically to the inflammation activity of inflammatory bowel diseases: ulcerative colitis shows specific p53— and EGFR expression alterations. Dis Colon Rectum 2005;48(4):775—86. 35. Рахимова О.Ю., Рапопорт С.И., Митрофанова И.П., Пайзулаева З.К. Использование мелатонина при лечении воспалительных заболеваний кишечника. Матер. 14-й Рос. гастроэнтерол. нед., 6—8 окт. 2008 г. Рос журн гастроэнтерол гепатол колопроктол 2008;18(5, прил. 32):62. 87 Глава 6. МЕЛАТОНИН В ФОРМИРОВАНИИ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ, АССОЦИИРОВАННЫХ С ВОЗРАСТОМ М.Ф. Баллюзек, Т.Н. Гриненко, Л.Н. Александрова, В.М. Каменев Заболевания сердечно-сосудистой системы занимают первую строку в списке основных причин инвалидизации и смертности населения в большинстве стран мира [1]. В структуре заболеваемости у пожилых патология сердца и сосудов, безусловно, лидирует, и при этом многие ее нозологические формы причислены к болезням, ассоциированным с возрастом [2]. В настоящее время к таким кардиоваскулярным заболеваниям относят изолированную систолическую артериальную гипертензию (ИСАГ), атеросклеротические – ИБС, цереброваскулярную болезнь, метаболический синдром (МС), старческий амилоидоз, склеродегенеративный кальциноз Менкеберга. В последние годы некой обобщенной моделью для изучения комплекса сердечно-сосудистых расстройств стал МС. Метаболические расстройства широко распространены среди населения, особенно проживающего в индустриальном обществе. Так, в западных странах 25–35% популяции имеют признаки МС [1, 3], в России таких индивидов около 20% [4]. В настоящее время ведется поиск новых маркеров, которые могут быть использованы для диагностики и определения характера течения ассоциированных с возрастом заболеваний сердечно-сосудистой системы уже на ранних этапах их развития. В этом отношении представляет интерес изучение роли мелатонина – гормона шишковидной (пинеальной) железы и некоторых его экстрапинеальных источников как одного из факторов развития и маркеров данных заболеваний. По современным представлениям, жизнедеятельность любого живого организма обеспечивается четко скоординированной системой регуляции биологических ритмов, которая осуществляется на различных уровнях: от субклеточного до организменного [5–8]. Временная организация физиологических процессов является фундаментальным свойством органического мира, определяющим способность организма к адаптации и выживанию в циклически меняющихся условиях внешней среды. Основным регулятором эндогенных ритмов у всех живых организмов является мелатонин [7, 9]. Секреция мелатонина подчинена циркадианному ритму, определяющему в свою очередь ритмичность выработки гормонов определенных гипоталамо-гипофизарных структур. Основными функциями мелатонина в течение многих лет считались регуляция смены периодов сна и бодрствования и приспособление организма к меняющимся условиям освещенности [6, 7, 10]. Однако в последние годы в результате большого количества исследований доказано действие мелатонина как универсального регулятора биологических, в том числе циркадианных и сезонных, ритмов многих жизненно важных процессов в организме [6–8, 11]. 88 М Е Л АТ О Н И Н В Ф О Р М И Р О В А Н И И С Е Р Д Е Ч Н О - С О С У Д И С Т Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й , А С С О Ц И И Р О В А Н Н Ы Х С В О З РА С Т О М На современном этапе доказано участие мелатонина в биоритмологической регуляции функций эндокринной и иммунной систем организма [5, 12]. Имеются данные о выраженных вазодилатирующих, стресс-протективных, антиоксидантных свойствах гормона в отношении свободно-радикального повреждения ДНК, белков и липидов [13, 14]. Известно, что мелатонин ингибирует выброс адренокортикотропного гормона, изменяя таким образом концентрацию кортизола в крови. Существуют данные о влиянии мелатонина на секрецию предсердного натрийуретического фактора, который отвечает за суточные колебания АД [6, 8]. Мелатонин стимулирует поглощение глюкозы тканями, увеличивает концентрацию аденозинтрифосфата и креатинфосфата и стимулирует депонирование гликогена в тканях [14, 15]. Имеются отдельные сведения об участии гормона пинеальной железы в жировом обмене [16]. В течение последних лет были получены данные, свидетельствующие о широкой распространенности экстрапинеальных МПК. Активный синтез гормона выявлен в апудоцитах ЖКТ, воздухоносных путей, желчного пузыря, коркового слоя почек, яичников, эндометрия и некоторых других органов, а также неэндокринных иммунокомпетентных клетках, среди которых тучные клетки, естественные киллеры, эозинофилы, тромбоциты, эндотелиоциты [5, 9]. Многообразие присущих мелатонину биологических эффектов, а также его антиоксидантные свойства вовлекают этот гормон в патогенез различных заболеваний, особенно ассоциированных с возрастной инволюцией органов и тканей, которая во многом обусловлена изменением метаболизма мелатонина при старении [5, 6, 10]. С увеличением возраста концентрация мелатонина в организме снижается, что в свою очередь влечет изменение ряда метаболических процессов и негативно отражается на функции многих органов и систем. Нарушение суточного ритма секреции мелатонина приводит к значительным изменениям высшей нервной деятельности: различным видам нарушения сна, дистрофии, раздражительности, нарушению памяти и способности концентрировать внимание, к депрессивным расстройствам, сезонным аффективным расстройствам, а также к вегетативной дисфункции [15]. Аномальная стойкость ритма обусловливает нарушение адаптации к смене часовых поясов, в то же время с потерей суточного ритма секреции гормона связывают нарушение адаптивных возможностей организма и развитие синдрома НЦД [6, 17]. Снижение уровня секреции мелатонина выявлено при деменции и нейродегенеративных заболеваниях, ассоциированных с возрастом, таких как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона [18]. Предполагается, что именно снижение антиоксидантной защиты на фоне пониженной продукции мелатонина приводит к активации оксидативного стресса и деструкции нервной ткани при этих заболеваниях. У пожилых и старых людей при приступах головной боли разного генеза отмечалось снижение уровня ночного синтеза мелатонина [7, 18]. В последние годы в ряде исследований у пациентов с различными злокачественными новообразованиями показаны четкие изменения уровня экскреции основного метаболита – 6-сульфатоксимелатонина (6-СОМТ) с мочой, направленность которых зависела как от гистологического типа опухоли, так и от стадии заболевания [5]. В целом, для большинства неопластических процессов характерно снижение уровня ночной экскреции 6-СОМТ с мочой [18, 19]. 89 М Е Л АТ О Н И Н В Ф О Р М И Р О В А Н И И С Е Р Д Е Ч Н О - С О С У Д И С Т Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й , А С С О Ц И И Р О В А Н Н Ы Х С В О З РА С Т О М Выявлено изменение уровня и ритмики секреции гормона при инфекционных процессах, патологии органов ЖКТ, ревматоидном артрите, СД и некоторых других заболеваниях [6, 9, 18]. В отношении сердечно-сосудистой системы в литературе имеются данные о регуляции суточного профиля АД и сократительной функции сердца (снижение уровня АД, частоты сердечных сокращений – ЧСС – и сердечного выброса в ночное время), под влиянием экзогенного введения мелатонина [17, 20]. В экспериментах in vitro и in vivo было показано выраженное вазодилатирующее действие мелатонина за счет его прямого влияния на гладкую мускулатуру сосудов, а также опосредованного мелатонином уменьшения симпатического вазоконстрикторного контроля [8]. Отмечено также нормализующее действие на проницаемость сосудистой стенки, увеличение ее резистентности к повреждающим факторам и улучшение параметров микроциркуляции [6, 17]. Под влиянием курсового перорального приема мелатонина отмечалась стабилизация показателей вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы у пожилых пациентов, которая выражалась в сдвиге симпатовагального балланса вегетативной нервной системы (ВНС) в сторону ее парасимпатической части при контроле показателей вариабельности сердечного ритма (ВСР) у пациентов старшей возрастной группы [21]. Однако были получены доказательства наличия у гормона прямо противоположных – вазоконстрикторных – свойств [6, 22], причем было установлено, что низкие концентрации мелатонина провоцируют сокращение сосудистой стенки, а высокие – ее расслабление. Этот факт объясняется наличием в сосудистой стенке двух функционально различных видов рецепторов. С помощью меченого агониста йодмелатонина и ауторадиографии установлено, что низкие, наномолекулярные концентрации мелатонина запускают МТ1-рецепторы, ответственные за сужение сосудов, а более высокий уровень мелатонина в крови включает вазодилатирующие МТ1-рецепторы [22]. Соотношение МТ1- и МТ2-рецепторов в различных тканях неодинаково. Установлено, например, что коронарные артерии человека экспрессируют преимущественно МТ1-рецепторы. Имеются также данные об активации процессов свободнорадикального окисления на фоне гипермелатонинемии. У больных разного возраста с АГ в сравнении с практически здоровыми людьми соответствующих возрастных групп имеются достоверное повышение уровня и изменение суточной ритмики секреции мелатонина [23]. Автором установлена прямая корреляционная зависимость между степенью нарушений в продукции мелатонина и тяжестью АГ. Наиболее выраженные изменения в экскреции 6-СОМТ определены у пациентов, имеющих среднюю и тяжелую степень АГ, а также у больных пожилого и старческого возраста. Изменения функционального состояния сердечно-сосудистой системы, определяемые по вариабельности сердечного ритма и проявляющиеся преимущественно в усилении симпатических влияний, имеют четкую коррелятивную связь с циркадными показателями суточной продукции мелатонина. На основании этого факта высказано предположение о возможной регуляторной роли мелатонина в отношении суточных колебаний АД при АГ. У больных ИБС уровень продукции мелатонина ночью снижается, особенно низким он становится во время приступа стенокардии [8, 11]. С другой стороны, при ортостатической гипотензии наблюдалось повышение уровней экскреции мелатонина с мочой [6, 7]. 90 М Е Л АТ О Н И Н В Ф О Р М И Р О В А Н И И С Е Р Д Е Ч Н О - С О С У Д И С Т Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й , А С С О Ц И И Р О В А Н Н Ы Х С В О З РА С Т О М Широкое распространение мелатонина в организме и множественность выполняемых гормоном функций с одной стороны [6, 18] и патогенетическое сходство процессов старения и развития полиметаболических нарушений – с другой стороны [4, 24, 25] позволяют предположить существование причинно-следственных взаимосвязей между изменением уровня секреции мелатонина и наличием признаков МС, что может быть особенно актуальным для пациентов пожилого и старческого возраста. Влияние метаболических нарушений на развитие сердечно-сосудистой патологии и смертности было отмечено еще в середине XX в. такими выдающимися отечественными клиницистами, как Г.Ф. Ланг, Л.Л. Мясников, Р.М. Тареев. Однако только в 1988 г. G. Reaven сформулировал концепцию МС как единого симптомокомплекса, состоявшего из четырех основных признаков, в связи с чем синдрому было дано образное определение «смертельный квартет». К 1998 г. появились многочисленные исследования и публикации по данной теме, в результате чего ВОЗ выделила МС в отдельную нозологическую форму. В современной литературе описан полный МС, включающий в себя четыре основных компонента: АГ, висцеро-абдоминальное ожирение, дислипидемию с преимущественным повышением уровня триглицеридов (ТГ) и холестерина липопротеидов низкой плотности (ХС ЛПНП) на фоне гипоальфахолестеринемии и нарушения углеводного обмена (НУО) различной степени выраженности: изолированная тощаковая гипергликемия, нарушение толерантности к глюкозе (НТГ), сахарный диабет (СД) 2-го типа [3, 4, 25], а также неполный МС, представляющий собой патологию на этапе ее формирования [24, 26]. Каждый из компонентов МС является самостоятельным фактором сердечно-сосудистого риска, а их сочетание значительно увеличивает вероятность развития атеросклеротических осложнений и преждевременной смертности, особенно в пожилом возрасте [27, 28]. До настоящего времени нет единого мнения в отношении этиологии, патогенеза и клинического течения заболевания. В большинстве исследований показано развитие МС вследствие тканевой инсулинорезистентности (ИР), некоторые авторы рассматривают эссенциальную АГ и центральный тип ожирения как первопричину заболевания [29, 30]. В последние годы понятие МС дополнено новыми характеристиками, такими как гиперурикемия, гиперкоагуляция, гипофибринолиз, гиперлептинемия, гипертрофия левого желудочка (ГЛЖ), микроальбуминурия, синдром поликистозных яичников, синдром обструктивного ночного апноэ [3, 4, 31]. Доказана роль дисфункции гипоталамических структур головного мозга, нейрогуморальной регуляции, активации симпатической нервной системы (СНС) и патологии эндотелия в формировании полиметаболических нарушений [25, 28]. Большое значение имеет изучение суточных ритмов различных физиологических процессов при МС: в частности, известно, что активация СНС под действием гиперинсулинемии и высокого уровня свободных жирных кислот приводит к нарушению суточного профиля АД с недостаточным снижением его в ночные часы, т. е. к развитию ночной гипертензии [26, 29]. Возрастные изменения в организме оказывают влияние на все звенья патогенеза МС. В связи с высокой распространенностью заболевания у пожилых лиц представляет интерес общность механизмов физиологического старения и 91 М Е Л АТ О Н И Н В Ф О Р М И Р О В А Н И И С Е Р Д Е Ч Н О - С О С У Д И С Т Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й , А С С О Ц И И Р О В А Н Н Ы Х С В О З РА С Т О М развития полиметаболических нарушений, которая заключается в гиперактивации СНС на функциональном и реакций оксидативного стресса на молекулярном уровне [32, 33]. Поскольку в настоящее время необходим поиск новых маркеров МС, возрастает интерес к изучению мелатонина как фактора развития и маркера синдрома у пациентов различного возраста. В нашем исследовании, выполненном в осенне-зимний период на базе Санкт-Петербургской больницы РАН, принимали участие 107 пациентов с МС и 86 человек контрольной группы, которую составили лица без указаний в анамнезе на какую-либо значимую патологию внутренних органов. Все участники исследования принадлежали к трем возрастным категориям: до 60 лет, от 60 до 74 лет, 75 лет и старше. Средний возраст обследуемых составил 60,5±1,2 года; по возрастным группам: 49,1±1,2 года (от 32 до 59 лет); 66,9±0,5 года (от 60 до 73 лет) и 78,1±0,6 года (от 75 до 83 лет). Диагноз МС устанавливался согласно Рекомендациям экспертов Всероссийского научного общества кардиологов по диагностике и лечению метаболического синдрома (второй пересмотр, 2009 г.). Представительство основных и дополнительных компонентов симптомокомплекса у обследованных пациентов было различным по степени выраженности и давности клинических проявлений. Всем пациентам проводилось комплексное клинико-лабораторное, инструментальное обследование. Согласно данным литературы, определение основного метаболита мелатонина – 6-СОМТ – в утренних пробах мочи адекватно отражает ночной синтез гормона [10]. Мочу собирали в отдельную емкость у каждого пациента в течение ночи в интервале между 23.00 и 7.00. Исследование 6-СОМТ в лиофилизированных пробах проводили в Центре биомедицинских исследований Тюбингенского университета (Германия) радиоиммунологическим методом в трех аликвотах мочи с использованием специфических антител к 6-СОМТ, стандартов и радиоактивной метки по йоду, входящих в наборы Stockgrand Ltd (Guilford, Surrey, Великобритания). Полученные данные анализировали с помощью компьютерных программ Statistika 5.0, StatGraphics Plus для Windows 5.0 и ANOVA. Учитывая полиморфизм клинических проявлений МС, а также большой диапазон различий в степени их выраженности, для выявления статистически значимых закономерностей у данной группы пациентов была использована современная информационная система Data Mining («раскопки данных») и ее вариант Deep Data Diver™, ориентированный на поиск логических правил в данных по принципу «если – то» («IF–THEN»; Институт информатики и автоматизации РАН, Санкт-Петербург, автор д-р техн. наук В.А. Дюк, 2004). Анализ полученных данных показал достоверное повышение уровня экскреции 6-СОМТ у большинства пациентов с МС (n=84; 78,5%) по сравнению с контрольной группой (p<0,001). При этом сохранялось возрастное снижение продукции мелатонина у пациентов старше 60 лет (табл. 6.1). По результатам однофакторного дисперсионного анализа выявлена отрицательная корреляция между уровнем экскреции 6-СОМТ и степенью артериальной гипертензии в общей группе обследованных пациентов с МС: 1563,2±114,3 нг/ч при АГ II степени и 1224,5±52,1 нг/ч при АГ III степени (р<0,05), а также у больных моложе 60 лет: 1778,7±174,6 и 1405,1±81,5 нг/ч соответственно 92 М Е Л АТ О Н И Н В Ф О Р М И Р О В А Н И И С Е Р Д Е Ч Н О - С О С У Д И С Т Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й , А С С О Ц И И Р О В А Н Н Ы Х С В О З РА С Т О М Таблица 6.1. Э к с к р е ц и я 6 - С ОМ Т у п а ц и е н т о в с М С и у п р а к т и ч е с к и здоровых лиц в различных возрастных группах Возрастные группы Число пациентов с МС Экскреция 6-СОМТ у пациентов с МС, нг/ч (M±m) Число практически здоровых лиц Экскреция 6-СОМТ у практически здоровых лиц, нг/ч (M±m ) Все лица 107 1322±51 86 749±46** До 60 лет 49 1520±81 37 1008±141*** От 60 до 74 лет 41 1145±62▲ 34 742±107* 75 лет и старше 17 1180±123 15 499±101** Примечание. *– р<0,05; **– р<0,01; ***– р<0,001 – достоверность различий в уровне экскреции 6СОМТ у пациентов с МС и практически здоровых лиц; ▲– р<0,001 – достоверность возрастной динамики уровня экскреции 6-СОМТ. (р<0,001). В то же время для лиц старческого возраста была характерна тенденция к увеличению ночной экскреции 6-СОМТ по мере усиления степени тяжести АГ. У всех обследованных пациентов обнаружена прямая связь между степенью повышения ДАД и увеличением ночной экскреции мелатонина (p<0,05). Практически у всех обследованных больных (n=47, или 90,4%), имеющих различные варианты нарушений углеводного обмена, выявлено достоверное увеличение уровня мелатонина (1526,3±94,8 нг/ч) по отношению к лицам с нормогликемией (1115,9±55,3 нг/ч; р<0,001). При этом у лиц среднего и старческого возраста более высокие значения мелатонина соответствовали начальным проявлениям патологии углеводного обмена: тощаковой гипергликемии и нарушению толерантности к углеводам (2045,0±139,2 нг/ч; р<0,01, и 1650,2±37,1 нг/ч; р<0,05 соответственно) по сравнению с СД 2-го типа (1741,7±122,5 и 1312,8±142,3 нг/ч). Пациентам пожилого возраста присуще было повышение уровня мелатонина (р<0,001) по мере увеличения степени тяжести НУО (рис. 6.1). Выявлена позитивная корреляция между уровнем экскреции 6-СОМТ и концентрацией глюкозы в крови у всех обследованных пациентов (p<0,05) и с учетом возраста: у пациентов до 60 лет (р<0,05), у больных пожилого (р<0,05) и старческого возраста (р<0,01). Анализ полученных данных показал повышение уровня экскреции 6-СОМТ у пациентов с абдоминальным ожирением (АОЖ) в составе МС как в общей группе (р<0,05), так и у лиц среднего (p<0,001) и старческого (p<0,01) возраста (табл. 6.2). В то же время оценка влияния на экскрецию 6-СОМТ степени ожирения без учета характера распределения подкожной жировой клетчатки не выявила какихлибо значимых корреляций. Среди липидных компонентов крови ведущими в отношении гиперэкскреции 6-СОМТ оказались наиболее атерогенные факторы, в частности ЛПНП в общей группе обследованных (р<0,01), а также в среднем (р<0,05) и старческом возрасте (р<0,01). Высокая ночная экскреция 6-СОМТ выявлена также у лиц пожилого возраста с изолированным повышением уровня ЛПНП (1271,5±95,7 нг/ч) в отличие от пациентов с нормальным плазменным уровнем ЛПНП (986,9±92,3 нг/ч; р<0,01). У больных старческого возраста обнаружена выраженная позитивная связь между повышением экскреции 6-СОМТ и степенью гипертриглицери93 М Е Л АТ О Н И Н В Ф О Р М И Р О В А Н И И С Е Р Д Е Ч Н О - С О С У Д И С Т Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й , А С С О Ц И И Р О В А Н Н Ы Х С В О З РА С Т О М 2500 Экскреция 6-СОМТ, нг/ч ** 2000 * *** 1500 *** 1000 500 0 Все пациенты Нет НУО До 60 лет НТГ 60–74 года 75 лет и старше СД 2-го типа Рис. 6.1. Коррелятивная связь между уровнем экскреции 6-СОМТ и характером НУО в составе МС у пациентов трех возрастных групп. *– p<0,1; **– p<0,01; ***– p<0,001 – достоверность различий показателей экскреции 6-СОМТ внутри возрастной группы в зависимости от наличия и типа НУО в составе МС демии: 1306,0±136,7 нг/ч по отношению к 763,5±21,9 нг/ч при нормальном уровне ТГ в плазме крови (р<0,0001). Высокая экскреция 6-СОМТ выявлена также у пациентов с МС, имеющих сочетание гиперхолестеринемии, гипертриглицеридемии и высоких значений ЛПНП (р<0,001). При оценке дополнительных показателей крови выявлена статистически значимая корреляция между степенью повышения концентрации мелатонина и высоким плазменным уровнем мочевой кислоты в общей группе обследованных (р<0,05), а также уровнем гиперфибриногенемии и высоким уровнем 6-СОМТ у пациентов среднего (р<0,03) и пожилого возраста (р<0,03). Обнаружена достоверная отрицательная взаимосвязь между уровТаблица 6.2. Э к с к р е ц и я 6 - С ОМ Т у б о л ь н ы х М С р а з н о г о в о з р а с т а с наличием признаков АОЖ и без него Возрастные группы n Экскреция 6-СОМТ у пациентов с МС и отсутствием АОЖ 6-СОМТ, нг/ч n Экскреция 6-СОМТ у пациентов с МС с признаками АОЖ 6-СОМТ, нг/ч Все пациенты 46 1214,9±73,1 61 1402,5±68,7* До 60 лет 25 1369,0±110,0 24 1676,2±111,8*** От 60 до 74 лет 14 1102,0±94,1 27 1166,9±81,4 75 лет и старше 7 890,6±128,4 10 1381,7±164,5** Примечание. *– p<0,05; **– p<0,001; ***– p<0,001 – достоверность различий уровней экскреции 6-СОМТ внутри возрастной группы в зависимости от наличия или отсутствия АОЖ в составе МС. 94 М Е Л АТ О Н И Н В Ф О Р М И Р О В А Н И И С Е Р Д Е Ч Н О - С О С У Д И С Т Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й , А С С О Ц И И Р О В А Н Н Ы Х С В О З РА С Т О М 2000 Экскреция 6-СОМТ, нг/ч 1800 1600 ** * ** 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Все пациенты До 60 лет Без ПИКС 60–74 года 75 лет и старше С ПИКС Рис. 6.2. Коррелятивная связь между уровнем экскреции 6-СОМТ иналичием постинфарктного кардиосклероза (ПИКС) у пациентов с МС различного возраста. *p<0,05; **p<0,001 – достоверность различий экскреции 6-СОМТ у пациентов с МС с наличием и без ПИКС внутри возрастных групп нем мелатонина и протромбиновым индексом в общей группе больных (р<0,02) и у пациентов старше 60 лет (р<0,05). Нами также получены данные о достоверном повышении ночной экскреции 6-СОМТ на фоне эндотелиальной дисфункции, преобладания активности симпатического отдела ВНС, а также наличия некоторых факторов риска развития метаболических нарушений (курение, раннее начало и большая продолжительность постменопаузального периода у женщин и др.). Как известно, развитие коронарной болезни сердца свидетельствует об осложненном течении МС. Анализ полученных нами данных показал достоверную положительную корреляцию между высоким уровнем экскреции 6-СОМТ и наличием ИБС у всех обследованных пациентов (р<0,05), а также перенесенным в прошлом инфарктом миокарда (ИМ) в общей группе (р<0,05), у больных пожилого (р<0,001) и старческого возраста (р < 0,001). У пациентов моложе 60 лет с наличием постинфарктного склероза на фоне МС также отмечена тенденция к повышению уровня экскреции 6-СОМТ, хотя статистически значимой взаимосвязи между данными показателями в указанной возрастной группе обнаружено не было (рис. 6.2). С помощью инновационной технологии многофакторного анализа данных Deep Data Diver™, основанной на модифицированном аппарате линейной алгебры, удалось выявить наиболее характерные комбинации компонентов МС и его осложнений у пациентов с различным уровнем ночной секреции мелатонина. Обнаружено 9 наиболее значимых компонентов МС, при сочетании которых наблюдались наиболее высокие показатели экскреции 6-СОМТ в общей группе обследованных больных: СД 2-го типа, длительность НУО более 5 лет, наличие АОЖ, ожирение 3-й и 4-й степени, повышение общего ХС (>5,5 ммоль/л), повышение ЛПНП >1000 ед (>4,6 ммоль/л), наличие ГЛЖ, наличие коронарной болезни сердца, пере95 М Е Л АТ О Н И Н В Ф О Р М И Р О В А Н И И С Е Р Д Е Ч Н О - С О С У Д И С Т Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й , А С С О Ц И И Р О В А Н Н Ы Х С В О З РА С Т О М 7 5,7±0,3 Число компонентов МС 6 5 4,1±0,2 4 3 2,5±0,4 2 p<0,001 1 0 Нормальный уровень Умеренное повышение Значительное повышение Экскреция 6-СОМТ, нг/ч Рис. 6.3. Корреляция между уровнем экскреции 6-СОМТ и числом факторов, сочетание которых имеет достоверную связь с уровнем гиперпродукции 6-СОМТ у пациентов с МС несенный ИМ в анамнезе (р≤0,001). Показано, что повышение уровня экскреции 6-СОМТ напрямую связано с количеством составляющих МС (из девяти вышеперечисленных), выявляемых у каждого конкретного пациента (р<0,001; рис. 6.3). В табл. 6.3 представлены выявленные нами при многофакторном анализе наиболее значимые в отношении гиперсекреции мелатонина варианты клинического течения МС с учетом возрастного фактора. В целом у всех обследованных пациентов независимо от возраста наличие полного МС сопровождалось более выраженным повышением ночной экскреции 6-СОМТ. Однако при этом в первой возрастной группе высокая секреция мелатонина отмечена при сочетании меньшего числа составляющих МС (в среднем 3–4), а также, в большинстве случаев, их меньшей степени выраженности и продолжительности, за исключением АОЖ и дислипидемии. Напротив, по мере увеличения возраста более высокие показатели экскреции 6-СОМТ становятся характерными для многокомпонентного МС, состоящего из пяти и более клинических проявлений заболевания на фоне увеличения степени их тяжести и длительности анамнеза отдельных компонентов синдрома, в частности АГ и НУО. Патогенетические механизмы гиперпродукции мелатонина при МС в настоящее время не совсем понятны и требуют дальнейшего изучения. Сегодня обоснование полученных нами результатов можно искать в исследованиях, посвященных изучению роли мелатонина при различных сопряженных с МС сердечно-сосудистых заболеваниях. Представляется интересным наличие общих анатомических структур в головном мозге, отвечающих за центральную регуляцию АД и секрецию мелатонина в эпифизе посредством норадренергических нейронов [7, 11]. Не исключено, что присущее МС повышение симпатического тонуса через активацию сосудодвигательных центров головного мозга приводит как к увеличению АД, так и к повышению секреции мелатонина. Преобладание ночной симпатической гиперактивации у пациентов с АГ и метаболическими нарушениями [26, 34] может 96 М Е Л АТ О Н И Н В Ф О Р М И Р О В А Н И И С Е Р Д Е Ч Н О - С О С У Д И С Т Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й , А С С О Ц И И Р О В А Н Н Ы Х С В О З РА С Т О М Таблица 6.3. Наиболее характерные комбинации компонентов МС, имеющих достоверную положительную корреляцию с в ы с о к и м у р о в н е м э к с к р е ц и и 6 - С ОМ Т , у п а ц и е н т о в разного возраста Возрастные группы Наиболее типичные варианты МС у пациентов с высоким уровнем ночной экскреции 6-СОМТ Все пациенты АГ II–III степени, АОЖ, ГХС, повышение уровня ЛПНП АГ II–III степени, НУО, ГХС, повышение уровня ЛПНП и/или ТГ Дополнительные компоненты МС: повышение протромбинового индекса, низкий циркадианный индекс, ГЛЖ*, избыточное питание До 60 лет АГ отсутствует или I–II степени («стаж» до 5 лет), АОЖ («стаж» более 5 лет), повышение уровня ТГ От 60 лет до 75 лет АГ II, чаще III степени («стаж» более 5 лет), АОЖ, изолированная ГХС или ГХС + повышение уровня ЛПНП, ГЛЖ*, гиподинамия 75 лет и старше АГ II–III степени, АОЖ, НУО, изолированная ГХС, ГЛЖ*, гиподинамия Примечание. *– Наличие ГЛЖ характерно преимущественно для мужчин. быть еще одним фактором, способствующим увеличению экскреции 6-СОМТ именно в ночные часы. Мелатониновые рецепторы широко распространены в организме в структурах головного мозга (мембранные мелатониновые рецепторы в нейросекреторных клетках различных ядер гипоталамуса, рецепторы к мелатонину в нейронах преоптической зоны, лимбической системе, таламусе), в сетчатке глаза и в почках. В связи с этим, а также из-за способности мелатонина к дистантному действию [7, 18] не исключается его самостоятельная роль в регуляции уровня АД в качестве вторичного межклеточного мессенджера. Возможно компенсаторное повышение гормона в ответ на гиперактивацию многих нейрогуморальных факторов, включая компоненты ренин-ангиотензин-альдостероновой системы, вазопрессин, кортизол и др., которая характерна для АГ на фоне метаболических нарушений [25, 27]. Интересной представляется описанная в литературе взаимосвязь между секрецией мелатонина и натрийуретического пептида, который, так же как и мелатонин, отвечает за суточные колебания АД. Однако, по нашему мнению, на уровень экскреции 6-СОМТ при МС оказывает влияние не только степень повышения АД, но и наличие, а также степень выраженности сопутствующих ему расстройств метаболизма. Присутствие мелатониновых рецепторов в печени, а также присущее мелатонину свойство стимулировать поглощение глюкозы тканями и депонирование ее в виде гликогена [35] может обусловливать компенсаторное повышение уровня гормона в ответ на гипергликемию. Известно также, что ИР сопровождается значительной гиперсимпатикотонией и, кроме того, является пусковым фактором реакций окислительного стресса [4, 32, 33]. Учитывая особенности регуляции синтеза и секреции мелатонина, его мощные антиоксидантные и стресс-протективные свойства, можно предположить, что именно гиперсимпатикотония и активация реакций окислительного стресса при МС могут играть центральную роль в компенсаторном (или адаптивном) увеличении продукции мелатонина у пациентов разного возраста с данным симптомокомплексом. Повышение базального 97 М Е Л АТ О Н И Н В Ф О Р М И Р О В А Н И И С Е Р Д Е Ч Н О - С О С У Д И С Т Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й , А С С О Ц И И Р О В А Н Н Ы Х С В О З РА С Т О М уровня секреции мелатонина, а следовательно, и ночной его концентрации в целом, может быть обусловлено повреждением ретино-эпифизарно-неврального пути вследствие развития диабетической полинейроангиопатии и ретинопатии. Корреляция высокой степени гиперсекреции мелатонина и ранних проявлений НУО (тощаковой гипергликемии и НТГ) у большинства обследованных пациентов свидетельствует о возможности определения экскреции 6-СОМТ в качестве раннего диагностического маркера при МС. Одним из факторов повышения уровня мелатонина при абдоминальном типе ожирения и дислипидемии у пациентов с МС может быть наличие гиперлептинемии. Лептин регулирует чувство насыщения на уровне вентромедиального, дугообразного и дорсомедиального ядер гипоталамуса [36, 37]. Стимуляция паравентрикулярного ядра гипоталамуса через богатую сеть аксонов приводит к активации ряда симпатических нервов (почечных, надпочечниковых и висцеральных) и повышению концентрации катехоламинов, преимущественно норадреналина, в плазме крови. Наибольшее содержание в крови лептина, как и мелатонина, наблюдается в ночное время [36]. В условиях гиперинсулинемии гематоэнцефалический барьер становится проницаемым для предшественника мелатонина триптофана и его уровень в ЦНС увеличивается, что приводит к усиленному синтезу серотонина. Установлено, что лептин может увеличивать обратный захват серотонина и отчасти эффекты лептина в снижении массы тела опосредуются через серотонинергическую систему мозга [16]. В литературе описана экспрессия α- и γядерных ретиноидных орфановых рецепторов к мелатонину в адипозной ткани и печени [35]. Предполагается участие их в модуляции метаболизма липидов. Данные ряда авторов свидетельствуют о реализации антиоксидантных свойств мелатонина за счет его участия в подавлении реакций липидной пероксидации и защите клеточных структур от продуктов ПОЛ [14, 15]. На основании этого факта можно предположить компенсаторное увеличение секреции мелатонина в ответ на накопление избыточного количества атерогенных липопротеинов и активацию окислительных процессов при МС. Описанная взаимосвязь высокой экскреции уровня 6-СОМТ с наиболее атерогенными вариантами дислипидемий подтверждает возможность использования мелатонина в качестве маркера степени тяжести нарушений метаболизма липидов при МС. Установлено, что высокий уровень сывороточной мочевой кислоты является независимом фактором риска смерти от сердечно-сосудистых причин [1, 4, 28]. Наличие положительной взаимосвязи между повышенной концентрацией мочевой кислоты в плазме крови и гиперсекрецией мелатонина может указывать на диагностическую ценность последнего как маркера степени тяжести МС и фактора, определяющего прогноз данного заболевания. Согласно литературным данным, высокий уровень фибриногена в крови является провоспалительным острофазовым маркером [25, 32]. Выявленная положительная связь между увеличением экскреции 6-СОМТ и гиперфибриногенемией может свидетельствовать о реакции мелатонина на повышение активности воспалительных процессов на фоне метаболических нарушений, в том числе на уровне сосудистой стенки. В этой ситуации увеличение концентрации мелатонина может осуществляться за счет экстрапинеальной гиперпродукции мелатонина в некоторых неэндокринных иммунокомпетентных клетках, в частности в тучных клетках, естественных киллерах, эозинофильных лейкоцитах, а также тромбоцитах и эндотелиоцитах. 98 М Е Л АТ О Н И Н В Ф О Р М И Р О В А Н И И С Е Р Д Е Ч Н О - С О С У Д И С Т Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й , А С С О Ц И И Р О В А Н Н Ы Х С В О З РА С Т О М В то же время представляются интересными данные литературы о самостоятельном вазоконстрикторном, гипертензивном и прооксидантном действии малых концентраций мелатонина, опосредованном влиянием на МТ1-рецепторы. Возможно, как раз этот патологический «умеренно высокий» уровень эндогенного мелатонина в крови и достигается при МС. Таким образом, нами было выявлено повышение уровня ночной продукции мелатонина, о которой судили по уровню экскреции его основного метаболита 6СОМТ в утренних порциях мочи, у пациентов с МС на фоне сохраняющегося закономерного снижения секреции гормона у лиц пожилого и старческого возраста, обусловленного возрастной инволюцией пинеальной железы. Определена взаимосвязь между гиперсекреций мелатонина и степенью выраженности полиметаболических компонентов синдрома, что также имеет возрастные особенности. Представляется перспективным изучение суточной продукции мелатонина у пациентов с метаболическими сердечно-сосудистыми расстройствами и различными вариантами нарушений дыхания во сне. В пилотном исследовании, проведенном в Санкт-Петербургской больнице РАН [31], обследовано 20 пациентов кардиологического отделения двух возрастных групп (41–60 и 61–75 лет) с синдромом обструктивного апноэ сна (СОАС) и сопутствующими сердечно-сосудистыми заболеваниями (ИБС, АГ, нарушения сердечного ритма) на фоне комплекса метаболических расстройств, составляющих МС. Контрольная группа представлена 30 индивидами соответствующих возрастных групп без признаков СОАС. На первом этапе диагностика СОАС проводилась скрининговым методом компьютерной пульс-оксиметрии, выявляющей периоды десатурации во время сна. Окончательный диагноз устанавливался на основании критериев ASDA (1990). Тяжесть синдрома определялась по шкале оценки сонливости Эпворта (Epworth Sleepiness Scale, ESS) – в исследование включались пациенты, набравшие от 10 до 24 баллов. В определении степени тяжести СОАС также учитывался индекс десатурации, индекс апноэ/гипопноэ и другие параметры кардиореспираторного мониторирования на аппарате фирмы «Инкарт» (Санкт-Петербург). Экскреция деривата мелатонина 6-СОМТ с мочой проводилась ночью между 23.00 и 7.00 и в дневное время – с 7.00 до 23.00. Контроль показателей экскреции 6-СОМТ в группе обследования проводили через 3 дня на фоне начала СРАР-терапии, в основе которой лежит метод создания постоянного положительного давления в дыхательных путях (отсюда происходит название метода лечения СРАР – Continuous Positive Airway Pressure). Было выявлено, что пациенты с СОАС средней и тяжелой степени по сравнению с группой контроля имеют нарушения циркадных ритмов продукции мелатонина, которые проявляются снижением экскреции 6-СОМТ в ночное время при ее повышении в дневные часы (р<0,05). Степень выраженности этих отклонений зависит от тяжести метаболических расстройств и отдельных форм сердечно-сосудистых заболеваний (в том числе наличия нарушений ритма во сне, в частности пароксизмов фибрилляции предсердий), а также от возраста. У пациентов после применения СРАР-терапии на фоне уменьшения признаков тяжести субъективных (по данным анкетирования) и объективных признаков течения как СОАС, так и метаболических сердечно-сосудистых расстройств, ночная экскреция 6-СОМТ не повышается. Однако в дневные часы экскреция 6-СОМТ уменьшается, приближаясь к нормальным значениям. 99 М Е Л АТ О Н И Н В Ф О Р М И Р О В А Н И И С Е Р Д Е Ч Н О - С О С У Д И С Т Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й , А С С О Ц И И Р О В А Н Н Ы Х С В О З РА С Т О М Данное «пилотное» исследование показало необходимость дальнейшего изучения связи различных форм СОАС в сочетании с сердечно-сосудистыми расстройствами с учетом возрастных показателей и биоритмических нарушений, определяемых по уровню мелатонина. По нашему мнению, это позволит оптимизировать диагностику и лечение данной патологии, в том числе с помощью лекарственных препаратов на основе мелатонина в сочетании с проведением адекватной СРАР-терапии. В целом, полученные результаты свидетельствуют о перспективности использования мелатонина в качестве биологического маркера сердечно-сосудистых заболеваний, в первую очередь связанных с нарушением метаболизма. Это позволило бы лучше оценить степень тяжести этих нарушений, а также определить прогноз дальнейшего течения заболевания, особенно в аспекте возраста. Относительная техническая простота методики сбора пробы и определения уровня ночной экскреции 6-СОМТ, а также неинвазивность данного метода обследования делают его доступным для пациентов пожилого и старческого возраста. Л И Т Е Р А Т У Р А 1. Mancia G., Bombelli M., Corrao G. et al. Metabolic syndrome in the Pressioni Arteriose Monitorate E Loro Associazioni (PAMELA) study: daily life bloodpressure, cardiac damage, and prognosis. Hypertension 2007;49:40–7. 2. Чазов Е.И. Снижение смертности от сердечно-сосудистых заболеваний как условие решения демографической проблемы. В кн.: Пути снижения заболеваемости и смертности от сердечно-сосудистых заболеваний: Матер Всерос науч-практ конф Рос кардиол науч-произв комплекса МЗ РФ. М., 2003;3–8. 3. Eckel R.H., Grundy S.M., Zimmet P.Z. The metabolic syndrome. Lancet 2005;365:1415–28. 4. Шевченко О.П., Праскурничий Е.А., Шевченко А.О. Метаболический синдром. М.: Реафарм, 2004;141 с. 5. Анисимов В.Н., Анисимов С.В., Арушанян Э.Н. и др. Мелатонин в норме и патологии. Под ред. Ф.И. Комарова и др. М.: Медпрактика-М, 2004;307 с. 6. Арушанян Э.Б. Уникальный мелатонин (биологические свойства и фармакология). Ставрополь, 2006;399 с. 7. Комаров Ф.И., Рапопорт С.И., Малиновская Н.К. Суточные ритмы в клинике внутренних болезней. Клин мед 2005;83(8):8–12. 8. Sewerynek E. Melatonin and the cardiovascular system. Neuro Endocrinol Lett 2002;1:79–83. 9. Kvetnoy I.M., Ingel I.E., Kvetnaia T.V. et al. Gastrointestinal melatonin: cellular identification and biological role. Neuro Endocrinol Lett 2002;23(2):121–32. 10. Arendt J. Melatonin and mammalian pineal gland. London: Charman and Hall, 1995. 11. Рапопорт С.И., Шаталова А.М. Мелатонин и регуляция деятельности сердечно-сосудистой системы. Клин мед 2001;79(6):4–7. 12. Бутенко Г.М., Лабунец И.Ф., Коркушко О.В. и др. Мелатонин и ритмы функций иммунной и эндокринной систем у пожилых людей. Клин геронтол 2004;12:8–12. 13. Leon J., Acuna-Castroviejo D., Sainz R.M. et al. Melatonin and mitochondrial function. Life Sci 2004;75(7):765–90. 14. Teixeira A., Morfim M.P., de Cordova C.A. et al. Melatonin protects against pro-oxidant enzymes and reduces lipid peroxidation in distinct membranes induced by the hydroxyl and ascorbyl radicals and by peroxynitrite. J Pineal Res 2003;35(4):262–8. 15. Reiter R.J., Tan D.X., Leon J. et al. When melatonin gets on your nerves: its beneficial actions in experimental models of stroke. Exp Biol Med (Maywood) 2005;230(2):104–17. 16. Kershaw E.E., Flier J.S. Adipose tissue as an endocrine organ. J Clin Endocrinol Metab 2004;89(6):2548–56. 17. Заславская Р.М., Шакирова А.Н., Лилица Г.В. и др. Мелатонин в комплексном лечении больных сердечно-сосудистыми заболеваниями. М.: Медпрактика, 2005;191 с. 18. Кветная Т.В., Князькин И.В. Мелатонин: роль и значение в возрастной патологии. СПб.: ВМедА, 2003;92 с. 19. Lenoir V., de Jonage-Canonico M.B., Perrin M.H. et al. Preventive and curative effect of melatonin on mammary carcinogenesis induced by dimethylbenz[a]anthracene in the female SpragueDawley rat. Breast Cancer Res 2005;7(4):R470–R476. 20. Grossman E., Laudon M., Yalcin R. et al. 100 М Е Л АТ О Н И Н В Ф О Р М И Р О В А Н И И С Е Р Д Е Ч Н О - С О С У Д И С Т Ы Х З А Б О Л Е В А Н И Й , А С С О Ц И И Р О В А Н Н Ы Х С В О З РА С Т О М Melatonin reduces night blood pressure in patients with nocturnal hypertension. Am J Med 2006;119(10):898–902. 21. Шатило В.Б., Писарук А.В. Влияние мелатонина на суточные колебания вариабельности сердечного ритма у пожилых людей //2-й ВСР конгр. Геронтол. конф. – http://www.hrvcongress.org/second/conferences/placed/Pisaruk_ Art_Rus.doc. 22. Guardiola-Lemaitre B. Melatoninergic receptor agonists and antagonists: pharmacological aspects and therapeutics perspective. Ann Pharm Fr 2005;63(6):385–400. 23. Репетий Н.Г. К вопросу о значении мелатонина в этиопатогенезе артериальной гипертонии у лиц пожилого возраста. Успехи геронтол 2005;16:105–9. 24. Баллюзек М.Ф. Клинические особенности течения метаболического синдрома в пожилом возрасте. Успехи геронтол 2004;15:96–100. 25. Перова Н.В., Метельская В.А. Метаболические нарушения в патогенезе атеросклероза и методы их коррекции. М., 2008;64 с. 26. Мартынова А.Г., Кодочигова А.И., Киричук В.Ф., Ермолаев А.А. Артериальная гипертензия и масса тела. Решенные и нерешенные проблемы. Клин мед 2005;83(8):32–6. 27. Котовская Ю.В. Метаболический синдром: прогностическое значение и современные подходы к комплексной терапии. Сердце 2005;5:236–42. 28. Galassi A., Reynolds K., He J. Metabolic syndrome and risk of cardiovascular disease: a metaanalysis. Am J Med 2006;119:812–9. 29. Шилов А.М., Авшалумов А.С., Галанова А.С. и др. Ожирение и артериальная гипертония. Обзоры клин кардиол 2009;17:10–7. 30. Rabmouni K., Correia M.L.G., Haynes W.G. et al. Obesity-associated hypertension. New insights into mechanisms. Hypertension 2005;45:9–14. 31. Баллюзек М.Ф., Александрова Л.Н., Гриненко Т.Н. Мелатонин и сердечно-сосудистые расстройства при синдроме обструктивного сонного апноэ. Матер XVIII Рос нац конгр «Человек и лекарство». М., 2011;166–7. 32. Brunner E.J., Hemingway H., Walker B.R. et al. Adrenocortical, autonomic, and inflammatory causes of the metabolic syndrome. Nested casecontrol study. Circulation 2002;106:2659–65. 33. Raha S., Robinson B.H. Метаболическое действие свободных радикалов. Сердце и метаболизм 2005;14:3–8. 34. Wyss J.M., Carlson S.H. The role of the nervous system in hypertension. Curr Hypertens Rep 2001;3(3):255–63. 35. Беленичев И.Ф., Губский Ю.И., Левицкий Е.Л. и др. Регуляция антиоксидантного гомеостаза и системы детоксикации организма гормоном мелатонином. Роль мелатонин-зависимых рецепторов в реализации этой функции. Совр пробл токсикол 2003;2:11–5. 36. Margetic S., Gazzola C., Pegg G.G., Hill R.A. Leptin: a review of its peripheral actions and interactions. Int J Obes Relat Metab Disord 2002;26(11):1407–33. 37. Matsuzawa Y., Funahashi T., Kihara S., Shimomura I. Adiponectin and metabolic syndrome. Arterioscler Thromb Vasc Biol Med 2004;24(1):29–34. 101 Глава 7. СИНДРОМ УСКОРЕННОГО СТАРЕНИЯ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ КАНЦЕРОГЕННЫХ ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В.Н. Анисимов В геронтологической литературе принято различать нормальное (естественное, физиологическое) старение и патологическое (ускоренное, преждевременное) [1, 2]. Физиологическое старение рассматривают как предпосылку долголетия, тогда как ускоренное развитие возрастных изменений в организме способствует формированию ассоциированных с возрастом заболеваний [2,3]. Очевидно, что как эндогенные, так и экзогенные факторы играют важную роль в развитии обоих типов старения. Наследственные болезни преждевременного старения (прогерии) доказывают роль генетических факторов в развитии старения у человека, однако они встречаются чрезвычайно редко [4]. Генетические модификации у лабораторных животных (мутации, выключение и, напротив, инсерция избыточных генов) позволяют как увеличивать продолжительность их жизни, так и существенно укорачивать ее [1, 5, 6]. Однако результаты большинства исследований долгожительства у близнецов свидетельствуют о том, что наследуемость продолжительности жизни у человека на превышает 35–50% [7]. В значительной мере темп старения и продолжительность жизни человека определяются социально-экономическими условиями и образом жизни [2, 8]. Поводом к предпринятому в настоящей статье пересмотру взаимоотношений между факторами окружающей среды и старением послужили два основных обстоятельства. Во-первых, накопились эпидемиологические данные, свидетельствующие о том, что такие факторы среды и образа жизни, как химические канцерогены, воздействие ионизирующей радиации, сменный характер работы или бессонница по ночам в течение многих лет, способствуют развитию широкого спектра ассоциированных с возрастом заболеваний, а не только увеличивают риск рака [1, 9–13]. Во-вторых, в последние годы достигнут значительный прогресс в понимании механизмов нормального старения и роли факторов окружающей среды в возникновении преждевременного старения и ассоциированной с возрастом патологии, включая рак [1]. Радиационное старение Давно известно и довольно хорошо изучено ускорение старения при воздействии ионизирующей радиации на плодовых мух и млекопитающих, в том числе человека [14–20]. Многочисленные исследования в этом направлении позволили выдвинуть концепцию о радиационном старении [14, 18]. Полагают, что лучевое воздействие не ускоряет ход «часов» старения, а просто «переводит» их вперед; другими словами, ионизирующая радиация приводит к одномоментному возрастному сдвигу существенных геронтологических показателей без изменения 102 С И Н Д Р О М У С К О Р Е Н Н О Г О С ТА Р Е Н И Я П Р И В О З Д Е Й С Т В И И К А Н Ц Е Р О Г Е Н Н Ы Х ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ скорости развития возрастных процессов [14, 19]. Ионизирующая радиация является мощным индуктором образования активных форм кислорода (АФК) в тканях организма. Следует отметить, что средние и большие дозы облучения могут быть цитотоксическими, и это приводит к стимуляции продукции провоспалительных цитокинов, развитию фиброза и атеросклероза, тогда как облучение в малых дозах оказывает горметический эффект [21, 22]. Одним из фундаментальных факторов, определяющих репликативное старение клеток, является укорочение теломер [23]. Показана важная роль окислительного стресса в этих процессах [24]. Облучение фибробластов человека низкоэнергетическим источником рентгеновских лучей не приводило к укорочению теломер, тогда как высокоэнергетическое рентгеновское облучение существенно их укорачивало [25]. В экспериментах на мышах с генно-инженерно укороченными на 40% теломерами было показано, что короткие теломеры увеличивают чувствительность к радиации [26]. И.Е. Воробцова и соавт. [27] установили, что у лиц в возрасте от 3 до 72 лет, подвергшихся небольшим дозам радиации во время аварии на Чернобыльской атомной электростанции или при испытаниях атомной бомбы, наблюдается ускоренное увеличение с возрастом стабильных хромосомных аберраций в культурах лимфоцитов крови, тогда как число нестабильных аберраций не изменялось. Полагают, что нестабильность генома играет ведущую роль в многостадийном канцерогенезе и снижении функции тканей при старении [28]. Имеются убедительные доказательства, что высокоэнергетические альфа-излучатели, такие как плутоний или торотраст, индуцируют нестабильность генома, инактивируя репарацию ДНК [29, 30]. Углубленные исследования изменений нейроэндокринной регуляции, возникающих при лучевом старении, свидетельствуют об их определенном сходстве с наблюдаемыми при естественном старении, но первые развиваются существенно раньше, часто более выражены, но существенные качественные различия отсутствуют [14]. В эпидемиологических исследованиях выявлена связь между воздействием ионизирующей радиации и развитием ассоциированных с возрастом заболеваний, таких как рак, сердечно-сосудистые болезни, деменция и СД 2-го типа [12, 31]. Возникновение катаракты рассматривается как один из классических примеров отдаленных последствий воздействия ионизирующей радиации [32]. Ионизирующая радиация может оказывать промотирующее влияние на такие проявления старения в тканях организма, как воспаление и фиброз, которые являются компонентами, к примеру, атеросклероза и артрита [12]. При воздействии радиации, как и при нормальном старении, наблюдается повышение продукции эндотелиальными клетками провоспалительных интерлейкинов (ИЛ) 6 и 10, фактора некроза опухоли α (ФНО α) [33, 34]. Н.В. Алишев и соавт. [9, 10] изучали показатели биологического возраста и темп старения у ликвидаторов последствий радиационных аварий и ветеранов подразделений особого риска (испытателей ядерного оружия, участников войсковых учений с применением атомной бомбы). Было установлено, что у ликвидаторов радиационных аварий и ветеранов указанных подразделений биологический возраст значительно превышает среднепопуляционный стандарт и должный биологический возраст. Авторами также было выявлено сочетание у обследованных иммунодепрессивного и аутоагрессивного состояний, которым придают важную роль в процессах преждевременного старения организма. 103 С И Н Д Р О М У С К О Р Е Н Н О Г О С ТА Р Е Н И Я П Р И В О З Д Е Й С Т В И И К А Н Ц Е Р О Г Е Н Н Ы Х ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Химические канцерогены и старение Способность химических мутагенов и канцерогенов ускорять старение обсуждается в течение многих лет. Еще в 1938 г. Л.Ф. Ларионов [35] описал появление признаков ускоренного старения у мышей, подвергавшихся воздействию полициклических ароматических углеводородов. Неонатальное воздействие 7,12-диметилбенз(а)антрацена (ДМБА) укорачивало продолжительность жизни мышей и сопровождалось преждевременным прекращением эстральной функции, поседением и снижением массы тела [36]. В наших опытах у самок крыс, которым вводили 20-метилхолантрен, наблюдались множественные гормонально-метаболические нарушения, включая прекращение эстральной функции, снижение толерантности к глюкозе и чувствительности к инсулину, свойственные в норме старым животным [37, 38]. Многочисленные данные о влиянии канцерогенов на нервную, эндокринную и иммунную системы, жиро-углеводный обмен и свободнорадикальные процессы, свидетельствующие об ускорении процессов старения в этих системах под их влиянием, обобщены в ряде работ [38–43]. Подобно ионизирующей радиации, химические канцерогены вызывают такие же изменения во внутренней среде организма, как и развивающиеся в процессе естественного старения, но возникают они в более молодом возрасте. При воздействии таких агентов, как ДМБА, N-нитрозометилмочевина (НММ), 1,2-диметилгидразин, диэтилстильбэстрол, обладающих различными механизмами действия и вызывающих опухоли в разных органах, мы наблюдали у крыс однотипные нарушения гормонального жиро-углеводного обмена (нарушение толерантности к углеводам, гиперлипидемию, снижение чувствительности к инсулину и др.), однонаправленные сдвиги в уровне биогенных аминов в гипоталамусе (главным образом, снижение их уровня), повышение порога чувствительности гипоталамуса к гомеостатическому торможению эстрогенами, нарушения эстрального цикла, иммунодепрессию [38]. В ряде работ были представлены доказательства первичности повреждения ДНК в инициации старения, индуцируемого неонатальным введением синтетического аналога тимидина 5-бромодезоксиуридина (БДУ), и приводились данные, свидетельствующие об ускорении старения у животных, подвергшихся такому воздействию [1, 44, 45]. Введение БДУ сопровождается пропорциональным дозе агента увеличением частоты возникновения новообразований как у крыс, так и у мышей. Более того, неонатальное введение БДУ существенно увеличивало чувствительность к канцерогенному эффекту последующего воздействия НММ, ионизирующей радиации, эстрадиола-бензоата, синдрома персистирующего эструса и 12-О-тетрадеканоилфорбол-13-ацетат [44]. Наши данные свидетельствуют о том, что избирательного повреждения ДНК, индуцируемого неонатальным введением БДУ, достаточно для инициации канцерогенеза и ускорения старения [45]. Математическое моделирование процессов старения и канцерогенеза у крыс, подвергшихся воздействию БДУ и НММ, подтвердило выводы, полученные в эксперименте [46]. В исследованиях in vitro были получены доказательства способности БДУ ускорять клеточное старение [47, 48]. В целом результаты этих наблюдений могут служить подтверждением гипотезы о зависимости между уровнем повреждения тканей при мутагенезе и окислительном стрессе и скоростью как старения, так и развития опухолей. 104 С И Н Д Р О М У С К О Р Е Н Н О Г О С ТА Р Е Н И Я П Р И В О З Д Е Й С Т В И И К А Н Ц Е Р О Г Е Н Н Ы Х ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Курение и старение Длительная экспозиция к табачному дыму вызывала увеличенную продукцию свободных радикалов и появление признаков ускоренного старения у крыс [49] и людей [50]. На основании анализа данных по эффектам курения у людей высказывается точка зрения, что у курильщиков наблюдаются признаки ускоренного старения, и их биологический возраст к моменту смерти больше, чем у некурящих [51]. Сокращение продолжительности жизни курильщиков обусловлено более частым и ранним развитием типичных связанных с возрастом болезней, таких как рак и сердечно-сосудистые заболевания. Подсчитано, что смола сигаретного дыма содержит более 1017, а летучая фаза – более 1015 cвободных радикалов на 1 мг. Наряду с повреждением тканей свободными радикалами, табачный дым поражает систему антиоксидантной защиты, снижая, в частности, содержание селена и цинка. Истощение этих систем увеличивает темп старения. Мутагены и канцерогены табачного дыма повреждают ДНК, в том числе митохондриальную ДНК, что ведет к дефектам в системе передачи кислорода и окислительному стрессу. Накопление мутаций вызывает клеточную трансформацию, а стимуляция пролиферации, вызываемая компонентами табачного дыма, оказывает эффект, промотирующий опухолевый рост. Стимуляция пролиферации способствует также клеточному старению. В пользу предположения об ускорении клеточного старения под влиянием табачного дыма свидетельствует также укорочение теломер в клетках легких и лимфоцитах курильщиков по сравнению с некурящими. В фибробластах легких курильщиков отмечена повышенная экспрессия маркеров старения, включая β-галактозидазу. Подобные изменения могут способствовать возникновению заболеваний легких, связанных с возрастом. Развитие атеросклероза у курильщиков стимулирует отложение в интиме сосудов кадмия, содержащегося в табачном дыме. Характерные для старения нарушения вазомоторной функции могут быть обусловлены уменьшением содержания в организме окиси азота (NO) в результате его превращения в пероксинитрит при действии супероксидных радикалов сигаретного дыма. Это является одной из причин более раннего развития у курильщиков ИМ, инсульта, заболеваний периферических сосудов, эректильной дисфункции и сосудистой деменции. Для курильщиков также характерны более ранние возрастные нарушения эндокринной системы (менопауза из-за снижения уровня эстрогенов), снижение фертильности, остеопороз (из-за уменьшения эстрогенной функции, нарушения баланса кальция и витамина D, оксидативного стресса), старение кожи (морщины, вызванные нарушением кровоснабжения), дегенерация сетчатки глаза, цереброваскулярная дисфункция. Таким образом, курение вызывает изменения в организме, сходные с наблюдаемыми при старении. Скорее всего, это связано с общей интоксикацией организма компонентами табачного дыма, которая ведет к постепенному нарушению систем гомеостаза, происходящему и при физиологическом старении [51–54]. Ожирение и ассоциированные с возрастом заболевания По современным представлениям, алиментарное ожирение, которое в наши дни носит характер пандемии, ассоциируется с повышенным риском смерти, за105 С И Н Д Р О М У С К О Р Е Н Н О Г О С ТА Р Е Н И Я П Р И В О З Д Е Й С Т В И И К А Н Ц Е Р О Г Е Н Н Ы Х ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ болеваемости и ускоренным старением [43, 55, 56]. У молодых людей в возрасте от 25 до 34 лет с индексом массы тела >40 кг/м2 отмечают 10-кратное увеличение риска смерти по сравнению со сверстниками, имеющими нормальную массу тела [57]. Это превышение риска смертности снижается с возрастом, хотя и наблюдается даже у лиц старше 65 лет. Среди сердечно-сосудистых нарушений, ассоциированных с ожирением, хорошо документированы такие, как АГ, ИМ, инсульты [56]. Частота СД 2-го типа и МС также существенно увеличена у лиц с ожирением [56, 58]. Ожирение увеличивает риск деменции [59] и рака, прежде всего молочной железы и эндометрия, а также толстой кишки, почек и многих других локализаций [60]. Указывают, что при ожирении увеличена частота стеатоза печени, приводящего к ее дисфункции и циррозу, нарушена функция легких, часто развиваются апноэ во время сна и астма, остеоартриты, желчнокаменная болезнь, возникают проблемы с фертильностью, беременностью и родами, увеличивается частота депрессий и суицидов [56]. Световой режим, старение и возрастная патология Изобретение более ста лет назад электричества и искусственного освещения кардинально изменило как световой режим, так и продолжительность воздействия света на человека. Воздействие света в ночное время, часто называемое световым загрязнением, увеличилось и стало существенной частью современного образа жизни, что сопровождается множеством серьезных расстройств поведения и состояния здоровья, включая сердечно-сосудистые заболевания и рак [61–63]. В настоящее время общее количество рабочих, имеющих ночную работу или работу по сменам, достигает 15–20% от общего количества работающих в США и большинстве стран Европейского Союза [64, 65]. Очевидные проблемы со здоровьем среди сменных рабочих включают нарушения сна, желудочно-кишечные заболевания, увеличение случаев сердечно-сосудистых заболеваний, нарушение метаболизма и толерантности к липидам, рост числа случаев развития СД [63, 65–68]. Имеются доказательства того, что МС, который проявляется ожирением, высоким уровнем ТГ и ХС ЛПНП, гипертензией, сниженными фибринолитической активностью крови и толерантностью к глюкозе, является также фактором риска возникновения злокачественных опухолей [43]. Cообщают о гораздо большем количестве смертей от злокачественных новообразований у сменных рабочих, которые работали на производстве не менее 10 лет, по сравнению с рабочими, занятыми только в дневные смены [69]. В эпидемиологических исследованиях установлено, что длительная работа в вечернее и ночное время существенно увеличивает риск развития рака молочной железы, эндометрия, толстой кишки, лимфоидной ткани и предстательной железы [62, 70–73]. У медсестер, длительно работающих в ночные смены, был обнаружен сниженный уровень мелатонина и повышенный уровень эстрогенов в крови. Существенный риск развития рака имели летный состав авиалиний и женщины, работающие в ночные смены. Таким образом, механизмы, лежащие в основе увеличенного риска возникновения рака среди ночных рабочих и летных экипажей, возможно, схожи. Вероятно, нарушение циркадианных ритмов и вынужденное воздействие света в ночное время приводят к уменьшению выработки мелатонина, являющегося основным 106 С И Н Д Р О М У С К О Р Е Н Н О Г О С ТА Р Е Н И Я П Р И В О З Д Е Й С Т В И И К А Н Ц Е Р О Г Е Н Н Ы Х ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ биологическим блокатором развития злокачественных новообразований [62, 73–75]. Рабочая группа Международного агентства по изучению рака признала сменную работу возможно канцерогенной для человека (группа 2А) [13]. Имеются наблюдения, что воздействие света ночью укорачивает продолжительность менструального цикла у женщин с длинным (более 33 дней) циклом. Около 60% медицинских сестер с регулярным менструальным циклом и постоянными ночными сменами имели менструальный цикл короче 25 дней [76]. Примерно 70% обследованных медицинских сестер жаловались на редкие или частые дисменореи [77]. Согласно гипотезе «циркадианной деструкции», воздействие света в ночные часы нарушает эндогенный суточный ритм, подавляет ночную секрецию мелатонина, что приводит к снижению его концентрации в крови [73]. Было установлено, что удаление эпифиза в молодом возрасте приводит к существенному уменьшению продолжительности жизни лабораторных грызунов по сравнению с контролем [78]. Циркадианный ритм весьма важен не только для временной организации физиологических функций организма, но и для продолжительности его жизни. Установлено, что с возрастом нейронная активность СХЯ гипоталамуса снижается, при этом при содержании в условиях постоянного освещения эти нарушения развиваются быстрее [61]. В ряде работ было показано, что нарушение фотопериодов может приводить к существенному уменьшению продолжительности жизни животных разных видов [62, 79–84]. При содержании грызунов в условиях постоянного освещения (24 ч в сутки) у них развивается синдром персистирующего эструса. В физиологических условиях этот синдром развивается в более позднем возрасте (у крыс – обычно между 15 и 18 мес жизни) и затем переходит в анэструс, который является физиологическим эквивалентом менопаузы у женщин. В яичниках у крыс с персистирующим эструсом обнаруживают фолликулярные кисты и гиперплазию тека-ткани яичника, в них отсутствуют желтые тела [61, 80, 84–87]. Вместо циклической продукции гонадотропинов, пролактина, эстрогенов и прогестерона, характеризующей нормальный репродуктивный период, эти гормоны секретируются ациклически, что приводит к гиперпластическим процессам в молочных железах и матке. Установлено, что постоянное освещение приводит к увеличению порога чувствительности гипоталамуса к ингибирующему действию эстрогенов у самок крыс [88]. Этот механизм является ключевым в старении репродуктивной системы, как у самок крыс, так и у женщин [43, 88, 89]. У крыс, содержащихся при постоянном освещении, обнаруживаются снижение толерантности к глюкозе и чувствительности к инсулину, глюкозурия, накопление висцерального жира и другие проявления МС [79, 84]. Снижение толерантности к глюкозе, повышение уровня общих липидов, неэстерифицированных жирных кислот и ХС, перераспределение фракций свободного и связанного инсулина наблюдалось у пинеалэктомированных животных [61]. МС, проявляющийся ожирением, гиперлипидемией, гиперлептинемией, печеночным стеарозом, гипергликемией и гиперинсулинемией, обнаруживался у гомозиготных мышей с мутацией гена Clock [90]. Показано, что постоянное освещение приводит к ускоренному старению эпифиза [91] и угнетению продукции им мелатонина [62]. Итак, воздействие света ночью приводит к ановуляции и ускорению связанного с возрастом выключения репродуктивной функции у грызунов и к дисменорее у женщин. Воздействие постоянного освещения увеличивает ПОЛ в тканях 107 С И Н Д Р О М У С К О Р Е Н Н О Г О С ТА Р Е Н И Я П Р И В О З Д Е Й С Т В И И К А Н Ц Е Р О Г Е Н Н Ы Х ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ животных и уменьшает общую антиокислительную и супероксиддисмутазную активность [84, 92]. Было установлено, что количество спонтанных опухолей и обусловленных ими смертей у крыс и мышей разных линий, содержавшихся при постоянном освещении, значительно больше, чем мышей этой же линии, содержавшихся при обычном режиме освещения [62, 93]. Развитие гиперпластических процессов и мастопатий было зарегистрировано у 78–88% самок крыс через 7 мес после начала воздействия постоянного освещения [86]. Воздействие постоянного освещения у трансгенных мышей-самок HER-2/neu сопровождалось увеличением множественности аденокарцином молочной железы по сравнению с группой стандартного освещения [82]. Следует отметить, что эффект постоянного освещения был пропорционален интенсивности освещения. Таким образом, есть основания полагать, что у крыс-самок, подвергнутых длительному постоянному освещению или находящихся в условиях естественного нарушения светового режима, темп старения более высокий, чем у животных, находящихся в условиях фиксированного чередования света и темноты. В многочисленных экспериментах, выполненных на лабораторных грызунах, убедительно показано, что постоянное освещение оказывает промотирующее влияние на развитие новообразований разных локализаций, индуцируемых различными химическими канцерогенами, а также рост перевиваемых опухолей [61, 62, 84]. У лабораторных крыс и мышей синдром постоянного эструса, который в норме завершает репродуктивный период жизни и эквивалентен климактерическому периоду у женщин, может быть, наряду с постоянным освещением, индуцирован многими методами, такими как неонатальное введение половых гормонов, субтотальная кастрация, ортотопическая пересадка яичника овариэктомированному животному, рентгеновское облучение, смазывание яичника йодом или фенолом и др. Вне зависимости от метода индукции при синдроме постоянного эструса у крыс развиваются признаки преждевременного старения и увеличение частоты новообразований [38]. Следует отметить, что признаки интенсифицированного старения свойственны пациенткам с синдромом Штейна–Левенталя (синдромом склерокистозных яичников), обычно выявляемом в период полового созревания. У них наблюдается двустороннее склерокистозное увеличение яичников, связанное с утолщением белочной капсулы яичника, механически препятствующим разрыву созревшего фолликула, т. е. овуляции. В таких яичниках находят фолликулярные кисты и гиперплазию тека-ткани. У пациентов имеют место ановуляция, стерильность, гирсутизм, гиперлипидемия, снижение толерантности к глюкозе, гиперинсулинемия, ожирение, гипертензия и увеличенная частота рака молочной железы и эндометрия [39, 43]. Канцерогенное старение: возможные механизмы В табл. 7.1 представлены сведения о динамике изменений, развивающихся в организме млекопитающих в процессе нормального старения и ускоренного старения, вызванного воздействием различных факторов окружающей среды и образа жизни. Можно видеть, что имеет место значительное сходство этих изменений на всех уровнях интеграции – молекулярном, клеточном, тканевом, системном и популяционном. 108 109 ↑ ↓ ↑ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↑ ↑ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↑ ↑ ↑ ↓ Частота ановуляции Репродуктивная функция Уровень Дексаметазоновой тест Устойчивость к стрессу Физическая выносливость Толерантность к глюкозе Чувствительность к инсулину Уровень инсулина в сыворотке крови Уровень ХС ЛПНП в крови Количество жира в теле Т-клеточный иммунитет ↑ ↑ ↑ ↑ Порог чувствительности гипоталамуса к торможению стероидами Клональная пролиферация клеток ↓ ↓ Уровень катехоламинов в гипоталамусе Тканевый и клеточный уровень ↓ химические ↓ Системный уровень Старение ↑ ↓ ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↑ ↓ ↑ ↑ ↓ ↓ ↑ ↓ ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↑ ↓ ↑ ↑ ↓ ↓ Канцерогенные факторы ионизирующая гормоны* радиация ↑ ↓ ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↑ ↓ ↑ ↑ ↓ ↓ постоянное освещение Динамика изменений, развивающихся в организме в процессе старения и при канцерогенезе Ночной уровень и ритм выработки мелатонина Показатели Таблица 7.1. С И Н Д Р О М У С К О Р Е Н Н О Г О С ТА Р Е Н И Я П Р И В О З Д Е Й С Т В И И К А Н Ц Е Р О Г Е Н Н Ы Х ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ↓ ↑ ↓ ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↓ ↓ ↑ ↑ Межклеточные контакты Уровень ростовых факторов Биоэнергетика клетки Ангиогенез Число латентных опухолевых клеток Число пострепликативных клеток ↑ ↑ ↑ ↓ ↑ ↑ ↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↓ ↑ ↑ ↓ ↓ ↑ ↑ ↑ Генерация активных форм кислорода Образование 8-оксо-дезоксигуанозина Образование аддуктов ДНК Эффективность репарации ДНК «Ошибки» в синтезе ДНК Гипометилирование ДНК Длина теломер Активность теломеразы Нестабильность генома Гликирование белков (AGE-продукты) «Ошибки» в синтезе белков Молекулярный уровень ↓ химические ↓ Старение Апоптоз Показатели 110 ↑ ↑ ↑ ↑ ↓ ↑ ↑ ↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↓ ↑ ↓ ↓ ↑ ↑ ↑ ? ? ↑ ↑ ↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↓ ↑ ↓ ↓ Канцерогенные факторы ионизирующая гормоны* радиация ? ? ? ? ? ? ? ? ↑ ↑ ↑ ↑ ↓ ↑ ↓ ↓ постоянное освещение С И Н Д Р О М У С К О Р Е Н Н О Г О С ТА Р Е Н И Я П Р И В О З Д Е Й С Т В И И К А Н Ц Е Р О Г Е Н Н Ы Х ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ↑ ↓ ↑ ↑ ↑ ↓ ↑ ↑↓ Частота хромосомных аберраций Экспрессия часовых циркадианных генов Активация онкогенов Мутации в р53 и Rb 111 ↑ ↑ ↑ ↓ ↑ ↑ ↑ ↓ Хронические воспалительные процессы Катаракта Смертность Продолжительность жизни ↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↓ ↑ ↑ ↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ? ↑ ↑ Канцерогенные факторы ионизирующая гормоны* радиация ↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ? ↑ ↓ ↑ ↑ постоянное освещение Примечание. *– индукция синдрома постоянного эструса/синдром склерокистозных яичников. ↑ – увеличение или усиление показателя; ↓ – уменьшение или ослабление показателя; ? – данные отсутствуют. ↑ ↑ ↑ ↑ Рак МС/СД 2-го типа ↑ ↑ Сердечно-сосудистые заболевания Популяционный уровень ↑ химические ↑ Старение Частота мутаций Показатели С И Н Д Р О М У С К О Р Е Н Н О Г О С ТА Р Е Н И Я П Р И В О З Д Е Й С Т В И И К А Н Ц Е Р О Г Е Н Н Ы Х ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ С И Н Д Р О М У С К О Р Е Н Н О Г О С ТА Р Е Н И Я П Р И В О З Д Е Й С Т В И И К А Н Ц Е Р О Г Е Н Н Ы Х ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В соответствии со свободнорадикальной теорией старения при различных окислительных процессах, происходящих в организме (главным образом в митохондриях), генерируются свободные радикалы, вызывающие многообразные повреждения в макромолекулах (нуклеиновых кислотах, белках и липидах), приводящие к их повреждению и старению [94]. Эта теория объясняет не только механизм самого старения, но и возникновение многочисленных связанных с ним патологических процессов, включая нейродегенеративные заболевания, атеросклероз и рак [1, 94]. В последние годы получено много данных, подтверждающих роль повреждений ДНК, вызванных АФК, образующимися при эндогенных стрессах, в механизмах старения и рака. Эти механизмы включают окислительное повреждение ядерной и митохондриальной ДНК и ее репарацию, укорочение теломер и связанное с ним клеточное старение [24, 95, 96]. Несомненно, старение способствует накоплению мутаций в соматических клетках, часть из которых существенны для инициации канцерогенеза в тканяхмишенях [97, 98]. Полагают, что определенные типы повреждения ДНК и несоответствующие мутагенные сигналы могут быть причиной приобретения клетками старческого фенотипа [99, 100]. Такой фенотип клетка может приобрести при воздействии многих потенциально онкогенных стимулов. Эти данные позволили автору предположить, что клеточное старение является надежным механизмом самосохранения клеток от злокачественной трансформации [99, 100]. Несмотря на то что клеточное старение и другие защитные механизмы препятствуют канцерогенезу, возрастное увеличение частоты рака у млекопитающих практически неотвратимо (в отсутствие специальных воздействий). Было описано более быстрое увеличение накопления с возрастом хромосомных аберраций в печени короткоживущих мышей линии А по сравнению с долгоживущими мышами C57BL/6 [101]. У короткоживущих мышей линий BDF1, SAMP6/Tan и A/J наблюдали быстрое увеличение с возрастом частоты обнаружения микроядрышек в ретикулоцитах, тогда как у долгоживущих мышей линий ddY, CD-1, B6C3F1, SAMR1 и MS/Ae возрастное увеличение частоты выявления спонтанных микроядрышек было не столь выражено [102]. Трансгенные и нокаутные мышиные модели, характеризующиеся укороченной или увеличенной продолжительностью жизни, дают уникальную возможность оценить роль генов, вовлеченных в процесс старения, в механизмах развития возрастной патологии, включая рак [1, 5, 6]. Долгоживущие мутантные карликовые мыши Эймса и нокаутные по гену р66shc-/- мыши были более резистентны к окислительным повреждениям ДНК, чем мыши дикого типа, тогда как у мышей линии SAMP с ускоренным старением наблюдаются увеличение генерации АФК кислорода [103], увеличение частоты повреждений ДНК и соматических мутаций по сравнению с линией SAMR, устойчивой к старению [104]. Трансгенные мыши с избыточной экспрессией гена MGMT более устойчивы к алкилирующим агентам [1], тогда как мыши c дефицитом этого гена или нокаутные по гену Parp-/- демонстрируют проявления ускоренного старения и более чувствительны к спонтанному или индуцированному воздействием алкилирующих агентов и ионизирующей радиации канцерогенезу [105–107]. Не было обнаружено значительных различий в мутационном спектре и частоте мутаций между мышами р53-/- и р53+/+ [108], в то время как частота спонтанных опухолей у нокаутных р53-/- мышей была существенно большей, 112 С И Н Д Р О М У С К О Р Е Н Н О Г О С ТА Р Е Н И Я П Р И В О З Д Е Й С Т В И И К А Н Ц Е Р О Г Е Н Н Ы Х ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ чем у мышей дикого типа [109]. Дефицитные по гену щелевых контактов Сх32-/мыши имеют исключительно высокую чувствительность к спонтанному и химически индуцированному канцерогенезу [110]. Мыши с дефектом гена пигментной ксеродермы группы А (ХРА) со сниженной эксцизионной репарацией нуклеотидов имеют более чем в 1000 раз увеличенный риск развития индуцируемого ультрафиолетовым облучением рака кожи, а также увеличенную чувствительность внутренних органов к мутагенезу и развитию рака после воздействия химическими канцерогенами [111]. Однако частота спонтанных опухолей у этих мышей была сравнительно низкой – только 15% – и развивались опухоли только в возрасте старше 18 мес [111]. Заметим, что скорость накопления с возрастом соматических мутаций значительно варьирует в различных тканях мышей [112]. Известно довольно большое число доброкачественных или высокодифференцированных и отвечающих на регулирующие сигналы опухолей, в которых выявляют много потенциально онкогенных мутаций, и это позволяет предположить, что тканевое микроокружение может подавлять экспрессию многих злокачественных фенотипов [99, 100]. Полагают, что репликативное клеточное старение играет определенную роль в старении всего организма. Стареющие клетки с нарушенной функцией накапливаются в тканях с возрастом и повреждают микроокружение [99, 100]. Таким образом, накопление мутаций вместе с накоплением репликативно старых клеток, по мнению этих авторов, приводит к увеличению риска развития рака, что является существенной характеристикой процесса старения млекопитающих. В соответствии с многостадийной моделью канцерогенеза число клеток, подвергшихся частичной трансформации, должно увеличиваться с возрастом. Доказательства в пользу такой точки зрения были суммированы нами ранее [1, 5, 38, 40, 41]. Предполагалось, что большинство генов, определяющих развитие злокачественных опухолей, являются генами, контролирующими клеточную пролиферацию и гибель клеток непосредственно, действуя как своеобразные «сторожа» («gatekeepers»). В последние годы стало понятно, что гены, которые поддерживают интеграцию и стабильность генома (гены репарации ДНК) и являются «смотрителями» («caretakers»), возможно, даже чаще приводят к возникновению рака. Гены-«сторожа» прямо регулируют рост опухолей, обычно подавляя его. Инактивация этих генов определяет тканеспецифическое распределение рака. Наоборот, инактивация генов-«смотрителей» приводит к нестабильности генома, в результате чего увеличивается частота мутации всех генов, включая гены-«сторожа» [113]. Однако, несмотря на всю привлекательность этой классификации, она представляется сверхупрощением реальной ситуации. Например, дефект гена репарации ДНК MSH2 приводит к развитию лишь очень небольшой части случаев рака толстой кишки и не имеет места в других типах рака человека. В то же время нарушения функции генов р53 и Rb наблюдаются в 80–90% всех случаев рака. Важную роль в промоции и прогрессии опухолей играют гены, участвующие в метаболизме и росте тканей, и гены иммунной передачи сигналов, такие как GH, IGF-1, APO E, TCR и др. Эти гены действуют как «гомеостатические». Имеющиеся данные показывают, что все типы генов включены в контроль как опухолевого роста, так и старения. Мыши с выключенным геном теломеразы предоставляют нам возможность понять значение существенного укорочения теломер для всего организма. Выживаемость таких мышей (mTR-/-) драматически уменьшается с возрастом, и у них 113 С И Н Д Р О М У С К О Р Е Н Н О Г О С ТА Р Е Н И Я П Р И В О З Д Е Й С Т В И И К А Н Ц Е Р О Г Е Н Н Ы Х ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ высока частота выявления злокачественных новообразований (главным образом, лимфом и тератокарцином) по сравнению с диким типом [114]. Имеются указания, что выраженный иммунодефицит ответствен за плохое состояние здоровья и гибель этих мышей [115]. Эксперименты с мышами с выключенной теломеразой показывают, что связанный с теломерой и регулируемый р53 кризис способствует канцерогенезу, стимулируя нестабильность хромосом [116]. Различия в длине теломер и их регуляции могут оказывать существенное влияние на спектр и цитогенетическую характеристику возникающих при старении опухолей [116]. Трансфекция теломеразы мышам поздних поколений с выключенной теломеразой (Tert-/-), у которых укорочены теломеры и имеют место выраженные пролиферативные патологические процессы, восстанавливая у них теломеразную активность, позволяет им избежать хромосомной нестабильности и преждевременного старения [117]. Для оценки возможного риска экспрессии теломеразы в соматических клетках взрослых животных были «сконструированы» трансгенные мыши K5-Tert [118]. У этих мышей наблюдалась суперэкспрессия теломеразы в многослойных эпителиях, у них быстро заживали раны и была увеличена частота развития спонтанных и индуцируемых канцерогенами опухолей. При этом наблюдались снижение частоты некоторых ассоциированных с возрастом дегенеративных заболеваний и увеличение максимальной продолжительности жизни [119]. Таким образом, сверхэкспрессия теломеразы увеличивает продолжительность жизни и риск развития опухолей. В.М. Дильман [39] предложил термин «канкрофилия» для обозначения совокупности гормонально-метаболических и иммунных нарушений, развивающихся при старении («метаболическая иммунодепрессия»), при воздействии канцерогенов и способствующих канцерогенезу факторов. Следует подчеркнуть, что эти нарушения возникают задолго до обнаружения опухолей. Интересное развитие этих представлений получило в работах по так называемому про-раковому микроокружению [100, 120–122]. Этот синдром включает увеличение клеточной пролиферации наряду со снижением клеточной гибели, переключение на гликолитический метаболизм, экстрацеллюлярный протеолиз, увеличенный ангиогенез и вазорелаксацию, что создает условия для достаточного снабжения клетки питанием, но ограничивает иммунный клеточный контроль [121]. Заключение Очевидно, что старение и канцерогенез представляют собой сложные взаимосвязанные многостадийные процессы. Разнообразные факторы окружающей среды могут оказывать на них существенное модифицирующее, прежде всего ускоряющее действие. Это действие проявляется на всех уровнях интеграции: на молекулярном, клеточном, тканевом, органном, системном, организменном и популяционном. Анализ имеющихся данных свидетельствует о значительном сходстве проявлений ускоренного старения при воздействии разных по природе канцерогенных факторов, что позволяет предположить существование у млекопитающих универсального патогенетического механизма, неспецифически реализующего синдром ускоренного старения. 114 С И Н Д Р О М У С К О Р Е Н Н О Г О С ТА Р Е Н И Я П Р И В О З Д Е Й С Т В И И К А Н Ц Е Р О Г Е Н Н Ы Х ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Л И Т Е Р А Т У Р А 1. Анисимов В.Н. Молекулярные и физиологические механизмы старения: В 2-х т. 2-е изд., перераб. и доп. СПб.: Наука, 2008;1:481 с.; Т.2:434 с. 2. Коркушко О.В., Шатило В.Б. Ускоренное старение и пути его профилактики. Буковинский мед вестн 2009;13(4):153–8. 3. Дильман В.М. Канцерогенное старение. Вестн АМН СССР 1988;7:86–9. 4. Михельсон В.М. Наследственное преждевременное старение человека. Клин геронтол 1996;4:4–10. 5. Anisimov V.N. Aging and cancer in transgenic and mutant mice. Front Biosci 2003;8:S883–S902. 6. De Magalhaes J.P., Cabral J.A.S., Magalhaes D. The influence of genes on the aging process of mice: a statistical assessment of the genetic of aging. Genetics 2005;265:265–74. 7. Finch C.E. Longevity, senescence, and the genome. Chicago: Univ Chicago Press, 1990;922 p. 8. Schulz-Aellen M.-F. Aging and human longevity. Boston: Birkhauser, 1997;283 p. 9. Алишев Н.В., Свистов А.С., Рыжман Н.Н. и др. Показатели биологического возраста и ускоренное старение у ликвидаторов последствий радиационных аварий. Успехи геронтол 2006;18:110–24. 10. Алишев Н.В., Цыган В.Н., Драбкин Б.А. и др. Психоэмоциональный стресс и соматические заболевания у ветеранов подразделений особого риска. Успехи геронтол 2008;21:108–23. 11. Anisimov V.N., Sikora E., Pawelec G. Relationships between cancer and aging: multilevel approach. Biogerontology 2009;10:323–38. 12. Richardson R.B. Ionizing radiation and aging: rejuvenating an old idea. Aging 2009;1:887–902. 13. Straif K., Baan R., Grosse Y.et al. Carcinogenicity of shift-work, painting, and firefighting. Lancet Oncol 2007;8:1065–6. 14. Александров С.Н. Патогенез сокращения продолжительности жизни облученных биологических объектов. В кн.: Проблемы радиационной геронтологии (Особенности возрастных изменений облученного организма). Под ред. С.Н. Александрова. М.: Атомиздат, 1978;192–207. 15. Зайнуллин В.Г., Москалев А.А. Радиоиндуцированное изменение продолжительности жизни лабораторных линий Drosophila melanogaster. Генетика 2001;37:1304–6. 16. Москалев Ю.И. Отдаленные последствия воздействия ионизирующих излучений. М.: Медицина, 1991;464 с. 17. Потапенко А.И., Рудаковская Е.Г., Акифьев А.П. Экспериментальный подход к анализу клеточного и молекулярного субстрата старения: влияние 5-бром-2'-дезоксиуридина на продолжительность жизни и поведение D. Melanogaster. Онтогенез 1998;28:680–6. 18. Alexandrov S.N. Late radiation pathology of mammals. Fortschritte der Onkologie. Bd 6. Berlin: AkademikVerlag, 1982. 19. Sacher G.A. Life table modification and life prolongation. In: Handbook of the biology of aging. Finch C.E., Hayflick L., eds. New York: Van Nostrand Reinhold, 1977;582–638. 20. Upton A.C. Ionizing radiation and aging. Gerontologia 1960;4:162–76. 21. Azzam E.I., Little J.B. The radiation-induced bystander effect: evidence and significance. Hum Exp Toxicol 2004;23:61–5. 22. Trosko J.E., Chang C.C., Upham B.L., Tai M.H. Low-dose ionizing radiation: induction of differential intracellular signaling possibly affecting intercellular communication. Radiat Environ Biophys 2005;44:3–9. 23. Оловников А.М. Принцип маргинотомии в матричном синтезе полинуклеотидов. Докл АН СССР 1971;201:1496–9. 24. Von Zglinicki T. Oxidative stress shortens telomeres. Trends Biochem Sci 2002;27:339–44. 25.Sgura A., Antoccia A., Berardinelli F. et al. Telomere length in mammalian cells exposed to low- and high-LET radiations. Radiat Prot Dosimetry 2006;122:176–9. 26. Goytisolo F.A., Samper E., Martin-Caballero J. et al. Short telomeres result in organismal hypersensitivity to ionizing radiation in mammals. J Exp Med 2000;192:1625–36. 27. Vorobtsova I., Semenov A., Timofeyeva N. et al. An investigation of the age-dependency of chromosome abnormalities in human populations exposed to low-dose ionizing radiation. Mech Ageing Dev 2001;122:1373–82. 28. Vijg J., Dolle M.E.T. Genome instability: cancer or aging? Mech Ageing Dev 2007;128:466–8. 29. Kadhim M.A., Macdonald D.A., Goodhead D.T. et al. Transmission of chromosomal instability after plutonium α-particle irradiation. Nature 1992;355:738–40. 30. Liu D., Momoi H., Li L. et al. Genetic instability in Thorotrast induced liver cancers. International Congress Series 2002;1236:221–5. 31. International Commission on Radiological Protection. The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. ICRP publication 103. Oxford: Pergamon, 2007. 32. Neriishi K., Nakashima E., Minamoto A. et al. Postoperative cataract cases among atomic bomb 115 С И Н Д Р О М У С К О Р Е Н Н О Г О С ТА Р Е Н И Я П Р И В О З Д Е Й С Т В И И К А Н Ц Е Р О Г Е Н Н Ы Х ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ survivors: radiation dose response and threshold. Radiat Res 2007;168:404–8. 33. Hayashi T., Morishita Y., Kubo Y. et al. Longterm effects of radiation dose on inflammatory markers in atomic bomb survivors. Am J Med 2005;118:83–6. 34. Hayashi T., Kusunoki Y., Morishita Y. et al. Acceleration of aging-associated increase in inflammatory markers and attenuation of the immune system among atomic-bomb survivors. Cytokine 2008;43:255–6. 35. Ларионов Л.В. Рак и эндокринная система. Л.: Медицина, 1938;156 c. 36. Ohno S., Nagai Y. Genes in multiple copies as the Primary cause of aging. In: Genetic effects of aging. Bergsma D., Harrison D.E., Paul N.W., eds. New York: Alan R Liss, 1978;501–14. 37. Анисимов В.Н. Бластомогенез у крыс с персистирующим эструсом. Вопр онкол 1971;17(8):67–75. 38. Anisimov V.N. Carcinogenesis and Aging. – Boca Raton: CRC Press, 1987;Vol 1:165 p.; Vol. 2:148 p. 39. Дильман В.М. Четыре модели медицины. М.: Медицина, 1987;288 с. 40. Anisimov V.N. Biology of aging and cancer. Cancer Control 2007;14:23–31. 41. Аnisimov V.N. Carcinogenesis and aging 20 years after: Escaping horizon. Mech Ageing Dev 2009;130:105–21. 42. Anisimov V.N., Ukraintseva S.V., Yashin A.I. Cancer in rodents: does it tell us about cancer in humans? Nat Rev Cancer 2005;5:807–19. 43. Dilman V.M. Development, aging and disease. A new rationale for an intervention strategy. Chur: Harwood Academic Publ 1994;387 p. 44. Anisimov V.N. The sole DNA damage induced by bromodeoxyuridine is sufficient for initiation of both aging and carcinogenesis in vivo. Ann N Y Acad Sci 1994;719:494–501. 45. Napalkov N.P., Anisimov V.N., Likhachev A.J., Tomatis L. 5-Bromodeoxyuridine-induced carcinogenesis and its modification by persistent estrus syndrome, unilateral nephrectomy, and X-irradiation in rats. Cancer Res 1989;49:318–23. 46. Butov A.A., Volkov M.A., Anisimov V.N. et al. A model of accelerated aging induced by 5-bromodeoxyuridine. Biogerontology 2002;3:175–82. 47. Michishita E., Nakabayashi K., Suzuki T. 5bromodeoxyuridine induces senescence-like phenomena in mammalian cells regardless of cell type or species. J Biochem 1999;125:1052–9. 48. Suzki T., Minagawa S., Michishita E. et al. Induction of senescence-associated genes by 5-bromodeoxyuridine in HeLa cells. Exp Gerontol 2001;36:465–74. 49. Teramoto S., Fukuchi Y., Uejima Y. et al. Influences of chronic tobacco smoke inhalation on aging and oxidant-antioxidant balance in the senescence-accelerated mouse (SAM)P/2. Exp Gerontol l993;28:87–95. 50. Morita A. Tobacco smoke causes premature skin aging. J Dermatol Sci 2007;48:169–75. 51. Bernhard D., Moser C., Backovic A., Wick G. Cigarette smoke – an aging accelerator? Exp Gerontol 2007;42:160–5. 52. Doshi D.N., Hanneman K.K., Cooper K.D. Smoking and skin aging in identical twins. Arch Dermatol 2007;143:1543–6. 53. Kojima S., Sakakibara H., Motani S. et al. Incidence of chronic obstructive pulmonary disease, and the relationship between age and smoking in a Japanese population. J Epidemiol 2007;17:54–60. 54. Wong P.K., Cristie J.J., Wark J.D. The effect of smoking on bone health. Clin Sci (Lond) 2007;113:233–41. 55. Берштейн Л.М., Мерабишвили В.М., Ковалевский А.Ю. и др. Сахарный диабет и ожирение: проекция на онкологическую заболеваемость. Вестн РАМН 2009;9:13–20. 56. Roth J., Qiang X., Marban S.L. et al. The obesity pandemic: where have we been and where are we going? Obesity Res 2004;12(Suppl.):88S–101S.. 57. Drenick E.J., Bale G.S., Seltzer F., Johnson D.G. Excessive mortality and causes of death in morbidly obese men. JAMA 1980;243:443–335. 58. Harris M.I., Flegal K.M., Cowie C.C. et al. Prevalence of diabetes, impaired fasting glucose and impaired glucose tolerance in U.S. adults. The Third National Health and Nutrition Examination Survey, 1988–1994. Diabetes Care 1998;21:518–24. 59. Gustafson D., Rothenberg E., Blennow K. et al. An 18-year follow-up of overweight and risk of Alzheimer disease. Arch Intern Med 2003;163:1524–8. 60. Lew E.A., Garfinkel L. Variation in mortality by weight among 750,000 men and women. J Chronic Dis 1979;32:563–76. 61. Анисимов В.Н. Эпифиз, биоритмы и старение организма. Успехи физиол наук 2008;39(4):40–65. 62. Anisimov V.N. Light pollution, reproductive function and cancer risk. Neuro Endocrinol Lett 2006;27:35–52. 63. Knutsson A. Health disorders of shift workers. Occupat Med 2003;53:103–8. 64. Monk T.H. Shift work. In: Principles and practice of sleep medicine, 2nd ed. Kryger M.H., Roth T., Dement W.C., eds. Philadelphia: W.B. Saunders Company, 2000;471–6. 65. Tenkane L., Sjoblom T., Kalino T. et al. Shift 116 С И Н Д Р О М У С К О Р Е Н Н О Г О С ТА Р Е Н И Я П Р И В О З Д Е Й С Т В И И К А Н Ц Е Р О Г Е Н Н Ы Х ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ work, occupation and coronary heart disease over a 6-years of follow up in the Helsinki Heart Study. Scand J Work Environ Health 1997;23:257–65. 66. Di Lorenzo L., De Pergola G., Zocchetti C. et al. Effect of shift work on body mass index: results of a study performed in 319 glucose-tolerant men working in a Southern Italian industry. Int J Obes Relat Metab Disord 2003;27:1353–8. 67. Ha M., Park J. Shift work and metabolic risk factors of cardiovascular disease. J Occup Health 2005;47:89–95. 68. Steenland K., Fine L. Shift work, shift change, and risk of death from heart disease at work. Am J Industr Med 1996;29:278–81. 69. Taylor P.J., Pocock S.J. Mortality of shift and day workers 1956–68. Brit J Industr Med 1972;29:201–7. 70. Davis S., Mirck D.K. Circadian disruption, shift work and the risk of cancer: a summary of the evidence and studies in Seattle. Cancer Causes Control 2006;17:539–45. 71. Schernhammer E.S., Laden F., Speizer F.E. et al. Rotating night shifts and risk of breast cancer in women participating in the nurses’ health study. J Natl Cancer Inst 2001;93:1563–8. 72. Schernhammer E.S., Laden F., Speizer F.E. et al. Night-shift work and risk of colorectal cancer in the Nurses’ Health Study. J Natl Cancer Inst 2003;95:825–8. 73. Stevens R. Light-at-night, circadian disruption and breast cancer: assessment of existing evidence. Int J Epidemiol 2009;38:963–70. 74. Fu L., Lee C.C. The circadian clock: pacemaker and tumour suppressor. Nature Rev Cancer 2003;3:350–61. 75. Pauley S. M. Lighting for the human circadian clock: recent research indicates that lighting has become a public health issue. Medical Hypotheses 2004;63:588–96. 76. Lin M.C., Kripke D.F., Parry B.L., Berga S.L. Night light alters menstrual cycles. Psychiatry Res 1990;33:135–8. 77. Chung F.F., Yao C.C., Wan G.H. The associations between menstrual function and life style/working conditions among nurses in Taiwan. J Occup Health 2005;47:149–56. 78. Reiter R.J., Tan D.-X., Kim S.J. et al. Augmentation of indices of oxidative damage in life-long melatonin-deficient rats. Mech Ageing Dev 1999;110:157–73. 79. Виноградова И.А. Влияние светового режима на развитие метаболического синдрома у крыс в процессе старения. Успехи геронтол 2007;20(2):70–5. 80. Виноградова И.А., Букалев А.В., Забежинский М.А. и др. Влияние светового режима на развитие спонтанных опухолей у самок крыс. Вопр онкол 2007;53:554–61. 81. Anisimov V.N., Baturin D.A., Popovich I.G. et al. Effect of exposure to light-at-night on life span and spontaneous carcinogenesis in female CBA mice. Int J Cancer 2004;111:475–9. 82. Baturin D.A., Alimova I.N., Anisimov V.N. et al. Effect of light regime and melatonin on the development of spontaneous mammary tumors in HER-2/neu transgenic mice is related to a downregulation of HER-2/neu gene expression. Neuro Endocrinol Lett 2001;22:439–45. 83. Pittendrigh C.S, Daan S. Circadian oscillations in rodents: a systematic increase of their frequency with age. Science 1974;186:548–50. 84. Vinogradova I.A., Anisimov V.N., Bukalev A.V. et al. Circadian disruption induced by light-at-night accelerates aging and promotes tumorigenesis in rats. Aging 2009;1:855–65. 85. Виноградова И.А., Чернова И.В. Световые режимы и овуляторная функция у крыс в онтогенезе. Рос физиол журн 2007;93:90–8. 86. Лазарев Н.И., Ирд Е.А., Смирнова И.О. Экспериментальные модели эндокринных гинекологических заболеваний. М.: Медицина, 1976;175 с. 87. Prata Lima M.F., Baracat E.C., Simones M.J. Effects of melatonin on the ovarian response to pinealectomy or continuous light in female rats: similarity with polycystic ovary syndrome. Brazil J Med Biol Res 2004;37:987–95. 88. Dilman V.M., Anisimov V.N. Hypothalamic mechanisms of ageing and of specific age pathology – I. Sensitivity threshold of hypothalamo-pituitary complex to homeostatic stimuli in the reproductive system. Exp Gerontol 1979;14:161–74. 89. Boettner M., Leonardi S., Wuttke W. et al. Expression of estrogen receptors in the hypothalamo-pituitary-ovarian axis in middle-aged rats after re-instatement of estrus cyclicity. Biogerontology 2010;11:75–85. 90. Turek F.W., Joshu C., Kohsaka A. et al. Obesity and metabolic syndrome in circadian Clock mutant mice. Science 2005;308:1043–5. 91. Губина-Вакулик Г.И., Бондаренко Л.А., Сотник Н.Н. Длительное круглосуточное освещение как фактор ускоренного старения пинеальной железы. Успехи геронтол 2007;20(1):92–5. 92. Москалев А.А., Шосталь О.А., Зайнуллин В.Г. Генетические аспекты влияния различных режимов освещения на продолжительность жизни дрозофилы. Успехи геронтол 2006;18:55–8. 93. Staats J. Standardized nomenclature for inbred strains of mice: seventh listing. Cancer Res 1980;40:2083–128. 117 С И Н Д Р О М У С К О Р Е Н Н О Г О С ТА Р Е Н И Я П Р И В О З Д Е Й С Т В И И К А Н Ц Е Р О Г Е Н Н Ы Х ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 94. Harman D. Free-radical theory of aging: increasing the functional life span. Ann NY Acad Sci 1994;717:257–66. 95. Boerrigter M.E.T.I., Wei J.Y., Vijg J. Induction and repair of benzo(a)pyrene-DNA adducts in C57BL/6 and BALB/c mice: association with aging and longevity. Mech Ageing Dev 1995;82:31–50. 96. Skulachev V.P. The programmed death phenomena, aging, and the Samurai law of biology. Exp Gerontol 2001;36:995–1024. 97. Розенфельд С.В. Спонтанный мутагенез у мышей разных линий. Успехи геронтол 2001;8:44–9. 98. Lengauer C., Kinzler K.W., Vogelstein B. Genetic instabilities in human cancers. Nature 1998;396:643–9. 99. Campisi J. From cells to organisms: can we learn about aging from cells in culture? Exp Gerontol 2001;36:607–18. 100. Campisi J., d’Adda di Fagagna F. Cellular senescence: when bad things happen to good cells. Nat Rev Mol Cell Biol 2007;8:729–40. 101. Crowley C., Curtis H.J. The development of somatic mutations in mice with age. Proc Natl Acad Sci USA 1963;49:625–8. 102. Sato S., Taketomi M., Nakajima M. et al. Effect of aging on spontaneous micronucleus frequencies in peripheral blood of nine mouse strains. Mutat Res 1995;338:51–7. 103. Takeda T. Senescence-accelerated mouse (SAM): a biogerontological resourse in aging research. Neurobiol Aging 1999;20:105–10. 104. Hosokawa M. A higher oxidative status accelerates senescence and aggravates age-related disorders in SAMP strains of mice. Mech Ageing Dev 2002;123:1553–61. 105. Glassner B.J., Weeda G., Allan J.M. et al. DNA repair methyltransferase (Mgmt) knockout mice are sensitive to the lethal effects of chemotherapeutic alkylating agents. Mutagenesis 1999;14:339–47. 106. Masutani M., Nozaki T., Nakamoto K. et al. The response of Rarp knockout mice against DNA damaging agents. Mutat Res 2000;462:159–66. 107. Piskunova T.S., Yurova M.N., Ovsjannikov A.I. et al. Deficiency in poly(ADP-ribose) polymerase-1 (PARP-1) accelerates aging and spontaneous carcinogenesis in mice. Current Gerontol Geriatr Res 2008: Article ID 754190, 11 p. doi:10.1155/2008/754190. 108. Buettner V.L., Nishino H., Haavik J. et al. Spontaneous mutation frequencies and spectra in p53 (+/+) and p53(-/-) mice: a test of the ‘guardian of the genome’ hypothesis in the Big Blue transgenic mouse mutation detection system. Mutat Res 1997;379:13–20. 109. Atardi L.D., Jacks T. The role of p53 in tumour suppression: lessons from mouse models. Cell Mol Life Sci 1999;55:48–63. 110. Temme A., Buchmann A., Gabriel H.D. et al. High incidence of spontaneous and chemically induced liver tumors in mice deficient for connexin32. Curr Biol 1997;7:713–6. 111. Van Steeg H., Mullenders L.H.F., Vijg J. Mutagenesis and carcinogenesis in nucleotide excision repair-deficient XPA knock out mice. Mutat Res 2000;450:167–80. 112. Vijg J. Somatic mutations and aging: a re-evaluation. Mutat Res 2008;447:117–35. 113. Kinzler K.W., Vogelstein B. Gatekeepers and caretakers. Nature 1997;386:761–3. 114. Rudolph K.L., Chang S., Lee H.W. et al. Longevity, stress response, and cancer in aging telomerase-deficient mice. Cell 1999;96:701–12. 115. Blasco M.A. Telomerase beyond telomeres. Nature Rev Cancer 2002;2:1–7. 116. Artandi S.E., Chang S., Lee L. et al. Telomere dysfunction promotes non-reciprocal translocations and epithelial cancers in mice. Nature 2000;40:641–5. 117. Samper E., Flores J.M., Blasco M.A. Restoration of telomerase activity rescues chromosomal instability and premature aging in Terc-/mice with short telomeres. EMBO Reports 2001;2:800–7. 118. Gonzalez-Suarez E., Flores J.M., Blasco M.A. Cooperation between p53 mutation and high telomerase transgenic expression in spontaneous cancer development. Mol Cell Biol 2002;22:7291–301. 119. Gonzalez-Suarez E., Geserick C., Flores J.M., Blasco M.A. Antagonstic effects of telomerases on cancer and aging in K5-mTert transgenic mice. Oncogene 2005;24:2256–70. 120. Liotta L.A., Kohn E.C. The microenvironment of the tumor-host interface. Nature 2001;411:375–9. 121. Schwartsburd P.M. Age-promoted creation of a pro-cancer microenvironment by inflammation: pathogenesis of dyscoordinated feedback control. Mech Ageing Dev 2004;125:581–90. 122. Serrano M., Blasco M.A. Cancer and ageing: convergent and divergent mechanisms. Nat Rev Mol Cell Biol 2007;8:715–22. 118 Глава 8. ЦИРКАДНЫЕ РИТМЫ И ФАКТОРЫ РАЗВИТИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТЫХ КАТАСТРОФ И.С. Джериева, Н.И. Волкова В поисках первопричины стремительного нарастания кластера факторов сердечно-сосудистого риска, ранее известного как метаболический синдром, английские ученые E.M. Scott and P.J. Grandy выдвинули весьма интересную гипотезу о нарушении древней, эволюционно закрепленной адаптации к сезонным изменениям окружающей среды [1]. Развивая положение J.V. O'Neel об «экономном генотипе» как средстве выживания [2], они предположили, что нарушение сезонных и суточных ритмов в условиях научно-технического прогресса является основным условием для возникновения ИР, ведущей впоследствии к ожирению, АГ и СД 2-го типа. Для лучшего понимания сути этой гипотезы необходимо вспомнить, как осуществляется сезонная и/или суточная регуляция физиологических процессов. Управление последними — прерогатива циркадных (циркадианных), или околосуточных, ритмов [3]. Весь процесс начинается с главного водителя ритма биологической активности, который расположен в СХЯ гипоталамуса. Он обладает способностью генерировать собственные ритмические вариации (колебания) с периодом около 25 ч [4]. Для синхронизации этого цикла с окружающей средой необходимы постоянные, регулярно повторяющиеся сигналы об изменениях, происходящих в ней. Источники внешних сигналов называются синхронизаторами, и они весьма разнообразны. Но существует главный синхронизатор — это свет. Фотоны света, т. е. световая энергия, воспринимаются особыми меланопсинсодержащими ретиноидными рецепторами, которые по ретино-гипоталамическому тракту передают этот энергетический сигнал биологическим часам (СХЯ), повышая его восприимчивость к внешним сигналам, т. е. синхронизируя внутреннее время с внешним временем [5]. Энергия света подавляет, а отсутствие фотонов активирует деятельность СХЯ. Соответствующий сигнал от СХЯ передается паравентрикулярным ядрам гипоталамуса и по проводящим путям грудного отдела спинного мозга достигает симпатических нейронов верхнего шейного сплетения. Сигналы из этого сплетения регулируют синтез мелатонина и активность симпатической и парасимпатической систем. Происходит этот процесс следующим образом. В темное время суток в симпатических окончаниях увеличивается выработка и высвобождение норадреналина, который стимулирует синтез мелатонина шишковидной железой [6]. Каковы же функции мелатонина с позиций современных знаний? Несколько замечательных открытий последнего времени позволили по-новому взглянуть на предназначение «гормона ночи». Хорошо известно, что около 10% всех клеток нашего организма работают в циркадном ритме. Такой ритм работы осуществляется благодаря деятельности «генов часов». Они обнаружены практически во всех тканях и органах человече119 Ц И Р К А Д Н Ы Е Р И Т М Ы И Ф А К Т О Р Ы РА З В И Т И Я С Е Р Д Е Ч Н О - С О С У Д И С Т Ы Х К АТА С Т Р О Ф ского организма (CLOCK, BMAL). Каждый орган имеет свой собственный и специфично отрегулированный циркадианный ритм (ЧСС, синтез ХС в печени, скорость клубочковой фильтрации), который определяется генной экспрессией [7]. Молекулярные исследования последнего десятилетия выявили прямую связь между «генами часов» и регуляцией метаболизма, включая гомеостаз глюкозы [8], синтез липидов [9], адипогенез [10]. Два основных гена циркадной системы (Clock/Bmal) участвуют в дневной регуляции уровня глюкозы и ТГ [8], а BmalI регулирует синтез липидов и адипогенез [10]. Мелатонин вызывает ритмическую экспрессию «генов часов» в периферических органах через свои рецепторы. На сегодняшний день известно два вида мембранных рецепторов (МТ1 и МТ2) и один вид ядерного рецептора NMRS [11]. Ядерный рецептор к мелатонину относится к семейству RORS (сиротских), т. е. к разновидности рецепторов, которые находятся практически в любом органе и ткани [12]. Существует мнение, что через свои ядерные рецепторы мелатонин способен вызывать экспрессию «генов часов». Недавние эксперименты показали, что ритмическое воздействие мелатонина на культуру адипоцитов вызывает соответствующую ритмическую экспрессию «генов часов» (CLOCK, BMAL), находящихся в этой ткани, т. е. мелатонин можно рассматривать как регулятор жизнедеятельности жировых клеток. Экспрессия этих генов обеспечивает активацию уже других генов, ответственных за регуляцию гомеостаза глюкозы, активность синтеза адипоцитов, деятельность гепатоцитов, работу активатора ингибитора плазминогена и работу сердца [13]. Другими словами, мелатонин является гормональным посредником, который передает данные об изменениях окружающей среды внутренним органам, что и обеспечивает соответствие физиологических процессов организма времени суток. Рассмотрим несколько доказательств этой теории, которые были получены опытным путем при проведении экспериментов. Регулирующее влияние мелатонина на плазменный уровень глюкозы доказано несколькими фактами. Во-первых, при удалении эпифиза исчезают нормальные суточные изменения глюкозы, т. е. ее уровень не возрастает перед пробуждением и не снижается в ночное время [14]. Во-вторых, разрушение СХЯ приводит к уменьшению продукции мелатонина, что нарушает гомеостаз глюкозы [15]. В-третьих, открыт механизм, посредством которого эпифизарный гормон влияет на инсулиновую чувствительность. Этот механизм заключается в следующем. Клеточные мембраны гепатоцитов и адипоцитов имеют рецепторы к мелатонину. При взаимодействии со своими рецепторами мелатонин фосфорилирует тирозинкиназу. Инсулин взаимодействует со своими рецепторами аналогично. Таким образом, количество внутриклеточной тирозинкиназы увеличивается, что приводит к повышению активности переносчиков глюкозы, соответственно изменяя плазменный уровень глюкозы. Следовательно, уровень мелатонина определяет чувствительность печени и жировой ткани к инсулину [16, 17]. Регулирующее влияние мелатонина на жировую ткань и массу тела стало предметом исследований в конце ХХ в. Жировая ткань находится в особых отношениях с мелатонином. Выше уже описывалось, что адипоциты содержат собственные, вполне независимые «гены часов», экспрессию которых определяет мелатонин, и соответственно деятельность жировых клеток меняется в зависимости от времени суток. Этот регулирующий механизм истощается при ожирении, что дает основание связывать изме120 Ц И Р К А Д Н Ы Е Р И Т М Ы И Ф А К Т О Р Ы РА З В И Т И Я С Е Р Д Е Ч Н О - С О С У Д И С Т Ы Х К АТА С Т Р О Ф нение чувствительности внутриклеточного часового механизма адипоцитов с увеличением количества внутриклеточного жира [18]. D.D. Rasmussen и соавт. показали в эксперименте, что постоянное применение мелатонина подавляет накопление абдоминального жира у крыс среднего возраста [19]. Данное исследование было спланировано как исследование в перекрестных группах. Первая группа (группа А) крыс получала мелатонин. По прошествии 12 нед у этих животных наблюдалось снижение концентрации инсулина и лептина, снижение массы тела (с преимущественным уменьшением доли интраабдоминального жира), возрастание температуры тела и физической активности. Далее у животных этой группы мелатонин был отменен и, согласно методике перекрестных групп, назначен тем животным (группа Б), которые до этого не получали изучаемое вещество. В результате через 12 нед отмечено увеличение массы у крыс, не получающих мелатонин, в то время как получающие продемонстрировали изменения, аналогичные изменениям в группе А. Таким образом, данный эксперимент позволил установить наличие тесной связи между количеством секретируемого мелатонина и развитием абдоминального ожирения, которое является важным фактором сердечно-сосудистого риска [20]. Кроме того, важно отметить, что показатели липидного обмена крыс, получавших мелатонин, приблизились к аналогичным показателям крыс более молодого возраста. Полученные результаты дают основание предположить, что ассоциированное с возрастом снижение уровня мелатонина уменьшает физическую активность, инсулиновую чувствительность, а одномоментное существование этих двух процессов приводит к росту ИР, накоплению подкожной жировой клетчатки в абдоминальной области и развитию кластера метаболических нарушений [20]. Регулирующее влияние мелатонина на АД является наиболее изученным. Одним из компонентов метаболического кластера является АГ. В работах российских и зарубежных ученых показано, что этот важнейший гемодинамический показатель имеет суточные вариации [21, 22]. Так, в классической работе M.W. Millar-Craig и соавт. с использованием длительного интраартериального мониторирования было ультимативно установлено, что АД снижается во время сна и повышается в утренние часы [22]. Это исследование продемонстрировало важность оценки суточного ритма АД при лечении пациентов с АГ. Однако около 30—35% гипертензивных пациентов относятся к категории «non-dipper». Как правило, этот феномен ассоциируется с ожирением [23], ИР [24] и является важным фактором развития сердечно-сосудистых осложнений и неблагоприятных, зачастую смертельных, исходов [25]. В течение последних 20 лет были проведены как экспериментальные, так и клинико-исследовательские работы, демонстрирующие влияние мелатонина на суточный ритм АД. Так, у крыс линии SHR (spontaneously hypertensive rats) был выявлен сниженный уровень гормона эпифиза, и его продукция с возрастом уменьшалась быстрее, чем у нормотензивных крыс [26]. Применение в течение 6 нед препарата мелатонина у гипертензивных животных привело к снижению АД, уменьшению тахикардии и активности ренина плазмы [27]. Положительное влияние мелатонина на уровень АД и его суточный ритм у пациентов, относящихся к категории «non-dipper», было выявлено в клиническом исследовании M. Jonas [28]. 121 Ц И Р К А Д Н Ы Е Р И Т М Ы И Ф А К Т О Р Ы РА З В И Т И Я С Е Р Д Е Ч Н О - С О С У Д И С Т Ы Х К АТА С Т Р О Ф В исследовании H. Girouard и соавт. при назначении мелатонина для экспериментального лечения крыс линии SHR было выявлено, что снижение АД и уменьшение ЧСС связаны с улучшением эндотелий-зависимой вазодилатации. Этот процесс явился следствием повышения чувствительности клеток эндотелия к ингибиторам NO-синтазы. Таким образом, можно сделать вывод, что гормон эпифиза способствует улучшению чувствительности рецепторов сосудов к вазодилатирующим NO стимулам, что и приводит к снижению АД [29]. Однако, согласно мнению Ф.И. Комарова, С.И. Рапопорта, В.Н. Анисимова, а также F. Simko и L. Paulus, мелатонин может регулировать уровень АД через специфические мелатониновые рецепторы, локализованные в периферических сосудах, либо принимать участие в контроле гемодинамических параметров ЦНС [21, 30]. Регулирующее влияние мелатонина на прокоагулянтную активность было изучено в рандомизированных исследованиях. Проведенное в 2008 г. рандомизированное плацебоконтролируемое исследование по применению мелатонина при остром эмоциональном стрессе показало уменьшение активности коагуляционной системы при приеме экзогенного мелатонина, что может, по мнению авторов, привести к снижению риска развития атеротромбоза при остром эмоциональном стрессе [31]. Таким образом, изложенные факты свидетельствуют в пользу того, что основная функция мелатонина заключается в синхронизации физиологических процессов организма человека с условиями окружающей среды, и осуществляется эта функция путем эволюционно сложившейся регуляции метаболизма, гемодинамики и прокоагулянтной активности. Однако наша среда обитания стремительным образом изменилась благодаря достижениям научно-технического прогресса. Основной внешний синхронизатор циркадной системы — свет — теперь не подвержен сезонным и суточным колебаниям и присутствует в жизни практически постоянно. Рассмотрим, к чему это приводит. В природной среде свет предотвращает секрецию мелатонина, и СХЯ активируют симпатическую систему, которая контролирует утренний метаболизм. Поэтому в утреннее время плазменные уровни эпинефрина, норэпинефрина, глюкозы повышаются, что ведет и к росту АД, и к увеличению ЧСС. Кроме того, фотоэндокринная система увеличивает чувствительность тканей к инсулину в течение всего активного периода. В момент наступления темноты ингибирующее влияние света на СХЯ заканчивается и начинается активная выработка мелатонина. В это же самое время происходит блокирование симпатической нервной системы, и контроль метаболизма переходит к парасимпатической системе. Длительное воздействие искусственного освещения приводит к тому, что организм получает информацию, которая идет вразрез с его собственными циркадными ритмами, что разрушает циклическую смену активности симпатической и парасимпатической систем и способствует развитию феномена «автономного конфуза», т. е. активации симпатической системы, в то время, когда к работе должна приступить парасимпатическая система [32]. Таким образом создаются условия для гиперсимпатикотонии. В результате развивается нарушение процессов метаболизма. Кроме того, под действием постоянного освещения снижается количество секретируемого мелатонина, что тоже повышает плазменный уровень глюкозы, ТГ, способствует возрастанию АД и ускорению сердечного ритма. 122 Ц И Р К А Д Н Ы Е Р И Т М Ы И Ф А К Т О Р Ы РА З В И Т И Я С Е Р Д Е Ч Н О - С О С У Д И С Т Ы Х К АТА С Т Р О Ф Таким образом, длительное воздействие света в ночное время приводит к хроническому нарушению метаболизма, которое спустя многие годы проявляется ИР, которая ведет к абдоминальному ожирению, АГ и другим факторам развития сердечно-сосудистых катастроф. На сегодняшний день доказано, что долгая работа с компьютером и длительный просмотр телевизионных передач являются факторами развития метаболического кластера [33]. Важнейшие клинические доказательства влияния правильного светового режима на процессы метаболизма получены при наблюдении за работниками ночных смен. Оказалось, что данные категории работающих имеют высокие цифры постпрандиальной гипергликемии и триглицеридемии [34]. Впервые эти данные были получены в ходе оригинального наблюдения за исследователями Антарктиды, которое провели английские ученые в 2001 г. При обычном световом режиме показатели липидного и углеводного обмена были нормальными. При переходе к ночным сменам они ухудшались и вновь возвращались к норме через два дня после нормализации периода освещенности. Таким образом, в ходе клинических наблюдений было показано, что нарушение привычного суточного цикла может резко нарушать параметры метаболизма углеводов и жиров [35]. День, ночь, сезонные изменения происходят потому, что наша планета вращается в течение 24 ч вокруг своей оси и в течение года вокруг солнца. На протяжении тысячелетий все живые организмы приспосабливались к этим условиям. Развитие научно-технического прогресса привело к пребыванию большей части человечества в условиях 24-часовой освещенности. Наши генетические и физиологические адаптационные возможности находятся в состоянии постоянного хронического напряжения, что в итоге ведет к их срыву и вызывает формирование так называемых болезней цивилизации. Таково предположение английских ученых E.M Scott и P.J. Grandy, сформулировавших гипотезу о нарушении древней метаболической адаптации. И необходимы длительные и многочисленные экспериментальные и клинические исследования, которые помогут либо доказать, либо опровергнуть ее. Л И Т Е Р А Т У Р А 1. Scott E.M., Grandy P.S. Neel revisited: the adipocyte, seasonality and type 2 diabetes. Diabetologia 2006;49:1462—6. 2. Neel J.V. Diabetes mellitus: a «thrifty» genotype rendered detrimental by «progress»? Am J Hum Genet 1962;14:353—62. 3. Физиология человека. Рук-во: В 4-х т. Под ред. R.S. Schidt, G. Thew. M.: Мир, 1985;1:266 c. 4. Klein D.C., Moore R.Y., Reppert S.M. Suprachiasmatic nucleus: the mind's clock. New York: Oxford University Press, 1991;467 p. 5. Berson D.M., Dunn F.A., Takao M. Phototransduction by retinal ganglion cells that set the circadian clock. Science 2002;295:1070—3. 6. Анисимов В.Н. Мелатонин. Роль в организме и применение в клинике. СПб.: Система, 2007;40 с. 7. Panda S., Antoch M.P., Miller B.H. et al. Coordinated transcription of key pathways in the mouse by the circadian clock. Cell 2002;109:307—20. 8. Rudic R.D., Mcnamara P., Curtis A.M. et al. BMAL1 and CLOCK, two essential components of the circadian clock, are involved in glucosehomeostasis. PLoS Biol 2004;2:377. 9. Turek F.W., Joshu C., Kohsaka A. et al. Obesity and metabolic syndrome in circadian Clock mutant mice. Science 2005;308:1043—5. 10. Shimba S., Ishii N., Ohta Y. et al. Brain and muscle Arnt-like protein-1 (BMAL1), a component of the molecular clock, regulates adipogenesis. Proc Natl Acad Sci USA 2005;102:12071—6. 11. Reiter R.J., Tan D.X., Manchester L.C. et al. Medical implications of melatonin: receptor-mediated and receptor-independent actions. Adv Med Sci 2007;52:11—28. 12. Jetten A.M. Retinoid-related orphan receptors (RORs): critical roles in development, immunity, circadian rhythm, and cellular metabolism. Nucl Recept Signal 2009;7:е003. 123 Ц И Р К А Д Н Ы Е Р И Т М Ы И Ф А К Т О Р Ы РА З В И Т И Я С Е Р Д Е Ч Н О - С О С У Д И С Т Ы Х К АТА С Т Р О Ф 13. Maenura K., Taceda N., Nagai R. Circardian rhythms in CNS and peripheral clock disorders: role of the biological clock in cardiovascular diseases. J Farm Sci 2007;103:134—8. 14. Reiter R.J., Tan D.X., Korkmaz A. The circadian melatonin rhythm and its modulation: possible impact on hypertension. Hypertens 2009;27(Suppl. 6):17—20. 15. La Fleur S.E., Kalsbeek A., Wortel J. et al. Role for the pineal and melatonin in glucose homeostasis: pinealectomy increases night-time glucose concentrations. J Neuroendocrinol 2001;13:1025—32. 16. Anhe G.F., Caperuto L.C., Pereira-Da-Silva M. In vivo activation of insulin receptor tyrosine kinase by melatonin in the rat hypothalamus. J. Neurochem 2004;90:559—66. 17. Mü hlbauer E., Gross E., Labucay K. et al. Loss of melatonin signaling and its impact on circadian rhythms in mouse organs regulating blood glucose. Eur J Pharmacol 2009;606:61—71. 18. Ando H., Yanagihara H., Hayashi Y. et al. Rhythmic mRNA expression of clock genes and adipocytokines in mouse visceral adipose tissue. Endocrinology 2005;146:5631—6. 19. Rasmussen D.D., Boldt B.M., Wilkinson C.W. et al. Daily melatonin administration at middle age suppresses male rat visceral fat, plasma leptin, and plasma insulin to youthful levels. Endocrinology 1999;140:1009—12. 20. Wolden-Hanson T., Mitton D.R., McCants R. L et al. Daily melatonin administration to middleaged male rats suppresses body weight, intraabdominal adiposity, and plasma leptin and insulin independent of food intake and total body fat. Endocrinology 2000;141:487—97. 21. Мелатонин в норме и патологии. Под ред. Ф.И. Комарова и др. М.: Медпрактика, 2004;308 с. 22. Millar-Craig M.W., Bishop C.N., Raftery E.B. Circadian variation of blood-pressure. 1978;1:795—7. 23. Kotsis V., Stabouli S., Bouldin M. et al. Impact of obesity on 24-hour ambulatory blood pressure and hypertension. Hypertension 2005;45:602—7. 24. Anan F., Takahashi N., Ooie T. et al. Role of insulin resistance in non-dipper essential hypertensive patients. Hypertens Res 2003;26:669—76. 25. Palatini P. Non-dipping in hypertension: still a challenging problem. J Hypertens 2004;22:2269—72. 26. Kawashima K., Nagakura A., Wurzburger R.J., Spector S. Melatonin in serum and the pineal of spontaneously hypertensive rats. Clin Exp Hypertens A 1984;6:1517—28. 27. Kawashima K., Miwa Y., Fujimoto K. et al. Antihypertensive action of melatonin in the spontaneously hypertensive rat. Clin Exp Hypertens A 1987;9:1121—31. 28. Jonas M., Garfinkel D., Zisapel N. et al. Impaired nocturnal melatonin secretion in nondipper hypertensive patients. Blood Press 2003;12:19—24. 29. Girouard H., Chulak C.H., Lejossec M. et al. Vasorelaxant effects of the chronic treatment with melatonin on mesenteric artery and aorta of spontaneously hypertensive rats. J Hypertens 2001;19:1369—77. 30. Simko F. Melatonin as a potential antihypertensive treatment / F. Simko, L. Paulis. J Pineal Res 2007;42:319—22. 31. Witz P.H., Bartschi C., Spillmann M. et al. Effect of oral melatonin on procoagulant response to acute psychosocial stress in healthy men a randomized placebo-controlled study. J Pineal Res 2008;44:358—65. 32. Kreier F., Yilmaz A., Kalsbeek A. et al. Hypothesis: shifting the equilibrium from activity to food leads to autonomic unbalance and metabolic syndrome. Diabetes 2003;52:2652—6. 33. Fung T.T., Hu F.B., Yu J. et al. Leisure-time physical activity, television watching, and plasma biomarkers of obesity and cardiovascular disease risk. Am J Epidemiol 2000;152:1171—8. 34. Morgan L., Hampton S., Gibbs M., Arendt J. Circadian aspects of postprandial metabolism. Chronobiol Int 2003;20:795—808. 35. Lund J., Arendt J., Hampton S.M. et al. Postprandial hormone and metabolic responses amongst shift workers in Antarctica. J Endocrinol 2001;171:557—64. 124 Глава 9. НИТРООКСИДАТИВНЫЙ СТРЕСС И ВОЗМОЖНОСТЬ ЕГО КОРРЕКЦИИ МЕЛАТОНИНОМ И.С. Джериева, Н.И. Волкова Имеется несколько поводов для анализа оксидативного стресса и возможностей его коррекции мелатонином. Во-первых, это скептическое отношение многих клиницистов к проблеме оксидативного стресса в целом. Во-вторых, отсутствие в доступной нам литературе четкого, понятного неспециалистам в области биохимии описания механизмов повреждения клеток свободными радикалами. В-третьих, появление сообщений о неэффективности и, в ряде случаев, опасности применения традиционных антиоксидантов, таких как витамины С, Е и β-каротин. С другой стороны, последние данные литературы свидетельствуют о важной роли нарушенного синтеза мелатонина в развитии МС [1], а при последнем, как известно, развивается оксидативный стресс. Такое представление связано с тем, что мелатонин — это агент, синхронизирующий деятельность организма с изменением внешних условий. Он активно влияет на суточные ритмы АД, синтез всех циркадных гормонов, гомеостаз глюкозы, накопление и расходование жиров. С этих позиций соблазнительно рассматривать использование мелатонина в качестве «направленной ловушки свободных радикалов» [2], т. е. универсального антиоксиданта и агента, способствующего нормализации основных гомеостатических параметров организма. Свободно-радикальная теория была создана Д. Гарманом [3, 4] для объяснения причин старения организма и развития метаболических заболеваний. Но до сих пор эта теория окончательно не сформирована и продолжает развиваться. В современном варианте она носит название «окислительной теории повреждения». Согласно последней, основным фактором, разрушающим нормальную клетку, является свободный кислород. В результате повреждения клеточных структур нарушается процесс выведения продуктов нормального метаболизма, которые, накапливаясь, вызывают старение и/или хронические болезни [5]. На сегодняшний день это одна из немногих теорий, которая вызывает значительный как научный, так и околонаучный интерес. Запросы по этой теории лидируют в поисковых системах Медлайна. Свыше 70% американского населения ежедневно использует диетические добавки, обычно это антиоксидантные витамины и минеральные добавки [6]. Витамин А и его предшественник β-каротин, витамины C и Е являются наиболее часто используемыми антиоксидантами. Однако проведенные в последнее десятилетие исследования показали, что польза от применения антиоксидантов весьма незначительна и часто вообще отсутствует. В исследовании Physicians' Health Study оценивали данные, полученные от 83 639 американских врачей мужского пола, из которых 29% принимали витамин Е, витамин C или поливитаминные добавки по собственному усмотрению [7]. Анализ исследования позволил сделать вывод, что применение анти125 Н И Т Р О О К С И Д АТ И В Н Ы Й С Т Р Е С С И В О З М О Ж Н О С Т Ь Е Г О К О Р Р Е К Ц И И М Е Л АТ О Н И Н О М оксидантных добавок не привело к существенному сокращению смертности от ишемической болезни сердца. Аналогичные данные были получены в другом исследовании, которое продемонстрировало, что витамины Е и C, а также некоторые каротиноиды не уменьшили риск инсульта у 43 738 мужчин в возрасте от 40 до 75 лет, не страдавших сердечно-сосудистыми заболеваниями или диабетом [8]. Рандомизированное и контролируемое исследование оценки результатов профилактики сердечно-сосудистых осложнений [9], проведенное среди пациентов в возрасте 55 лет или старше, имевших ишемическую болезнь и/или диабет, продемонстрировало, что ежедневный прием 400 МЕ витамина Е в течение 4,5 года не оказал никакого влияния на развитие сердечно-сосудистых осложнений или нефропатии. Более того, в другом рандомизированном двойном слепом контролируемом исследовании были выявлены негативные последствия применения витамина Е. В нем было наглядно продемонстрировано, что добавление α-токоферола привело к росту АД у пациентов с СД 2-го типа [10]. Авторы этого исследования пришли к выводу, что механизм АГ остается неизвестным, но кажется независимым от нарушений в системе окислительно-восстановительных реакций. Метаанализ большого количества исследований показал, что антиоксидантные витамины не уменьшают риск смерти от сердечно-сосудистой патологии [11]. Кроме того, дополнительный метаанализ 11 испытаний продемонстрировал, что прием больших доз витамина Е привел к увеличению смертности во всех случаях по сравнению с плацебо [12]. Недавний систематический обзор и метаанализ, который включал 68 рандомизированных исследований с 232 606 участниками (385 публикаций), также показали, что антиоксидантные витамины способны увеличить смертность во всех случаях [13]. Не вызывает сомнения, что оксидативный стресс — это раннее и, пожалуй, ключевое событие, которое активизирует многочисленные патологические реакции, приводящие к развитию хронической патологии. Но, казалось бы, закономерный вывод о целесообразности проведения антиоксидантной терапии у подавляющего числа пациентов с хронической патологией не нашел подтверждения на практике, о чем свидетельствуют полученные данные, причем данные эти отвечают всем принципам доказательной медицины. Таким образом, мы имеем очевидное противоречие между теоретически предполагаемой пользой от лечения антиоксидантами и реальной клинической практикой. По мнению A. Korkmaz и соавт. [14], отсутствие эффекта при применении антиоксидантных витаминов теоретически может быть связано с тем, что оксидативный стресс более сложен, чем понималось ранее. О более тонких механизмах оксидативного стресса начали думать после открытия оксида азота (NO) и NOсинтазы (NOS). Как хорошо известно, у молекулы NO имеется множество ролей в регуляции физиологических процессов. Из-за высокого сродства NO к супероксидному анион-радикалу (О2-) фармакологические уровни обычных антиоксидантов не могут последовательно конкурировать с ним за О2-, и, таким образом, антиоксиданты не предотвращают соединение NO с супероксидным анион-радикалом и, как результат взаимодействия, возникновение высокого уровня пероксинитрита (ONOO-) [15]. Последний обладает высокой токсичностью, он способен окислять NH2- и SH-группы белков, индуцировать процессы ПОЛ в мембранах, ингибировать митохондриальное дыхание. Полученные новые данные, поз126 Н И Т Р О О К С И Д АТ И В Н Ы Й С Т Р Е С С И В О З М О Ж Н О С Т Ь Е Г О К О Р Р Е К Ц И И М Е Л АТ О Н И Н О М волившие считать пероксинитрит причинным реагентом, перевели теорию оксидативного стресса в новую плоскость [16]. Предполагается, что первоначально продукция активных метаболитов кислорода (ROS) подавляет образование эндотелиальной NOS (eNOS), конститутивно экспрессируемого фермента. В это же время активизируется индуцибельная NOS (iNOS), которая вызывает почти 1000-кратное увеличение продукции NO по сравнению eNOS при физиологических обстоятельствах. Таким образом, еNOS — это фермент, который стимулирует выработку NO в физиологических условиях, а при возникновении любого повреждения, когда потребность в NO резко возрастает, на смену ему приходит другой фермент — iNOS. На настоящий момент известно, что iNOS в основном вырабатывается воспалительными клетками (например, макрофагами); также обнаружена усиленная выработка iNOS фактически во всех исследованных типах клеток, включая фибробласты, хондроциты, остеокласты и эпителиальные клетки. Таким образом, iNOS вызывает продукцию большого количества оксида азота у пациентов с воспалительными заболеваниями, а уровень выработки iNOS тесно связан со степенью воспаления [17]. Итак, при любом повреждении под воздействием активных метаболитов кислорода и при помощи iNOS вырабатывается большое количество NO. Следует отметить: долгое время считалось, что оксид азота обладает только цитопротективным действием, однако последние данные свидетельствуют о том, что при повышенной выработке NO развивается и цитотоксический эффект. Вначале предполагалось, что повреждает клетку активная форма кислорода (супероксид анионрадикал О2-). Далее, когда была зафиксирована повышенная выработка NO, предположили, что непосредственно оксид азота либо его метаболиты, такие как пероксинитрит (ONOO-), повреждают клетку. Таким образом, считается, что интенсивный синтез активных метаболитов кислорода — это только начальный шаг в патофизиологических механизмах хронических болезней [18]. Комбинация высокого уровня NO с избыточным количеством О2- ведет к синтезу повышенных концентраций ONOO-. Это взаимодействие получило название внутриклеточного «треугольника дьявола» (рис. 9.1). И именно это взаимодействие, на современном уровне понимания, имеет принципиальное значение. Поскольку известно, что по отдельности ни О2-, ни NO не повреждают клетки, так как имеются эффективные процессы, которые минимизируют их накопление [15]. Так, О2- быстро удаляется SOD, изоферменты которой располагаются на митохондриях, в цитозоле и во внеклеточном пространстве. NO в норме быстро переходит из тканей в эритроциты [19], где он преобразуется в нитрат при реакции с оксигемоглобином. При этом доказано, что период полувыведения NO в естественных условиях меньше секунды. Однако при взаимодействии с О2- жизненно необходимая молекула NO начинает показывать свою «темную сторону». Это происходит потому, что когда и О2-, и NO производятся в пределах нескольких молекулярных диаметров друг друга, они спонтанно объединяются, формируя ONOO- в реакции, которая происходит по диффузии с ограниченной скоростью О2- + NO → ONOO-, что, собственно, и носит название окислительного стресса [2]. Практически каждый раз, когда NO и О2- сталкиваются, они формируют ONOO-. Это возможно потому, что NO — единственная известная на сегодняшний день биологическая молекула, которая, во-первых, быстро реагирует с О2- и, во-вторых, может производиться с высокой скоростью и в больших количествах. 127 Н И Т Р О О К С И Д АТ И В Н Ы Й С Т Р Е С С И В О З М О Ж Н О С Т Ь Е Г О К О Р Р Е К Ц И И М Е Л АТ О Н И Н О М Воспаление Хронические заболевания Факторы окружающей среды Оксидативный стресс GSH-Px H2O SOD H2O2 Каталаза OH• Нитрооксидативный стресс ▼ «Треугольник дьявола» O- • L-Аргинин NO • iNOS L-Цитруллин ONOO-• Рис. 9.1. «Треугольник дьявола» — сочетание высокого уровня оксида азота с избыточным количеством супероксидного анион-радикала, ведущее к повышению концентрации пероксинитрита [14] Комбинация этих эффектов приводит к тому, что NO конкурирует с эндогенной SOD по связыванию с О2- и тем самым приводит к уменьшению способности SOD инактивировать О2-. Следовательно, с биологической точки зрения, реакция О2- с NO, формирующая ONOO-, предопределена. Хорошо известно, что в условиях острого стресса (повреждения) образуется большое количество активных форм кислорода, а повышенный синтез NO запаздывает. Поскольку все «традиционные» антиоксиданты реагируют именно с метаболитами кислорода, они могут быть эффективны именно в острой стадии повреждения (например, острая гипергликемия, ишемия, ИМ). В условиях же, приводящих к хроническому оксидативному стрессу, таких как хроническая гипергликемия, дислипидемия, курение и т. д., происходит тотальная активация iNOS, которая приводит к массивной продукции NO. Поскольку вступает в реакцию с метаболитами кислорода с последующим образованием ONOO-, который и обеспечивает хронический оксидативный стресс, поэтому обычные антиоксиданты и не могут осуществлять защиту и оказываются неэффективными. Таким образом, современный уровень знаний позволяет утверждать, что ONOO- и является главным повреждающим агентом в случае хронического патологического процесса. Известно, что существуют два различных механизма его воздействия. Во-первых, ONOO- имеет прямые токсические эффекты, о которых было сказано выше, приводящие к ПОЛ, гидроксилированию и нитрированию аминокислот в составе белка и повреждению ДНК. Во-вторых, ONOO- активирует несколько факторов транскрипции, таких как ядерный фактор (NF-κB) и белок-активатор 1. Последние вызывают экспрессию генов, кодирующих ряд цитокинов [2]. Этот каскад, однажды активированный, стимулирует избыточный синтез провоспалительных цитокинов, включая фактор некроза опухоли α (ФНО α) 128 Н И Т Р О О К С И Д АТ И В Н Ы Й С Т Р Е С С И В О З М О Ж Н О С Т Ь Е Г О К О Р Р Е К Ц И И М Е Л АТ О Н И Н О М и ИЛ 1β, которые вызывают и поддерживают воспаление. В этот процесс вовлекаются некоторые адгезированные молекулы и моноцитарные хемоаттрактанты, расширяя воспалительный ответ и сосудистые реакции [20]. Возвращаясь к прямому токсическому действию ONOO-, следует отметить, что на участке его продукции запускается важнейший процесс, который и решает судьбу клетки. Пероксинитрит является, по существу, не радикалом, а сильным насыщающим агентом. Он взаимодействует и изменяет все главные типы биомолекул, включая мембранные липиды, тиолы, белки, и ДНК [21]. Окислительное действие пероксинитрита усиливает его способность стимулировать выработку гидроксильного радикала (ОН-) и диоксида азота (NO2) в реакции ONOO- + H→ONOOH→OН-+NO2. Несмотря на то что гидроксильный радикал выделяется в очень малых количествах, он как мощный окислитель способен повреждать аминокислоты, сахара и липиды [22]. Продукция пероксинитрита также уменьшает способность оксида азота к стимуляции G-белка и вазодилатации. Этот феномен объясняет механизм развития эндотелиальной дисфункции и АГ при активации оксидативного стресса. Существует и еще один путь, по которому пероксинитрит способен усиливать повреждение. ONOO- может ингибировать SOD и другие антиоксидантные соединения. Кроме того, пероксинитрит активизирует матриксные металлопротеиназы (MMP) и вызывает выработку селектинов и клеточных адгезированных молекул путем активации фактора транскрипции NF-κB; таким образом усиливается продукция свободных радикалов, усугубляется повреждение и поддерживается воспаление [23]. В эксперименте было определено, что некоторые продукты и лекарства способны увеличивать выработку ONOO-. Значение этого факта стало ясно, когда были получены данные исследования, показавшие, что NО непосредственно не вызывает повреждения чужеродной ДНК in vitro [24]. В противоположность этому, предварительно сформированный ONOO- или NO c О2-, произведенные одновременно, вызывают такие повреждения [25]. Разрыв цепочки ДНК наблюдался также при использовании препаратов, которые продуцируют даже очень низкие концентрации ONOO-. Этот факт свидетельствует, что пероксинитрит — мощный индуктор повреждения ДНК. Кроме того, было доказано, что ONOO- инактивирует некоторые ферменты, которые в критический момент включаются в ремонт поврежденной ДНК. На основе этих наблюдений можно предположить, что существуют дополнительные патологические пути, по которым пероксинитрит может не только повреждать ДНК, но также снижать ее способности к репарации [26]. К негативным свойствам ONOO- относится и его способность вызывать как апоптоз, так и некроз клеток. Механизм этого процесса связан с воздействием на поли-АДФ-рибозу-полимеразу (PARP 1). Основная биологическая функция последней — выявление повреждений ДНК, вызванных множеством генотоксических нарушений, включая ионизирующее излучение, воздействие таких окислителей, как ОН- и ONOO-, и свободных радикалов [14, 27]. При разрушении цепочки ДНК PARP 1 передает единицы АФД-рибозы от NAD+ к различным нуклеиновым белкам. С физиологической точки зрения, PARP 1 вовлечена в процесс репарации ДНК, поддержание геномной стабильности, регулирование генной транскрипции и репарации ДНК. Однако эта ее функция реализуется при низком уровне повреждения ДНК. В случае серьезного повреждения геномного аппарата 129 Н И Т Р О О К С И Д АТ И В Н Ы Й С Т Р Е С С И В О З М О Ж Н О С Т Ь Е Г О К О Р Р Е К Ц И И М Е Л АТ О Н И Н О М сверхактивация PARP 1 исчерпывает клеточные запасы NAD+, что приводит к снижению выработки энергии и, следовательно, переходу на анаэробный гликолиз. В результате потеря NAD+ приводит к сокращению синтеза АТФ, что вызывает клеточную дисфункцию и смерть вследствие развития некроза [28]. В литературе последних лет этот феномен известен как «гипотеза самоубийства» при активации PARP и, по всей вероятности, является механизмом элиминации клеток после необратимого повреждения ДНК. Обширное количество экспериментальных работ установило, что обусловленный патологической PARP 1 путь клеточной смерти играет основную роль в повреждении тканей и органной дисфункции в многочисленных процессах болезни [14]. Таким образом, описанные выше механизмы клеточного повреждения предопределяют свойства потенциальных антиоксидантов. Действие этих препаратов должно быть направлено на уменьшение избыточной продукции свободных радикалов кислорода, предотвращение сверхактивации iNOS, ингибировать ядерный фактор (NF-κB) и белок-активатор 1, блокировать активацию PARP 1, таким образом сохраняя NAD+ и АТФ, а также уменьшать повреждение ДНК и/или способствовать ее восстановлению. Они должны стимулировать активность внутриклеточных ферментативных антиоксидантов, увеличивать синтез eNOS. Обладание этими свойствами позволит гипотетическому антиоксиданту ограничить синтез провоспалительных цитокинов и продукцию адгезированных молекул, предотвратить липидную пероксидацию и/или восстановить поврежденные липиды; ограничить белковую оксидацию и нитрацию. Идентификация этих фармакологических целей предполагает потребность в многофункциональном агенте, обладающем антиоксидантными свойствами, способностью ингибировать iNOS и деактивировать ONOO-. Эндогенно продуцируемый мелатонин является веществом, которое имеет все эти свойства. Индоламин оказывает разнообразные действия, посредством которых он влияет на физиологию организма; некоторые из этих действий опосредованы рецепторами (МТ1 и МТ2), тогда как другие независимы от них [29]. Мелатонин как универсальный антиоксидант Существуют многочисленные данные, свидетельствующие о том, что мелатонин — главный реагент с кислород- и азот-содержащими реактивными молекулами [30], включая пероксинитрит [31, 32]. Мелатонин может взаимодействовать с последними, как при физиологических, так и при фармакологических концентрациях. Не только мелатонин, но и некоторые из его метаболитов могут ингибировать свободные радикалы и их производные [33]. Результаты исследований показывают, что мелатонин устраняет продукты распада пероксинитрита, включая гидроксильный радикал, двуокись азота и карбонатный радикал, в присутствии физиологических концентраций углекислого газа [34]. Мелатонин способен поддерживать некоторые внутриклеточные антиоксидантные ферменты, включая SOD и глутатион-пероксидазу (GSH-Px) [35]. Кроме того, мелатонин активизирует γ-глутамилцистеинсинтазу, таким образом стимулируя производство другого внутриклеточного антиоксиданта — глутатиона (GSH). Результаты многих исследований показали, что мелатонин значительно лучше, чем классические антиок130 Н И Т Р О О К С И Д АТ И В Н Ы Й С Т Р Е С С И В О З М О Ж Н О С Т Ь Е Г О К О Р Р Е К Ц И И М Е Л АТ О Н И Н О М сиданты, препятствует «свободно радикальному» молекулярному разрушению. В исследованиях, проводимых в естественных условиях, мелатонин был более эффективен, чем витамин Е [36], β-каротин и витамин C [37]. Недавно были показаны полезные антиоксидантные эффекты мелатонина для пожилых пациентов с первичной гипертензией [38]. Некоторые антиоксиданты способны сохранять активность SOD и GSH-Px. Однако эти эффекты являются косвенными, хотя благодаря им имеется возможность ингибировать свободные радикалы и защищать белки от повреждения. Мелатонин принципиально отличается от других антиоксидантов тем, что обладает геномными воздействиями и регулирует экспрессию некоторых генов, в том числе гены SOD и GSH-Px. Таким образом, гормон эпифиза влияет не только на антиоксидазную активность фермента, но и на его синтез в физиологических условиях и во время усиления оксидативного стресса [35]. Влияние на гены, возможно, осуществляется через эпигенетические механизмы [39]. Существование таких механизмов у одной молекулы уникально для антиоксиданта, и чрезвычайно важно, что оба механизма противостоят патологически произведенным свободным радикалам. Мелатонин против iNOS и ONOO При многих воспалительных процессах пероксинитрит, а не другие реактивные молекулы, — преобладающая молекула, которая определяет судьбу клеток. Однажды сформированный соединением оксида азота и кислорода, пероксинитрит не может взаимодействовать с витаминами Е или C или с другими обычными антиокcидантами. Как многофункциональные антиоксиданты мелатонин и его метаболиты имеют характерные особенности, включая ингибирующее взаимодействие с iNOS [40] и с ONOO- [30, 31]. Эти особенности мелатонина, кроме прямых антиоксидантных эффектов, были зарегистрированы при химически вызванной гипергликемии [41] и других состояниях, таких как повреждение кишечника, печени, легких. Таким образом, мелатонин — единственная в настоящее время доступная молекула, способная заблокировать все аспекты «треугольника дьявола». Мелатонин способен уменьшать воспаление, блокируя транскрипционные факторы: ядерный фактор NF-κB и белок-активатор 1, а также цитокины (ФНО α) [42]. Существует достаточно подтверждений тому факту, что эти цитокины вызывают формирование свободных радикалов и способствуют активности iNOS, а также активации транскрипционных факторов в пределах клеток. Эти процессы неизбежно вызывают порочный цикл клеточного повреждения. При повреждении ДНК, вызванном ONOO-, PARP сверхактивизируется в процессе «ремонта» генома и потребляет NAD+ как основание в больших количествах, вызывая энергетический кризис в пределах клеток, приводя к их возможному некрозу. Сохранение NAD+ и увеличение выработки клеточной энергии могут облегчить репарацию. Именно этим процессам способствует мелатонин, сохраняя клеточную выработку энергии и защищая поврежденную ДНК [43]. В состоянии физиологического покоя клетки iNOS подавляет выработку — и собственную, и циклооксигеназы 2 (ЦОГ 2), уменьшая перемещение фактора транскрипции NF-κB в ядро. Однако зарегистрировано, что оксид азота, полученный при помощи iNOS во время воспалительного процесса, в дальнейшем потенцирует активность ЦОГ 2 через фактор транскрипции NF-κB [44], таким образом 131 Н И Т Р О О К С И Д АТ И В Н Ы Й С Т Р Е С С И В О З М О Ж Н О С Т Ь Е Г О К О Р Р Е К Ц И И М Е Л АТ О Н И Н О М увеличивая воспалительный процесс. Этот эффект неожиданно демонстрирует, что ONOO- также непосредственно активизирует ЦОГ 2. В случае хронического воспаления ингибирование ЦОГ 2 и iNOS (вместо только ЦОГ 2) было бы выгодно для уменьшения воспаления. В недавно опубликованном интригующем отчете [45] высказано предположение, что не триптофан, не серотонин, а только мелатонин ингибирует транскрипционную активацию ЦОГ 2 и iNOS. Другое преимущество мелатонина над классическими антиоксидантами — отсутствие прооксидантных действий. Все классические антиоксиданты — потенциальные доноры электронов. Как только они жертвуют электрон, чтобы нейтрализовать свободный радикал, они преобразуются в окисленное состояние. Обычно окисленная форма будет восстановлена через механизм, известный как окислительно-восстановительная реакция, или рециркуляция. В этом патологическом пути рециркуляция витамина C или витамина Е происходит за счет GSH. Во многих случаях, однако, GSH — лучший антиоксидант, чем витамин C или витамин Е [46]. Поскольку эти антиоксиданты являются донорами электронов, то они участвуют в окислительно-восстановительных реакциях и их окисленные формы могут также окислить другие молекулы. Поэтому классические антиоксиданты — это прооксиданты. Мелатонин не участвует в окислительно-восстановительной циркуляции. Как ранее было упомянуто, мелатонин не только не потребляет клеточный GSH, он также сохраняет или даже увеличивает содержание последнего в тканях. Таким образом, мелатонин классифицирован как «антиоксидант-убийца» не только свободных радикалов, но пероксинитрита [47]. Заключение Мелатонин широко используется как средство, улучшающее сон. Существует положение о том, что это — нетоксичная молекула [48]. Мелатонин легко синтезируется в фармакологически чистой форме, недорог и, возможно, из-за его многосторонности в защите против нитрооксидативного стресса, уменьшении воспаления, а также влияния на различные гомеостатические параметры имеет существенный потенциал для использования его при различных состояниях, связанных с так называемыми болезнями цивилизации [49] Л И Т Е Р А Т У Р А 1. Grant P., Scott E. Neel revisited: the adipocyte, seasonality and type 2 diabetes. Diabetologia 2006;49:1462—6. 2. Меньщикова Е.Б., Ланкин В.З., Зенков Н.К. и др. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты. М: Слово 2006;556 c. 3. Harman D. Free radical theory of aging, an update: increasing the functional life span. Ann N Y Acad Sci 2006;1067:10—21. 4. Harman D. The free radical theory of aging. Antioxid Redox Signal 2003;5:557—61. 5. De Gray A. Free radicals in aging: casual complexity and its biomedical implications. Free Radic Res 2006;40:1244—9. 6. Woo J. Adverse event monitoring and multivitamin-multimineral dietary supplements. Am J Clin Nutr 2007;85:323S—324S. 7. Muntwyler J., Hennekens C.H., Manson J.E. et al. Vitamin supplement use in a low-risk population of US male physicians and subsequent cardiovascular mortality. Arch Intern Med 2002;162:1472—6. 8. Ascherio A., Rimm E.B., Hernan M.A. et al. Relation of consumption of vitamin E, vitamin C, and carotenoids to risk for stroke among men in the United States. Ann Intern Med 1999;130:963—70. 9. Lonn E., Yusuf S., Hoogwerf B. et al. Effects of vitamin E on cardiovascular outcomes in high-risk patients with diabetes: results of the HOPE study and MICRO-HOPE sub study. Diabetes Care 2002;25:1919—27. 10. Ward N., Wu J.H., Clarke M.W. et al. The effect of vitamin E on blood pressure in individuals 132 Н И Т Р О О К С И Д АТ И В Н Ы Й С Т Р Е С С И В О З М О Ж Н О С Т Ь Е Г О К О Р Р Е К Ц И И М Е Л АТ О Н И Н О М with type 2 diabetes: a randomized, double-blind, placebo-controlled trial. J Hypertens 2007;25(1):227—34. 11. Vivekananthan D., Penn M.S., Sapp S.K. et al. Use of antioxidant vitamins for the prevention of cardiovascular disease: meta-analysis of randomized. Lancet 2003;361:2017—23. 12. Miller E., Pastor-Barriuso R., Dalal D. et al. Meta-analysis: high-dosage vitamin E supplementation may increase all-cause mortality. Ann Intern Med 2005;142:37—46. 13. Bjelakovic G., Nikolova D., Gluud L. Mortality in randomized trials of antioxidant supplements for primary and secondary prevention: systemic review and meta-analysis. JAMA 2007;297:842—57. 14. Korkmaz A., Yaren H., Topal T., Oter S. Molecular targets against mustard toxicity: implication of cell surface receptors, peroxynitrite production, and PARP activation. Arch Toxicol 2006;80:662—70. 15. Beckman J., Koppenol W. Nitric oxide, superoxide, and peroxynitrite: the good, the bad, and the ugly. Am J Physiol 1996;271:1424—37. 16. Pacher P., Beckman J., Liaudet L. Nitric oxide and peroxynitrite in health and disease. Physiol. Rev 2007;87: 315—424. 17. Cooke C., Davidge S. Peroxynitrite increases iNOS through NF-kappaB and decreases prostacycline synthase in endothelial cells. Am J Cell Physiol 2002;282:395—402. 18. Dedon P., Tannenbaum S. Reactive nitrogen species in the chemical biology of inflammation. Arch Biochem Biophys 2004;423:12—22. 19. Joshi M., Ferguson T.B. Jr., Han T.H. et al. Nitric oxide is consumed, rather than conserved, by reaction with oxyhemeglobin under physiological conditions. Proc Natl Acad Sci USA 2002;99:10341—6. 20. Forstermann U., Munzel T. Endothelial nitric oxide synthase in vascular disease: from marvel to menace. Circulation 2006;113:1708—14. 21. Demicheli V., Quijano C., Alvarez B., Radi R. Inactivation and nitration of human superoxide dismutase (SOD) by fluxes of nitric oxide and superoxide. Free Radic Biol Med 2007;42:1359—68. 22. Alvares B., Radi R. Peroxynitrite reactivity with amino acids and proteins. Amino Acids 2003;25:295—311. 23. Okamoto T., Akaike T., Sawa T. Activation of matrix metalloproteinases by peroxynitrite-induced protein S-glutathiolation via disulfide S-oxide formation. J Biol Chem 2001;276:29596—602. 24. Tamir S., DeRojas-Walker T., Wishnok J.S., Tannenbaum S.R. DNA damage and genotoxicity by nitric oxide. Methods Enzymol 1996;269:230—43. 25. Chaturvedi N., Sjolie A.K., Stephenson J.M. et al. Effect of lisinopril on progression of retinopathy in normotensive people with type 1 diabetes. The EUCLID Study Group EURODIAB Controlled Trial of Lisinopril in Insulin-Dependent Diabetes Mellitus. Lancet 1998;351:28—31. 26. Chien Y., Bau D., Jan K. Nitric oxide inhibits DNA-adduct excision in nucleotide excision repair. Free Radic Biol Med 2004;36:1011—7. 27. Szabo C. Poly (ADP-ribose) polymerase activation by reactive nitrogen species — relevance for the pathogenesis of inflammation. Nitric Oxide 2006;14:169—79. 28. Virag L., Szabo E., Gergely P., Szabo C. Peroxynitrite-induced cytotoxicity: mechanism and opportunities for intervention. Toxicol Lett 2003;140—141:113—24. 29. Reiter R.J., Tan D.X., Manchester L.C. et al. Medical implication of melatonin: receptor-mediated and receptor-independent actions. Adv Med Sci 2007;52:11—28. 30. Reiter R., Tan D., Burkhardt S. Reactive oxygen and nitrogen species and cellular and organismal decline: amelioration with melatonin. Mech Ageing Dev 2002;123:1007—19. 31. Gilad E., Tan D., Allegra M. Melatonin is a scavenger of peroxynitrite. Life Sci 1997;60:169—74. 32. Reiter R. Melatonin: reducing molecular pathology and dysfunction due to free radicals and associated reactants. Neuro Endocrinol Lett 2002;23(Suppl. 1):3—8. 33. Tan D., Manchester L.C., Terron M.P. et al. One molecule, many derivatives: a never-ending interaction of melatonin with reactive oxygen and nitrogen species? J Pineal Res 2007;42:28—42. 34. Peyrot F., Houee-Levin C., Ducrocq C. Melatonin nitrosation promoted by NO*2; comparison with the peroxynitrite reaction. Free Radic. Res 2006;40:910—20. 35.Rodriguez C., Mayo J.C., Sainz R.M. et al. Regulation of antioxidant enzymes: a significant role for melatonin. J Pineal Res 2004;36:1—9. 36. Baydas G., Canatan H., Turkoglu A. Comparative analysis of the protective effects of melatonin and vitamin E on streptozocininduced diabetes mellitus. J Pineal Res 2002;32:225—30. 37. Hsu C., Han B., Liu M. et al. Phosphineinduced oxidative damage in rats: attenuation by melatonin. Free Radic Biol Med 2000;28:636—42. 38. Kedziora-Kornatowska K., Szewczyk-Golec K., Czuczejko J. et al. Antioxidative effects of melatonin administration in elderly primary essential hypertension patients. J Pineal Res 2008;45:312—17. 39. Korkmaz A., Reiter R. Epigenetic regulation: a 133 Н И Т Р О О К С И Д АТ И В Н Ы Й С Т Р Е С С И В О З М О Ж Н О С Т Ь Е Г О К О Р Р Е К Ц И И М Е Л АТ О Н И Н О М new research area for melatonin. J Pineal Res 2008;44:41—4. 40. Gilad E., Wong H.R., Zingarelli B. et al. Melatonin inhibits expression of the inducible isoform of nitric oxide synthase in murine macrophages: role of inhibition of NFkappaB activation. FASEB J 1998;12:685—93. 41. Korkmaz A., Topal T., Oter S. et al. Hyperglycemia-related pathophysiologic mechanism and potential beneficial actions of melatonin. Mini Rev Med 2008;8:1144—53. 42. Li J. Melatonin reduces inflammatory injury through inhibiting NF-kappaB activation in rats with colitis. Mediators Inflamm 2005;205:185—93. 43. Tan D., Pö eggeler B., Reiter R.J. et al. The pineal hormone melatonin inhibits DNA-adduct formation induced by the chemical carcinogen safrole in vivo. Cancer Lett 1993;70:65—71. 44. Mollace V., Muscoli C., Masini E. et al. Modulation of prostaglandin biosynthesis by nitric oxide and nitric oxide donors. Pharmacol Rev 2005;57:217—52. 45. Deng W.-G., Tang S.-T., Tseng H.-P., Wu K.K. Melatonin suppresses macrophage cyclooxygenase2 and inducible nitric oxide synthase expression by inhibiting p52 acetylation and binding. Blood 2006;108:518—24. 46. Regoli F., Winston G. Quantification of total oxidant scavenging capacity of antioxidant for peroxynitrite, peroxyl radicals, and hydroxyl radicals. Toxicol Appl Pharmacol 1999;156:96—105. 47. Анисимов В.Н. Мелатонин: роль в организме, применение в клинике. СПб.: Система, 2007;40 с. 48. Мелатонин в норме и патологии. Под ред. Ф.И. Комарова, С.И. Раппопорта. М.: Медпрактика-М, 2004;308 с. 49. Reiter R., Tan D.X., Terron M.P. Melatonin: potential utility for improving public health. TAF Prev Med Bull 2006;5:131—58. 134 Глава 10. МЕЛАТОНИН И ПСИХОСОМАТИЧЕСКИЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ Д.Б. Колесников Проблеме взаимосвязи психических и соматических расстройств посвящен целый ряд публикаций и исследовательских работ. Психосоматические расстройства — явление нередкое, и к настоящему времени накоплен богатый материал, свидетельствующий о большой их распространенности [1—3]. В основном такие пациенты концентрируются в соматических стационарах и поликлиниках. При этом следует отметить, что, несмотря на их высокую долю среди больных общемедицинской сети, врачи-интернисты этот факт часто недооценивают, а порой и просто игнорируют, что затягивает и значительно увеличивает стоимость лечения, делает терапевтические мероприятия малоэффективными, а в ряде случаев приводит к необоснованным хирургическим вмешательствам, ведет к потере контакта пациента с врачом, утрате веры в эффективность медицинской помощи и в выздоровление. Известно, что ряд как соматических (ЯБДПК, бронхиальная астма, гипертоническая болезнь, атопический дерматит, псориаз и некоторые другие), как и психических заболеваний (депрессивные расстройства, шизофрения и др.) развиваются по эндогенному типу, манифестируя аутохтонно, без внешних провокаций, имеют сходную динамику (часто сезонный ритм обострений и ремиссий), в ходе которой наблюдаются экзацербация (обострение) заболевания, фаза максимального проявления симптомов с последующим наступлением ремиссии с полной или частичной редукцией патологической симптоматики. В структуре комплекса симптомов этих болезней (и психических, и соматических) нередко наблюдается развитие комбинированного «психосоматического» синдрома с одновременным и параллельным развитием и редукцией соматических и психических проявлений с преобладанием того или иного компонента. Так, с одной стороны, симптомы витальной депрессии включают в себя определенный соматовегетативный комплекс, в который входят нарушение пищевого влечения, запоры и др. [4]. В.Э. Медведев в своей работе исследовал депрессивные фазы с осенне-зимним ритмом у психически больных [5] на материале 97 пациентов. Им было показано, что всем сезонным депрессиям вне зависимости от их нозологической принадлежности сопутствовали выраженные соматовегетативные нарушения. В монографии А.Б. Смулевича «Депрессии в общей медицине» [6] указывается на то, что депрессиям сопутствуют СД, язвенная болезнь. Исследование больных атопическим дерматитом, который является сезонным заболеванием [7], показало, что депрессивное расстройство сопутствует всем формам этого заболевания и наиболее выражено при тяжелом течении. Эффективность же применения комбинированной терапии (с использованием психотропных препаратов) при этой патологии увеличивалась вдвое (с 23 до 42%) [8]. Высокая частота депрессивных рас135 М Е Л АТ О Н И Н И П С И Х О С О М АТ И Ч Е С К И Е З А Б О Л Е В А Н И Я стройств наблюдается и при таких заболеваниях внутренних органов, как функциональные болезни ЖКТ (до 60%) [9], а также при сердечно-сосудистых заболеваниях, каковыми являются ИБС, гипертоническая болезнь (до 31%). На другом «полюсе» психических нарушений находятся невротические расстройства, формирующиеся на фоне психотравмирующих воздействий и протекающие по типу декомпенсаторных реакций, преимущественно в форме тревоги, страха, беспокойных навязчивых мыслей и др., полностью редуцирующихся по мере разрешения провоцирующей ситуации. В свою очередь, соматизированные неврозы (психогенно обусловленные функциональные нарушения внутренних органов), также рассматриваемые в рамках психосоматических заболеваний, представлены в терапевтической клинической практике в своей основной части такими расстройствами, как кардионевроз, синдром гипервентиляции, СРК и др., и составляют, по данным С.В. Иванова [10], 11,4 % случаев. Ряд исследователей [10—12] выделили особые варианты течения болезней, которые по своим клиническим характеристикам могут рассматриваться как психосоматические расстройства с нарушениями функций внутренних органов (органные неврозы). Психические нарушения при этом проявлялись телесными ощущениями определенного вида (боли, чувство сердцебиения, перебои в работе сердца, одышка, ощущение дискомфорта, болей в животе и др.), которые проецируются на область внутренних органов, имитируя соматическое заболевание. Объединенные понятием «органный невроз», введенным G. Bergman в 1932 г. [13], эти расстройства по сути являются психическими заболеваниями с различными психовегетативными симптомами, выступающими на первый план в жалобах больного на высоте тревоги. Однако существуют и такие заболевания, как некоторые формы ИБС, АГ, бронхиальная астма, ЯБДПК, СРК, и другие расстройства, которые не могут быть объяснены вышеуказанными вариантами дебюта и динамики, поскольку не вписываются в рамки известных концепций. Соматическая патология развивается в данных случаях параллельно с психическим расстройством на основе единых механизмов как манифестации, так и континуума заболевания. При этом очевидна неоднородность взглядов психиатров, интернистов и сторонников психоаналитических концепций на данную проблему. Попытки установить некие общие закономерности в этиологии и патогенезе психосоматических заболеваний на современном этапе развития медицины ограничиваются следующими концепциями. В психодинамической концепции основная роль в развитии психосоматических заболеваний отводится психосоциальному стрессу [14], формированию болезней в результате сдерживания внутриличностных конфликтов и длительной фрустрации. Основанием для этой концепции послужили работы F. Alexander, в которых предусматривается развитие морфологических изменений внутренних органов в результате длительного воздействия психотравмирующих факторов. В соматоцентрической концепции приводятся доказательства первичности соматической составляющей в развитии психосоматозов. Данная концепция считается справедливой в случаях развития тяжелого соматического заболевания (ИМ, онкологического процесса), когда в результате выраженной интоксикации, а также нарастающих явлений астении нарушаются психические процессы. При этом, как правило, психическое расстройство протекает по типу астенической депрес136 М Е Л АТ О Н И Н И П С И Х О С О М АТ И Ч Е С К И Е З А Б О Л Е В А Н И Я сии, симптомы которой тесно связаны с соматическим заболеванием. Немаловажное место в соматоцентрической концепции развития психосоматических заболеваний имеет реакция личности на болезнь. Так, вследствие перенесенного острого ИМ у пациента могут сформироваться стойкие ипохондрические расстройства, как с явлениями депрессии, так и с симптомами гипоманиакального возбуждения. Концепция коморбидности в рамках психосоматозов представлена в монографии А.Б. Смулевича и А.Л. Сыркина «Психокардиология» [15], где на примере заболеваний сердечно-сосудистой системы рассматривается сочетание психических и соматических нарушений, которые сосуществуют в формах наложения и/или усиления друг друга. В свою очередь терапия психосоматических расстройств полностью соответствует клиническому мировоззрению приверженцев того или иного течения, хотя и не исключает комплексного подхода. Широко используется комбинированное лечение с присоединением к базисным (применяемым интернистами в клинической практике) препаратам психотропных средств. Однако при этом тактика лечения носит симптоматический характер. Традиционно сотрудничество интернистов и психиатров сводится к выделению из психосоматического синдромокомплекса соматической и психической составляющих, с последующим подбором соответствующих препаратов. Следует отметить, что в настоящее время в некоторых публикациях появилась тенденция к выделению из всех психосоматических расстройств заболеваний, которые рассматриваются как отдельные нозологические формы, в которых соматическая и психическая патология связаны неразрывно. В.Я. Гиндикин [16], выделяя такие заболевания из общей группы соматоформных расстройств, относит к ним прежде всего бронхиальную астму, язву желудка, ЯБДПК, язвенный колит, гипертоническую болезнь, мигрень, гипертиреоидизм, дерматит и экзему. Эти заболевания имеют свой ритм развития и сходную динамику. Проявления соматического и психического расстройства при данных заболеваниях развиваются параллельно друг другу и созависимо друг от друга. Это положение дает возможность рассматривать целый ряд психосоматических нозологических форм как заболевания с особым вариантом течения, где психическая и соматическая составляющие образуют единый болезненный комплекс, подчиняющийся своим законам динамики и, соответственно, требующий особого подхода к лечению. В связи с этим необходимо отметить, что в последние годы все большее внимание исследователей привлекают данные о важной регуляторной роли эпифиза и его основного гормона мелатонина — метаболита серотонина. Ключевая роль мелатонина в организме определяется тем обстоятельством, что ритму его продукции подчинены все эндогенные ритмы организма [17]. Мелатонин является не только мессенджером основного эндогенного ритма, генерируемого супрахиазматическими ядрами гипоталамуса и синхронизирующего все остальные биологические ритмы организма, но и корректором этого эндогенного ритма относительно ритмов окружающей среды [18—20]. Основными эффектами мелатонина, помимо биоритмологического, являются иммуномодулирующие и антиоксидантные свойства. На большом фактическом материале доказаны онкопротективная, геропротективная и ноотропная функции мелатонина путем противодействия развитию нейродегенеративных процессов, хронических заболеваний внутрен137 М Е Л АТ О Н И Н И П С И Х О С О М АТ И Ч Е С К И Е З А Б О Л Е В А Н И Я них органов (язвенная болезнь, заболевания сердечно-сосудистой системы). Рядом исследователей [21—25] доказана важная роль мелатонина в механизмах адаптации и антистрессорной защите организма. Авторами этих работ экспериментально показано наличие у гормона антидепрессивных и противотревожных свойств. При этом, описывая собственную концепцию «эпифизарной защиты», Э.Б. Арушанян отводит мелатонину роль универсального модулятора различных физиологических процессов, участвующих в ответе на стресс [21, 23]. Многообразие клинических форм психических расстройств, протекающих с явлениями аффективной патологии, в настоящее время сводится к дизрегуляции серотониновой и норадреналиновой систем во взаимодействии с дофаминергической системой [26]. Как указывалось выше, мелатонин является метаболитом серотонина. В свою очередь, серотонин образуется из аминокислоты триптофана. Синтез мелатонина инициируется при связывании норадреналина β1-адренергическими рецепторами, в то время как ингибирование продукции мелатонина осуществляется γ-аминомасляной кислотой, допамином и др. [27]. Очевидно, что в цепи метаболизма мелатонина участвуют все звенья нейрохимических нарушений, происходящих при психических расстройствах. В связи с этим представляется необходимой разработка на модели некоторых из указанных выше патологических состояний нового концептуального взгляда, дающего возможность оценить этиологию и патогенез психосоматических расстройств с иной точки зрения, представляющей организм как единое целое. В настоящее время не вызывает сомнений, что ряд соматических заболеваний манифестируют вслед за острым или длительным психогенным воздействием. Наиболее известными патологическими состояниями в данном случае являются гипертоническая болезнь, бронхиальная астма, ЯБДПК, СРК. В этих случаях наиболее удобной моделью для демонстрации влияния изменений продукции мелатонина на психосоматические взаимоотношения в рамках одного заболевания являются ЯБДПК и СРК. Предпосылками для такого заявления служат известные особенности манифестации и течения этих заболеваний, которые проявляются во взаимосвязи обострений и ремиссий с сезонными периодами, изменением образа жизни, эмоциональными нагрузками. Кроме того, в 1974 г. Н.Т. Райхлиным и И.М. Кветным [28] было обнаружено значительное присутствие мелатонина в ЖКТ, прежде всего в толстой кишке. Работами последних лет доказано, что сезонная адаптация организма к окружающей среде определяется количеством и ритмикой продукции мелатонина в организме [22]. Также было показано [29, 30], что у больных ЯБДПК продукция мелатонина снижена и нередко извращена во все сезоны года, однако в зимнее и весеннее время наблюдается отсутствие суточного ритма мелатонина, что является, по мнению авторов, одной из причин клинически более тяжело протекающих обострений ЯБДПК в осенний сезон года. В свою очередь Я.С. Циммерман и соавт. в своей работе по исследованию психических расстройств у пациентов с язвенной болезнью в различные периоды течения заболевания (рецидивирование, ремиссия) [31] показал, что у всех 100 обследованных им больных с ЯБДПК были обнаружены психические расстройства, нозологическую принадлежность которых автор рассматривает в рамках неврозоподобных нарушений, развившихся в результате экзогенных психических вредностей. Особое место стрессу в формировании невротических реакций у 138 М Е Л АТ О Н И Н И П С И Х О С О М АТ И Ч Е С К И Е З А Б О Л Е В А Н И Я больных с ЯБДПК и СРК уделяет и Э.Б. Арушанян [21, 23]. При этом автор отводит мелатонину роль универсального модулятора, имеющего выраженные противострессорные, антидепрессивные и противотревожные свойства. По его данным, мелатонин, будучи ритмоорганизующим гормоном эпифиза, в равной степени может оказывать выраженное влияние на функции нервной системы и ЖКТ. Особое место в гастроэнтерологии занимают острые гастродуоденальные «стресс-язвы», выделенные из ряда симптоматических язв В.Х. Василенко в 1970 г. При этом роль психической составляющей у больных с этим расстройством не уточняется. В большинстве руководств по гастроэнтерологии [32, 33] патогенез «стресс-язв» рассматривается с точки зрения нарушения микроциркуляции стенки желудка и двенадцатиперстной кишки под воздействием различных поражающих факторов (ИЛ, ожоговая болезнь, черепно-мозговые травмы, послеоперационный период и т. д.). Однако экспериментально показано, что внешние стрессорные воздействия оказывают влияние на содержание мелатонина в эпифизе и сыворотке крови животных. Обнаружено грубое нарушение ритмики суточной продукции мелатонина при подвергании крыс ротационному стрессу [34]. Также в других экспериментах, проводимых на животных, подвергнутых различным видам стрессорных воздействий [35, 36] в дневное время, отмечено повышение концентрации мелатонина в сыворотке крови и содержания N-ацетилтрансферазы в эпифизе. Таким образом, при воздействии хронического экспериментального стресса выявлено нарушение суточного ритма продукции мелатонина и отсутствие подавления его секреции ярким светом в темное время суток, наблюдаемое у контрольных крыс [37]. Десинхроноз, смоделированный смещением фазы светопериода (о чем свидетельствует резкое увеличение амплитуды суточных ритмов продукции мелатонина в ответ на сдвиг светопериода), в экспериментах на крысах потенцировал процессы язвообразования слизистой оболочки желудка крыс [38]. Было выявлено, что сдвиг фазы светопериода на 12 ч приводил к инверсии фазы основных эндогенных суточных ритмов организма крыс, проявляющихся в изменении продукции мелатонина. В условиях инвертированного светопериода отмечалось достоверное язвообразование желудка крыс, по сравнению с группами крыс, находившимися в условиях естественного светопериода. В том же исследовании была доказана язвопротективная функция мелатонина на крысах, подвергшихся стрессорным воздействиям. Интраперитонеальное введение экспериментальным животным, содержащимся в условиях смещенного светопериода, мелатонина в дозе 2 мг/кг, полностью предотвращало возникновение эрозивно-язвенных поражений желудка. С другой стороны, была доказана эффективность мелатонина и в плане предотвращения язвенных дефектов желудка — также на моделях язв желудка при использовании нестероидных противовоспалительных препаратов. Была показана и наибольшая эффективность терапии мелатонином в комбинации с традиционными противоязвенными препаратами в лечении ЯБДПК по сравнению с другими методиками [30]. Функциональные заболевания ЖКТ, в частности СРК, в рамках которого формируется полиморфная клиническая картина при минимальных органических поражениях, тоже, как показали исследования Н.Т. Райхлина и соавт. [39], формируются на фоне измененной микроскопической картины в слизистой оболочке толстой кишки. При этом количество эндокринных клеток, ответственных 139 М Е Л АТ О Н И Н И П С И Х О С О М АТ И Ч Е С К И Е З А Б О Л Е В А Н И Я за синтез серотонина и мелатонина, было достоверно снижено. Учитывая тот факт, что, по данным Д.Б. Колесникова [11], у подавляющей части (>90%) пациентов с СРК в структуре заболевания имелись психические расстройства (депрессии, невротические нарушения с преобладанием тревоги, ипохондрическое развитие), рассматриваемые в хронобиологической науке как нейропатологические синдромы в рамках патологической системы [40], патогенез данного заболевания вполне можно отнести к десинхронозам, вызванным нарушением биологических ритмов. При этом была доказана эффективность лечения мелатонином СРК [39]. На 21 больном, страдающем СРК в стадии обострения и ремиссии, было показано, что базисная терапия, применяемая при СРК, и лечение с использованием мелатонина более эффективны, чем базисная терапия в сочетании с психотропными средствами в плане нормализации стула и улучшения сна у больных с СРК и сравнимы по эффективности с базисной терапией с психотропными средствами при купировании болевого и диспептических синдромов, нормализации психического статуса, улучшения качества жизни. Таким образом, на настоящий момент существует достаточно экспериментальных данных, свидетельствующих о важной роли метаболизма мелатонина и его производных в патогенезе ряда заболеваний, что позволяет рассматривать их в рамках единой болезни, сочетающей в себе соматические и психические синдромы. Эти данные позволяют предположить и то, что так называемые психосоматические расстройства в ряде случаев не являются результатом наложения психической и соматической составляющих. Также спорным становится смысл дискуссии о первичности этих составляющих в развитии и динамике некоторых психосоматозов. С другой стороны, предположение о том, что ряд так назывaемых органных неврозов образуются как единый синдромокомплекс, подчиняющийся общим механизмам развития в рамках дизрегуляционной патологии, в основе которой лежит нарушение продукции и метаболизма эпифизарного гормона мелатонина, может оказаться достаточно состоятельным и существенно повлиять на направление в изучении, диагностике и терапии многих заболеваний, в рамках патогенеза которых прослеживается многофакторность, а клинически — широкий полиморфизм. Использование эпифизарного гормона мелатонина в качестве универсального препарата для лечения заболевания, вызванного или сопровождающегося десинхронозом, в этом случае должно рассматриваться как весьма обоснованное, поскольку оно воздействует на этиопатогенетические механизмы болезненных процессов. Л И Т Е Р А Т У Р А 1. Козырев В.Н. Модели интеграции психиатрической службы в систему медицинской помощи населению. Дис. … д-ра мед. наук. М., 2000. 2. Simon G.E., VonKorff M., Piccinelli M. et al. An international study of the relation between somatic symptoms and depression. N Engl J Med 1999;341(18):1329—35. 3. Wells K.B., Hays R.D., Burnam M.A. et al. Detection of depressive disorder for patients receiving prepaid or fee-for-service care. Results from the Medical Outcomes Study. JAMA 1989;262(23):3298—302. 4. Зеленина Е.В. Соматовегетативный симптомокомплекс в структуре депрессий (типо- логия, клиника, терапия): Дис. … канд. мед. наук. М., 1997. 5. Медведев В.Э. Депрессивные фазы с осеннезимним сезонным ритмом (клиника и терапия). Дисс. … канд. мед. наук. М., 2005. 6. Смулевич А.Б. Депрессии в общей медицине. М., 2001;253 с. 7. Колесников Д.Б. Диагностика психических расстройств у больных атопическим дерматитом. Матер. Конф. молодых ученых России с междунар. участием «Фундаментальные науки и прогресс клинической медицины», посв. 240летию ММА им. И.М. Сеченова. М., 1998;108—9. 140 М Е Л АТ О Н И Н И П С И Х О С О М АТ И Ч Е С К И Е З А Б О Л Е В А Н И Я 8. Львов А.Н., Колесников Д.Б. Оценка эффективности применения комплексной психокорригирующей терапии у больных атопическим дерматитом. Матер. Конф. молодых ученых России с междунар. участием «Фундаментальные науки и прогресс клинической медицины», посв. 240-летию ММА им. И.М. Сеченова. М., 1998;105. 9. Смулевич А.Б. Депрессии при соматических заболеваниях. М., 2003;429 с. 10. Иванов С.В. Соматоформные расстройства (органные неврозы): эпидемиология, коморбидные психосоматические соотношения, терапия: Дис. … д-ра мед. наук. М., 2002. 11. Колесников Д.Б. Синдром раздраженной толстой кишки (психосоматические соотношения, типология, терапия): Дис. … канд. мед. наук. М., 2001. 12. Смулевич А.Б., Сыркин А.Л., Рапопорт С.И. и др. Органные неврозы как психосоматическая проблема. Журн неврол и психиатр 2000;2:4—12. 13. Bergman G.V. Functionalle Patologie eine klinische Sammlung von Ergebnissen und Anschaugen eine Arbeitsrichtung. Berlin, 1932. 14. Alexander F. The influence of psychologic factors upon gastrointestinal disturbances: general principles, objectives and preliminary results. Psychoanal Q 1934;3:501—88. 15. Смулевич А.Б., Сыркин А.Л. Психокардиология. М., 2005;777 с. 16. Гиндикин В.Я. Соматогенные и соматоформные расстройства: Справочник. М., 2000. 17. Halberg F. Chronobiology. Ann Rev Physiol 1969;31:675—725. 18. Nonno R., Capsoni S., Lucini V. et al. Distribution and characterization of the melatonin receptors in the hypothalamus and pituitary-gland of 3 domestic ungulates. J Pineal Res 1995;18(4):207—16. 19. Rietveld W.J. Neurotransmitters and the pharmacology of the suprachiasmatic nuclei. Pharmacol Ther 1992;56(1):119—30. 20. Witt-Enderby P.A., Dubocovich M.L. Characterisation and regulation of the human ml(1A) melatonin receptor stably expressed in Chinese hamster ovary cells. Mol Pharmacol 1996;50:166—74. 21. Арушанян Э.Б. Участие эпифиза в антистрессовой защите мозга. Успехи физиол наук 1996;27(3):31—50. 22. Арушанян Э. Б. Уникальный мелатонин. Ставрополь, 2006;398 с. 23. Арушанян Э.Б. Изучение психотропной активности гормона эпифиза мелатонина — оригинальное направление наших исследований. Эксперимент клин фармакол 2007;70(6):55—60. 24. Комаров Ф.И., Рапопорт С.И. Хронобиология и хрономедицина. М., 2000;488 с. 25. Малиновская Н.К., Перцов С.С., Сосновский А.С. и др. Эмоциональный стресс и уровень мелатонина в крови. Вестн. РАМН 1997;7:51—4. 26. Зозуля А.А., Изнак А.Ф. Нейробиологические основы депрессий. Депрессии в общей медицине: Рук-во для врачей. Под ред. А.Б. Смулевича. М., 2001;21—3. 27. Анисимов В.Н. Эпифиз и продукция мелатонина. В кн.: Мелатонин в норме и патологии. Под ред. Ф.И. Комарова, С.И. Рапопорта, Н.К. Малиновской и др. М., 2004;7—19. 28. Райхлин Н.Т., Кветной И.М. Биологическая идентификация мелатонина в энтерохромаффинных клетках. Доклады АН СССР 1974;215(3):731—2. 29. Комаров Ф.И., Рапопорт С.И., Малиновская Н.К. и др. Мелатонин и сезоны. Клин мед 2003;9:17—9. 30. Малиновская Н.А., Комаров Ф.И., Рапопорт С.И. и др. Мелатонин в лечении язвенной болезни 12-перстной кишки. Клин мед 2007;1:5—11. 31. Циммерман Я.С., Белоусов Ф.В., Трегубов Л.З. Состояние психической сферы больных язвенной болезнью. Клин мед 2004;3:37—42. 32. Комаров Ф.И. Диагностика и лечение внутренних болезней: Рук-во. М., 1992;96—105. 33. Комаров Ф.И. Руководство по гастроэнтерологии. М., 1995;534—7. 34. Perissin L., Zorzet S., Rapozzi V., Giraldi T. A noninvasive simple method for measurement of urinary excretion of melatonin in undisturbed mice. J Pineal Res 1993;15:138—40. 35. Seggie J., Campbell L., Brown G. et al. Melatonin and N-acetylserotonin stress responses: effect of stimulation and housing conditions. J Pineal Res 1985;2:39—49. 36. Tamotsu S., Schomerus C., Stehle J.H. et al. Norepinephrine-induced phosphorylation of the transcription factor creb in isolated rat pinealocytes — an immunocytochemical study. Cell Tissue Res 1995;282(2):219—26. 37. Persengiev S., Kanchev L., Vezenkova G. Circadian patterns of melatonin, corticosterone, and progesterone in male rats subjected to chronic stress: effect of constant illumination. J Pineal Res 1991;11:57—62. 38. Малиновская Н.А., Комаров Ф.И., Рапопорт С.И. и др. Мелатонин и язвенная болезнь. Мелатонин в норме и патологии. Под ред. Ф.И. Комарова, С.И. Рапопорта, Н.К. Малиновской, В.Н. Анисимова. М., 2004;114—46. 39. Райхлин Н.Т., Комаров Ф.И., Рапопорт С.И. и др. Клинико-морфологические результаты лечения мелаксеном синдрома раздраженной кишки. XII Российская гастроэнтерологическая неделя. Прил к журн Гастроэнтерол гепатол и колопроктол. М., 2006. 40. Крыжановский Г.Н. Дизрегуляционная патология. М., 2002;629 с. 141 Глава 11. ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ РАЗВИТИЯ СЕЗОННЫХ АФФЕКТИВНЫХ РАССТРОЙСТВ С.В. Зимина Вопрос об анатомических структурах, ответственных за развитие сезонной депрессии, ставится уже много лет. Это связано с тем, что данное расстройство характеризуется десинхронозом ритмики внутренних органов и систем, наступающим в связи с изменениями длины светового дня весной и осенью. Наличие такого маркера депрессии позволяет выдвигать на роль пускового звена этого расстройства различные мозговые структуры, которые могли бы привести к десинхронозу ритмики организма и через это — к развитию сезонной депрессии. Так, на роль депрессогенной структуры в работе [1] выдвигается эпифиз. Автор объясняет свою версию тем, что эпифиз способен затягивать ритмику основного ритмоводителя — СХЯ гипоталамуса — и через это, возможно, приводить к развитию сезонной депрессии. Кроме того, у больных сезонной депрессией обнаружены иные, по сравнению со здоровыми лицами, концентрации эпифизарного гормона мелатонина [1, 2]. В другой работе [3] на роль мозговой структуры, ответственной за возникновение депрессии, выдвигается стриатум. В качестве обоснования этой версии автор приводит факт, что повторная стимуляция стриатума способна сдвигать акрофазу ритма суточной подвижности на ранние ночные часы. Еще одной структурой, которая обсуждается как пусковое звено развития сезонной депрессии, являются дорсальные ядра шва (ДЯШ) [4]. Автор аргументирует свою точку зрения тем, что дорсальные ядра шва — это мозговая структура, богатая нейромедиатором серотонином, а на современном этапе дисбаланс серотонина в мозге лежит в основе одной из гипотез развития сезонной депрессии [5, 6]. Однако, думается, было бы слишком большим упрощением считать, что отдельно взятая мозговая структура может привести к развитию сезонной депрессии, поскольку мозг обладает большими резервами компенсации, и поэтому можно предполагать, что сезонная депрессия разовьется, лишь когда во взаимодействие (под влиянием одной неверно функционирующей структуры) включатся несколько сопряженных структур мозга. Этот факт подтверждают и клинические наблюдения: сезонная депрессия — это не только десинхроноз ритмики организма, но и психомоторная заторможенность. За ритмику внутренних органов и двигательную сферу отвечают различные структуры мозга, поэтому можно предполагать, что и в развитии сезонной депрессии участвует целый ряд мозговых структур. В данной главе мы рассмотрим два варианта «запуска» сезонных аффективных расстройств (САР) с общим одинаковым вовлечением в патологическое функционирование ряда структур мозга, сопряженных с первично неверно функционирующей структурой. 142 В О З М О Ж Н Ы Е П У Т И РА З В И Т И Я С Е З О Н Н Ы Х А Ф Ф Е К Т И В Н Ы Х РА С С Т Р О Й С Т В Схема функционирования СХЯ гипоталамуса и сопряженных с ними структур мозга СХЯ обладают всеми свойствами осцилляторов и являются эндогенными ритмоводителями: имеют нейрональную активность с собственной циркадианной частотой, способны к захвату ритма внешнего синхронизатора (фотопериода) и могут синхронизировать с ним свой ритм. Кроме того, СХЯ — главные синхронизаторы для многих ритмов, например, таких как температурная регуляция, цикл сон — бодрствование, суточный ритм сердечных сокращений, ритмика эндокринной системы [7]. СХЯ гипоталамуса функционируют при тесном взаимодействии с сопряженными структурами мозга — стриатумом, эпифизом, гиппокампом и ДЯШ. Рассмотрим более подробно влияние этих структур на СХЯ гипоталамуса. Роль эпифиза в организации циркадианного периодизма, с одной стороны, заключается в формировании более четкого рисунка поведенческих ритмов на протяжении суток, с другой — состоит в затягивании периода колебаний циркадианной ритмики [5, 8]. Стриатум, как и СХЯ гипоталамуса, является осциллятором, генерирующим короткопериодные (секундного и минутного диапазонов) колебания. Данный осциллятор является вторичным по отношению к СХЯ гипоталамуса. Повторная стимуляция стриатума снижает амплитуду суточной подвижности со смещением ее акрофазы на ранние ночные часы [3, 9]. Ядра шва — еще одна структура, которая получает фотопериодический сигнал от СХЯ гипоталамуса. От ядер шва СХЯ получают обратную серотонинергическую афферентацию [7]. Электрическая стимуляция ядер шва тормозит гипоталамические нейроны [8]. Обсудим взаимодействие СХЯ гипоталамуса и гиппокампа. Согласно работе [10], следует говорить о существовании своего рода антагонистических взаимоотношений между указанными структурами. Так, авторы отмечают, что физиологическая роль СХЯ гипоталамуса должна сводиться к синхронизации, а гиппокампа — к десинхронизации колебательных процессов. Гиппокамп обладает свойствами осциллятора и в ситуациях неопределенности генерирует специфический для него тета-ритм на электроэнцефалограмме [10]. На рис. 11.1 приведена краткая схема функционирования системы СХЯ гипоталамуса и связанных с ними структур мозга. Из рис. 11.1 можно видеть, что функционирование СХЯ гипоталамуса предполагает существование у него четырех петель обратной связи, включающих дорсальные ядра шва, стриатум, гиппокамп и эпифиз, которые определяют специфику сигнала, посылаемого СХЯ гипоталамуса к периферическим органам. Дезорганизация работы любой из петель обратной связи может посредством влияния на СХЯ гипоталамуса привести к десинхронозу ритмики организма. ДЯШ и соматизированные аффективные расстройства Взаимодействие ДЯШ и СХЯ гипоталамуса характеризуется торможением гипоталамических нейронов под влиянием ДЯШ [8]. Можно думать, что между 143 В О З М О Ж Н Ы Е П У Т И РА З В И Т И Я С Е З О Н Н Ы Х А Ф Ф Е К Т И В Н Ы Х РА С С Т Р О Й С Т В Зрительная зона Прозрачная перегородка Гиппокамп ПЯ МСЯ ЛСЯ Стриатум Паллидум Таламус Эпифиз Уздечка МГЯ ЛГЯ ЛКТ ГГТ Глаз Гипоталамус СХЯ РГТ ДЯШ ВШГ Рецепторы периферических тканей Внутренние органы Рис. 11.1. Анатомическая схема системы супрахиазматических ядер гипоталамуса и петель их обратной связи. РГТ — ретино-гипоталамический тракт, ГГТ — геникуло-гипоталамический тракт, ЛКТ — латеральное коленчатое тело, ПЯ — прилежащее ядро, МСЯ — медиальное септальное ядро, ЛСЯ — латеральное септальное ядро, МГЯ — медиальное габенулярное ядро, ЛГЯ — латеральное габенулярное ядро, ВШГ — верхний шейный ганглий данными структурами устанавливаются отношения с отрицательной обратной связью, при которой ДЯШ тормозят нейроны СХЯ гипоталамуса в период их высокой активности, т. е. в светлое время суток, и не влияют на низкую активность СХЯ гипоталамуса в темное время суток. 144 В О З М О Ж Н Ы Е П У Т И РА З В И Т И Я С Е З О Н Н Ы Х А Ф Ф Е К Т И В Н Ы Х РА С С Т Р О Й С Т В Отрицательная обратная связь — это условие устойчивой работы любой системы, и можно предполагать, что оно справедливо и для взаимодействия ДЯШ и СХЯ гипоталамуса. Иными словами, условие устойчивого взаимодействия данных структур мозга предполагает синхронное увеличение их активности в светлое время суток и уменьшение в темное время. В противном случае без сдерживающего влияния ДЯШ днем возможен неограниченный рост активности СХЯ гипоталамуса, а наличие активных ДЯШ в темное время суток может привести к полному подавлению функционирования ночью СХЯ гипоталамуса, и без того подавленных темнотой. Можно предполагать, что рассогласование синхронного функционирования ДЯШ и СХЯ гипоталамуса — один из возможных механизмов запуска САР. Изменения длины светового дня весной и осенью — это то время, когда меняется длина периодов активности СХЯ гипоталамуса и ДЯШ. Однако последние могут быть «инертными», т. е. опаздывать с уменьшением активности при наступлении темноты или опаздывать с увеличением активности при наступлении светлого времени суток. ДЯШ могут также быть «реактивными», т. е. уменьшать свою активность до наступления темноты и увеличивать свою активность до наступления светлого времени суток. «Инерционность» и «реактивность» ДЯШ исходно являются малыми, так как время восхода и захода солнца день ото дня меняется не более чем на 2—3 мин, даже весной и осенью — в период самых быстрых изменений длины светового дня. Однако по мере все большего изменения длины светового дня время рассогласования между ДЯШ и СХЯ гипоталамуса нарастает. Рассогласование функционирования указанных структур приводит к двум эффектам: 1) подавлению функционирования СХЯ гипоталамуса, когда их деятельность тормозится одновременно темнотой и активными ДЯШ; 2) неограниченному росту активности СХЯ гипоталамуса, когда одновременно наличие светлого времени суток и отсутствие активности ДЯШ усиливают работу СХЯ гипоталамуса. Подавление активности СХЯ гипоталамуса и гиперфункция данных ядер приведут, в первую очередь, к сдвигу фазы ритма сна-бодрствования, зависящего от этой структуры мозга. Однако в первом случае (при подавлении активности СХЯ) будет иметь место общее уменьшение активности заболевающего человека, а во втором случае (при гиперфункции СХЯ) — появление эпизодов возбуждения утром или вечером, которые по мере увеличения изменений длины светового дня будут захватывать все большее время в течение суток. Подавление активности СХЯ вечером, с наступлением темноты, приводит к сдвигу ритма сна-бодрствования в сторону ранних часов. В цикле сна, образно говоря, пропускается его начало, сон стартует с более поздней своей фазы, чем был бы должен. Этот факт подтверждается тем, что ДЯШ в норме отвечают за наступление быстрого сна [5]. Следовательно, их гиперфункция может приводить к укорочению латентного периода наступления фазы быстрого сна и увеличению представленности быстрого сна в течение ночи. Эти два признака являются, согласно литературным данным, характерными признаками эндогенной депрессии [1, 11, 12]. Сдвиг ритма уровня бодрствования приводит к ранним утренним пробуждениям и неустойчивому сну во второй половине ночи. 145 В О З М О Ж Н Ы Е П У Т И РА З В И Т И Я С Е З О Н Н Ы Х А Ф Ф Е К Т И В Н Ы Х РА С С Т Р О Й С Т В Подавление и гиперфункция СХЯ гипоталамуса приведут также к сдвигу фаз ритмики подчиненных органов. Можно предположить, что у тех ритмов, акрофаза которых не наступила к моменту аномального функционирования СХЯ гипоталамуса, подавление ритмики последних вызовет сдвиг фазы в сторону более ранних часов, усиление этой ритмики передвинет фазы подчиненных ритмов в сторону более поздних часов. Если же акрофаза подчиненного ритма миновала к моменту аномальной деятельности СХЯ гипоталамуса, то подавление их ритмики вызовет сдвиг фазы подчиненного ритма в сторону более поздних часов, а гиперактивность СХЯ — в сторону более ранних часов. Таким образом, рассогласование синхронной деятельности ДЯШ и СХЯ гипоталамуса вызовет в организме заболевающего человека десинхроноз ритмики внутренних органов, который, согласно данным литературы, является признаком эндогенной депрессии [13], а также эпизоды состояния возбуждения, также сопровождающиеся десинхронозом ритмики, что может быть расценено как наступление маниакальной фазы. Дисфункция сетчатки и САР Для того чтобы понять, каким образом дисфункция сетчатки может привести к САР, обратимся к рис. 11.2, на котором изображена анатомическая схема фотопериодической системы организации движений человека. Из рис. 11.2 можно видеть, что фотопериодический сигнал первоначально поступает на сетчатку глаз, а затем по ретино-гипоталамическому тракту отправляется к СХЯ гипоталамуса. Таким образом, из схемы следует, что информацию об уровне освещенности СХЯ гипоталамуса получают от сетчатки глаз. Можно предполагать, что дисфункция сетчатки — ее повышенная или пониженная светочувствительность — в первую очередь скажется на функционировании СХЯ гипоталамуса. Можно предположить существование четырех вариантов дисфункции сетчатки: 1) постоянно пониженная светочувствительность; 2) постоянно повышенная светочувствительность; 3) «инертная» светочувствительность при изменениях длины светового дня; 4) «реактивная» светочувствительность при изменениях длины светового дня. В условиях постоянной длины светового дня пониженная фоточувствительность сетчатки проявит себя в том, что лица с данным состоянием будут плохо видеть в условиях слабой освещенности. При повышенной светочувствительности сетчатки можно ждать непереносимости яркого света и трудностей адаптации глаз при переходе из темноты в освещенное помещение. 1. Постоянно пониженная светочувствительность сетчатки. Можно предполагать, что пониженная светочувствительность в условиях темного и короткого зимнего дня приведет к дополнительному уменьшению активности СХЯ гипоталамуса, и без того ослабленной низким уровнем освещенности. Изменения функционирования СХЯ гипоталамуса скажутся на ритме сна-бодрствования в виде общего уплощения его амплитуды, что клинически выразится в появлении дневной сонливости. Ритмика внутренних органов не претерпит изменений фазы. Можно ожидать уменьшения ее амплитуды — общего уменьшения активности органов и систем организма, подчиненных СХЯ гипоталамуса. Можно предполагать, что ритмика будет соответствовать сниженному уровню бодрствования. 146 В О З М О Ж Н Ы Е П У Т И РА З В И Т И Я С Е З О Н Н Ы Х А Ф Ф Е К Т И В Н Ы Х РА С С Т Р О Й С Т В ПреЛобная моторная зона доля коры D ПостПирамидцентная ральная область извилина Височная доля Теменная ЗрительСлуховая область ная зона зона Otpc Гиппокамп Fps C Прозрачная перегородка ПЯ МСЯ ЛСЯ Стриатум Паллидум B Уздечка МГЯ ЛГЯ Эпифиз Таламус Гипоталамус ПГЯ СХЯ ПВЯ МПОЯ Глаз РГТ Зрительный нерв R ДЯШ Fps Мозжечок A Otpc Тройничный ганглий Д ВШГ АКТГ ГнРг Sth Периферические органы Fp Pyr Rsm Vs Рис. 11.2. Анатомическая схема фотопериодической системы организации движений. A, B, C, D — уровни системы организации движений (по Н.А. Бернштейну [14]). Pyr — пирамидный, Rsm — руброспинальный, Vs — вестибулоспинальный, Sth — спиноталамический, Fp — заднестолбовой, Fpc — фронто-понто-церебеллярный, Otpc — затылочно-височно-понтоцеребеллярный; РГТ — ретино-гипоталамический тракт; ПЯ — прилежащее ядро, МСЯ — медиальное септальное ядро, ЛСЯ — латеральное септальное ядро; МГЯ — медиальное габенулярное ядро, ЛГЯ — латеральное габенулярное ядро; ПГЯ — передние гипоталамические ядра, ПВЯ — паравентрикулярное ядро, МПОЯ — медиальное преоптическое ядро; R — красное ядро, Д — ядро Дейтерса, ВШГ — верхний шейный ганглий, АКТГ — адренокортикотропный гормон, ГнРг — гонадолиберин 147 В О З М О Ж Н Ы Е П У Т И РА З В И Т И Я С Е З О Н Н Ы Х А Ф Ф Е К Т И В Н Ы Х РА С С Т Р О Й С Т В 2. Постоянно повышенная светочувствительность сетчатки. Повышенная светочувствительность сетчатки проявит себя только в период сезонов года, характеризующихся повышенной освещенностью, а именно — летом, когда световой день максимален и солнце высоко стоит над горизонтом, а также весной во время увеличения длины светового дня и увеличения яркости освещения. Можно предполагать, что в это время увеличенная яркость светового дня приведет к дополнительной активации СХЯ гипоталамуса. Повышенная светочувствительность сетчатки также привнесет в работу СХЯ дополнительную активацию, что скажется в первую очередь на ритме сна-бодрствования, который все более (по мере увеличения яркости освещенности) будет стремиться к состоянию возбуждения. По окончании светлой части суток состояние возбуждения будет исчезать постепенно, поэтому возможны трудности засыпания и ранние пробуждения с началом светового дня. Ритмика внутренних органов, подчиненная влиянию СХЯ гипоталамуса, также претерпит изменения и по своим характеристикам будет соответствовать состоянию возбуждения. Можно предполагать, что состояния, связанные с повышенной светочувствительностью сетчатки, не будут непосредственно приводить к сдвигу фаз ритмики организма, изменятся только ее частоты. Таким образом, можно ожидать, что депрессии при пониженной светочувствительности сетчатки будут осенними и зимними — с повышенной сонливостью и адинамией, а мании при повышенной светочувствительности сетчатки будут возникать только в весеннее-летний период, что, по литературным данным, имеет место в рамках шизофрении [14]. 3. «Инертная» и «реактивная» светочувствительность сетчатки при изменениях длины светового дня. Выше были описаны состояния, характеризующиеся общей дисфункцией светочувствительности сетчатки, которая одинаково изменена в течение суток. Однако можно считать, что светочувствительность сетчатки имеет суточную динамику. В светлое время суток для оптимального различения предметов глазу нужна меньшая фоточувствительность, чем в темное время суток. Поэтому можно предполагать, что днем светочувствительность сетчатки ниже, чем ночью. По этой причине светочувствительность сетчатки должна находиться в реципрокных отношениях с СХЯ гипоталамуса, которые, наоборот, имеют высокую активность днем и низкую — ночью. Изменения длины светового дня весной и осенью приводят к перестройке длин периодов активности и покоя СХЯ гипоталамуса. Такая же перестройка должна иметь место и для светочувствительности сетчатки, чтобы имело место согласованное функционирование сетчатки и СХЯ гипоталамуса. Однако можно предполагать, что достижение синхронной работы этих структур мозга возможно лишь при нормальной реактивности сетчатки. Если же светочувствительность сетчатки слишком медленно увеличивается при наступлении темноты вечером и слишком медленно уменьшается утром, при наступлении светлой части суток, то можно условно говорить об «инертной» светочувствительности сетчатки. При быстрых изменениях длины светового дня «инертная» сетчатка не будет успевать перестроить свое функционирование, причем рассогласование ее активности с активностью СХЯ гипоталамуса будет нарастать по мере роста изменений длины светового дня. «Реактивная» сетчатка обладает противоположными свойствами — опережать в своем функционировании изменения длины светового дня. Такая сетчатка укорачивает осенью период своей низкой светочувствительности на 148 В О З М О Ж Н Ы Е П У Т И РА З В И Т И Я С Е З О Н Н Ы Х А Ф Ф Е К Т И В Н Ы Х РА С С Т Р О Й С Т В большую величину, чем интервал времени, на который укорачивается день. «Реактивная» сетчатка увеличивает дневной период своей низкой активности весной быстрее, чем растет световой день. По мере увеличения изменений длины светового дня все более увеличивается время, в течение которого функционирование СХЯ гипоталамуса и сетчатки рассогласовано. Рассогласование работы указанных структур мозга (в случае как «инертной», так и «реактивной» сетчатки) может привести к двум возможным ситуациям: 1) активность СХЯ гипоталамуса подавлена (возможна, когда СХЯ подавляются одновременно наступившей темнотой и все еще низкой светочувствительностью сетчатки, не пропускающей к СХЯ гипоталамуса даже минимальную освещенность); 2) активность СХЯ гипоталамуса излишне повышена (имеет место, когда их функционирование стимулируется светлой частью суток и повышенной светочувствительностью сетчатки, еще не закончившейся с темного времени суток). Таким образом, рассогласование активности сетчатки и СХЯ гипоталамуса весной и осенью во время быстрых изменений длины светового дня приводит к тем же последствиям, что и рассогласование работы ДЯШ и СХЯ гипоталамуса, т. е. к подавлению активности СХЯ или к их гиперфункции. Последствия, которые наступают при дисфункции сетчатки, те же, что и при дисфункции ДЯШ. Имеют место сдвиг фазы ритма сна-бодрствования, что приводит к нарушениям сна, а также десинхроноз ритмики внутренних органов, подчиненных влиянию СХЯ гипоталамуса. Иными словами, развивается либо соматизированная депрессия, либо мания, проявляющаяся в виде эпизодов возбуждения и десинхроноза ритмики внутренних органов. Развитие двигательных нарушений при САР. Выше были описаны механизмы развития нарушений сна и десинхроноза ритмики организма при САР. Однако данные симптомы не исчерпывают симптоматики последних. Развитие большого депрессивного эпизода и развернутой мании предполагает появление двигательных нарушений — речедвигательной заторможенности при депрессии и речедвигательного возбуждения при мании. Обратимся еще раз к рис. 12.1 и 12.2. Согласно теории Н.А. Бернштейна об уровневой организации движений, ритмика внутренних органов принадлежит к движениям самого нижнего уровня — А [15]. Таким образом, часть движений данного уровня претерпевает десинхронизацию непосредственно при дисфункции СХЯ гипоталамуса. Однако дисфункция СХЯ гипоталамуса не может непосредственно повлиять на более высокие уровни системы организации движений. Из рис. 12.1 видно, что СХЯ функционируют в тесном взаимодействии со стриатумом. Стриатум, согласно Н.А. Бернштейну, отвечает за организацию движений уровня С — движений, в которых требуется учет пространства. Стриатум, как видно из рис. 12.2, имеет эфферентную связь с паллидумом, организующим движения уровня В — синергические движения, обеспечивающие слаженную работу мышц. Паллидум же посылает эфференты к красному ядру, отвечающему за организацию движений уровня А (тонус скелетной мускулатуры и движения внутренних органов) [7]. Таким образом, дисфункция стриатума должна привести к нарушениям не только движений уровня С, но также и движений, принадлежащих к нижележащим уровням В и А [15]. Рассмотрим, что происходит в системе структур мозга, сопряженных с СХЯ гипоталамуса, при подавлении функционирования последних. Можно предполо149 В О З М О Ж Н Ы Е П У Т И РА З В И Т И Я С Е З О Н Н Ы Х А Ф Ф Е К Т И В Н Ы Х РА С С Т Р О Й С Т В жить, что при подавлении их активности на роль ведущей структуры в системе СХЯ гипоталамуса и четырех петель их обратной связи (см. рис. 12.1) выдвигается эпифиз. Обоснованием этому факту может служить то обстоятельство, что эпифиз связан со всеми структурами, входящими в указанную систему. Из рис. 12.1 можно видеть, что эпифиз взаимодействует посредством мелатониновых эфферентных связей с СХЯ гипоталамуса [2, 8], стриатумом [3] и гиппокампом [10], а также посредством латерального ядра уздечки [7] — с ДЯШ. Из литературы известно, что эпифиз затягивает периоды колебаний СХЯ гипоталамуса и стриатума [3]. Следовательно, при подавлении функционирования СХЯ гипоталамуса возросшее влияние эпифиза приведет к затягиванию периода колебаний стриатума (стриатум имеет колебания, период которых находится в минутном диапазоне [3, 9], в этом же диапазоне находятся периоды ритмики двигательной системы [5]). Как уже отмечалось, стриатум, согласно теории Н.А. Бернштейна, отвечает за организацию движений, в которых требуется учет пространственной составляющей [15]. Таким образом, затягивание периода ритмики стриатума по причине возросшего влияния эпифиза приведет к затягиванию периодов ритмики пространственных движений — возникает двигательная заторможенность. Первоначально двигательная заторможенность затронет только движения уровня С, связанные с пространственным полем. Однако если обратиться к рис. 12.1 и 12.2, то можно видеть, что паллидум, организующий движения нижележащего уровня В (движения — синергии, отвечающие за плавность и координированность двигательных актов), непосредственно подчинен стриатуму. По этой причине затягивание ритмики стриатума немедленно внесет коррективы в функционирование паллидума — движения уровня В также окажутся заторможенными. Одновременно с уровнями С и В дезорганизацию претерпят движения уровня А, за организацию которых ответственны образования группы красного ядра [15], поскольку паллидум имеет эфферентные связи с красным ядром. Выше отмечалось, что десинхроноз ритмики внутренних органов, подчиненных влиянию СХЯ гипоталамуса, произойдет первично вслед за дисфункцией СХЯ. Ритмика внутренних органов, хотя и принадлежит к движениям уровня А, однако является только частью движений этого уровня. Поэтому вместе с нарушением активности СХЯ гипоталамуса первоначально дезорганизуется только часть движений уровня А. Полная дезорганизация происходит лишь при нарушении функционирования образований группы красного ядра. Таким образом, при вовлечении в патологическое функционирование стриатума возникает двигательная заторможенность, охватывающая движения уровней А, В и С. Дезорганизация движений более высоких уровней также возможна по причине наличия у паллидума связи с латеральным ядром перегородки [7], а через него — с моторным, зрительным, соматосенсорным и слуховым участками неокортекса [16]. Согласно Н.А. Бернштейну, движения уровня D организуются группой премоторных полей коры (6, 8, 42 по Brodmann) [15]. Теменная область коры, к которой принадлежит зрительная зона, имеет связи с премоторной зоной, следовательно, движения уровня D, отвечающие за взаимодействие человека с предметом, также оказываются дезорганизованными. Н.А. Бернштейн не указал, какие именно отделы мозга организуют движения уровня Е (сложные двигательные цепи, объединенные единым замыслом, в 150 В О З М О Ж Н Ы Е П У Т И РА З В И Т И Я С Е З О Н Н Ы Х А Ф Ф Е К Т И В Н Ы Х РА С С Т Р О Й С Т В частности смысловое содержание речи и письма). Однако он отметил, что эти области, вероятнее всего, принадлежат коре больших полушарий [15]. Можно думать, что смысловая организация речи и письма также окажется заторможенной, поскольку латеральное ядро перегородки, через которое проходит сигнал с двигательных структур мозга, имеет обширные связи в коре больших полушарий. Таким образом, подавление функционирования СХЯ гипоталамуса приводит к высвобождению активности эпифиза и через это — к затягиванию ритмики двигательных структур на всем протяжении системы организации движений, начиная от уровня А и заканчивая уровнем Е. Несколько слов о речевой заторможенности. Речевая моторика принадлежит к движениям уровня В, в которых требуется согласованная деятельность различных мышц голосового и дыхательного аппарата. По этой причине речевая заторможенность возникнет одновременно с заторможенностью других движений, относящихся к уровню В и контролируемых паллидумом. Смысловая компонента речи организуется более высоким уровнем Е, однако скорость речи обеспечивается фоновыми составляющими движений, принадлежащих уровню В, которые при подавлении активности СХЯ гипоталамуса оказываются заторможенными. О возникновении идеаторной заторможенности можно высказать только предположения. Их несколько. Во-первых, можно думать, что мыслительная деятельность тесно связана с речевой. При размышлениях мы думаем словами и на конкретном языке, и поэтому в процессе мышления присутствует внутреннее проговаривание мыслей. При возникновении речевой заторможенности можно ждать замедления этого проговаривания, что воспринимается как неспособность быстро думать. Во-вторых, в качестве идеаторной заторможенности может быть расценена заторможенность уровня Е — координаций речи и письма, т. е. замедленность в планировании и реализации речевых двигательных программ. Возможно, именно это иногда расценивается больными как «поглупение» при депрессии. Таким образом, подавление активности СХЯ гипоталамуса вызывает появление новой ведущей структуры в системе СХЯ гипоталамуса и петель их обратной связи, а именно — эпифиза, влияние которого на стриатум приводит к моторной заторможенности движений всех уровней системы организации движений. О компенсаторных механизмах при развитии САР. Мозг человека обладает большими возможностями компенсации. Это свойство мозга проявит себя и при развитии сезонных аффективных расстройств. Вернемся к рис. 12.1. Как уже обсуждалось выше, СХЯ гипоталамуса устанавливают отношения отрицательной обратной связи со своими сопряженными структурами — ДЯШ и сетчаткой. Совместное влияние ритма фотопериодизма и функционирования этих структур обеспечивает оптимальную активацию СХЯ гипоталамуса. При рассогласовании функционирования СХЯ и одной из сопряженных структур (ДЯШ или сетчатки) подавления или гиперфункции СХЯ гипоталамуса не наступает, если вторая сопряженная структура перестроит свое функционирование так, чтобы компенсировать возникшие сдвиги в активности СХЯ. Можно думать, что САР развиваются, когда компенсаторные механизмы оказываются недостаточными. Иными словами, соматизированная депрессия и мания с десинхронозом ритмики развиваются, когда ДЯШ неспособны компенсировать нарушение активности СХЯ гипоталамуса при дисфункции сетчатки и когда изменения светочувствительности сетчатки уже не 151 В О З М О Ж Н Ы Е П У Т И РА З В И Т И Я С Е З О Н Н Ы Х А Ф Ф Е К Т И В Н Ы Х РА С С Т Р О Й С Т В компенсируют дисфункции СХЯ при рассогласовании их совместной работы с ДЯШ. Речедвигательная заторможенность — это следствие уже более тяжелых нарушений, а именно — смены управляющей структуры в системе СХЯ гипоталамуса и петель их обратной связи и высвобождения активности эпифиза. Заключение Мы проанализировали отношения в системе СХЯ гипоталамуса и петель их обратной связи. Анализ данных взаимоотношений показывает возможные пути развития сезонных аффективных расстройств. Однако необходимо отметить, что аффективная фаза — это состояние, которое является результатом нарушения функционирования целого ряда мозговых структур, и ему предшествует истощение компенсаторных механизмов. Можно полагать, что внешний контроль активности СХЯ гипоталамуса с помощью дозированных освещения и темноты позволил бы усилить компенсаторные механизмы и остановить развитие депрессивных и маниакальных эпизодов. Л И Т Е Р А Т У Р А 1. Арушанян Э.Б. Эпифиз и депрессия. Журн неврол психиатр 1991;91(6):108—12. 2. Кочетков Я.А. Мелатонин и депрессия. Журн невропатол психиатр 2007;107(6):79—83. 3. Арушанян Э.Б. Комплексное взаимодействие супрахиазматических ядер гипоталамуса с эпифизом и полосатым телом — функционально единая система регуляции суточных колебаний поведения. Журн высш нерв деятельности 1996;46(1):15—22. 4. Виртс-Джастис А. Хронобиология и аффективные расстройства. Диалоги в клин нейронауке 2003;5(4):315—25. 5. Мосолов С.Н. Хронобиологические аспекты нормотимического действия антиконвульсантов и солей лития (экспериментальное и клиническое полисомнографические исследования). Антиконвульсанты в психиатрической и неврологической практике. М., 1994. 6. Симуткин Г.Г. Сезонные аффективные расстройства (клинико-конституциональные и хронобиологические аспекты). Томск: Изд-во Томск. ун-та, 2005;360 с. 7. Заморский И.И., Пишак В.П. Функциональная организация фотопериодической системы головного мозга. Успехи физиол наук 2003;34(4):37—53. 8. Арушанян Э.Б., Бейер Э.В. Супрахиазматические ядра гипоталамуса и организация суточного периодизма. В кн.: Ф.И. Комаров, С.И. Рапопорт. Хронобиология и хрономедицина. М.: Триада-Х, 2000;488:50—64. 9. Арушанян Э.Б., Щетинин Е.В. Стриатные дофаминергические механизмы и специфическая активность антидепрессантов. Экспер клин фармакол 1994;57(3):60—4. 10. Арушанян Э.Б., Бейер Э.В. Место гиппокампа в биоритмологической организации поведения. Успехи физиол наук 2001;32(1):79—95. 11. Фактурович А.Я. Нарушения сна при эндогенных депрессиях: Обзор. Журн невропатол психиатр 1985;85(4):602—9. 12. Emsley R. The impact of sleep disorders on the course of depression. Medicographia 2005;27(3):273—8. 13. Арушанян Э.Б., Чудновский В.С. Депрессия и нарушения суточного ритма. Журн невропатол психиатр 1988;88(4):126—31. 14. Хананашвили М.М. Клиническое и прогностическое значение фактора сезонности при эндогенных маниакальных состояниях. Журн неврол психиатр 2002;102(8):14—7. 15. Бернштейн Н.А. Физиология движений и активность. М.: Наука, 1990;495 с. 16. Заморский И.И., Мыслицкий В.Ф., Пишак В.П. Латеральное ядро перегородки мозга: морфологическая и функциональная организация, роль в формировании хроноритмов. Успехи физиол наук 1998;29(2):68—87. 152 Глава 12. МЕЛАТОНИН В РЕПРОДУКТИВНОЙ ФУНКЦИИ ЧЕЛОВЕКА А.Ю. Молчанов, М.Г. Ивановская, С.И. Рапопорт Мелатонин — гормон, вырабатываемый у наземных позвоночных и человека в эндокринной железе эпифизе. Механизм действия гормона, выполняющего важнейшие физиологические функции в организме и уже использующегося в качестве терапевтического средства, стал изучаться лишь в последние 20 лет. Установлено, что одной из основных функций мелатонина является синхронизация работы всех органов организма, регуляция сезонных и суточных ритмов их физиологической активности. Функция синхронизации и ритмовождения осуществляется благодаря тому, что мелатонин имеет суточный ритм экспрессии, зависящий от продолжительности дня и ночи, и на мембранах практически всех клеток обнаружены рецепторы к этому гормону. Максимальный уровень экспрессии мелатонина приходится на ночные часы (с 23.00 до 5.00), что в норме превышает дневной уровень примерно в 10 раз (при наличии патологии — в 2—3 раза). Биологический предшественник мелатонина серотонин накапливается в эпифизе в течение всего светового дня. В ночные же часы серотонин под действием ферментов превращается в клетках эпифиза (пинеалоцитах) в мелатонин. Установлены антиоксидантные и иммуномодулирующие свойства мелатонина, превышающие действие других природных соединений, обладающих подобными свойствами. Однако остаются области физиологии человека, где очевидна и установлена важнейшая роль этого гормона, тем не менее имеющиеся к настоящему моменту данные носят разрозненный характер и до конца не проанализированы. Речь идет об одной из наиболее значимых на современном этапе областей — эмбриологии, роль в которой мелатонина трудно переоценить. На мембранах практически всех клеток обнаружены рецепторы к этому гормону. В наши дни все чаще мелатонин называют самым сильным природным антиоксидантом, иммуномодулятором и регулятором клеточной активности и важнейшим звеном в физиологии репродукции и эмбриологии человека и животных. Подтверждено, что процессы зачатия, беременности и деторождения напрямую зависят от ритма и уровня секреции этого гормона в организме. Накопилось достаточно много отрывочных сведений о том, как мелатонин влияет на отдельные этапы эмбриогенеза, тем не менее общей концепции, которая могла бы в деталях описать механизмы онтогенеза, не существует. Поэтому в настоящем сообщении предпринята попытка объединить имеющиеся в медицинской литературе данные с точки зрения классической эмбриологии в норме и при патологии. Данный обзор не претендует на создание оригинальной теории, объединяющей «механизмы влияния мелатонина на деторождение», но в то же время детальное рассмотрение влияния этого гормона на отдельные этапы эмбриоге153 М Е Л АТ О Н И Н В Р Е П Р О Д У К Т И В Н О Й Ф У Н К Ц И И Ч Е Л О В Е К А неза позволяет сделать практически важные выводы, направленные на снижение патофизиологии деторождения и создание реальных условий, увеличивающих шанс рождения здорового потомства. В настоящем обзоре рассмотрены позитивные и негативные эффекты, оказываемые мелатонином на этапы полового созревания, гаметогенеза, оплодотворения, беременности и родов. Половое созревание Половое созревание (пубертация) — сложный процесс комплексных изменений в организме человека, вследствие которых он становится способным к продолжению рода. Половое созревание запускается с помощью гормональных сигналов из отделов промежуточного мозга к половым железам: яичкам у мальчиков и яичникам у девочек, образуя гипоталамо-гипофизарно-гонадальную ось (ГГГ-ось). ГГГ-ось активна в течение эмбрионального периода вплоть до момента рождения. Но от момента рождения до 10—12-летнего возраста она остается неактивной, ее активация соответствует началу полового созревания человека. Реактивация ГГГ-оси проявляет себя как восстановление активного синтеза гонадотропного рилизинг-гормона (ГТРГ), увеличения секреции лютеинизирующего гормона (ЛГ) и фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) передней долей гипофиза. Мелатонин влияет на процессы реактивации и последующей активности. Доказано, что в препубертатный период (до полового созревания) его концентрация слишком велика и запуск гипоталамической активности невозможен [1]. Однако на 9—10-м году жизни концентрация мелатонина в сыворотке крови человека понижается (500 фмоль/мл) и количество мелатониновых рецепторов в клетках гипофиза уменьшается, благодаря этому запускается триггерный сигнал к началу развития процессов пубертации [2]. Возрастное понижение концентрации мелатонина не зависит от увеличения массы тела, но напрямую связано с общим развитием организма [3]. Сейчас стало ясно, что высокая концентрация этого гормона у детей приводит к недостаточной секреции гонадотропина, гипофункции и слабому развитию яичников [4]. Высокая ночная концентрация мелатонина обнаружена у детей с запаздывающим, по сравнению с нормой, половым созреванием [5], и в то же время его низкий уровень обнаружен у детей с ранним половым созреванием [4]. Последние исследования показали, что мелатонин способен изменять пульсирующую секрецию ЛГ [6] и регулировать состояние фолликулов [7, 8]. Известно, что высокая ночная концентрация мелатонина значительно уменьшает концентрацию ЛГ в плазме крови, так как предотвращает его секрецию [9]. Очевидно, что мелатонин участвует в поддержании нормального состояния фолликулов за счет повышенной втрое, по сравнению с кровью, концентрации его в гранулезных клетках и фолликулярной жидкости [7, 8]. Нарушение секреции мелатонина и обусловленные этим отклонения от нормального процесса пубертации могут быть связны с развитием опухоли эпифиза, которая в зависимости от этимологии и характера активности может стимулировать или угнетать развитие половых признаков [10]. Ненаступление пубертации, которое ассоциировано с низким уровнем мелатонина, может быть вызвано опухолевым повреждением и разрушением эпифиза, что схоже с 154 М Е Л АТ О Н И Н В Р Е П Р О Д У К Т И В Н О Й Ф У Н К Ц И И Ч Е Л О В Е К А эффектом пинеалэктомии. Запаздывание пубертации и позднее половое созревание может быть связано с избыточной концентрацией мелатонина, вызванной разрастанием и гиперфункцией эпифиза. Также мелатонин регулирует секрецию гонадотропина и пролактина в соответствии с суточным фотопериодом [11, 12]. Генная экспрессия и пульсирующая секреция ГТРГ, контролирующего секрецию ЛГ и ФСГ, регулируются мелатонином и обладают цикличностью в 24 ч [13]. У женщин, в крови которых была обнаружена высокая концентрация мелатонина, наблюдалось ослабление функции гипоталамуса (гипоталамическая аменорея) с пониженным уровнем пульсирующей секреции ГТРГ [14] и ЛГ [9], что в свою очередь влияет на состояние фолликулов [7, 8]. У абсолютно или частично ослепших пациентов уровень мелатонина был в целом в течение дня выше, чем у здоровых [15], а базальный и пиковый уровень половых гормонов (ЛГ, ФСГ и тестостерона) в сравнении со зрячими — значительно ниже [16]. Благодаря высокому распространению специфических рецепторов и сайтов связывания мелатонина на клеточной и ядерной мембранах многие клетки и ткани могут координировать свою работу согласно изменениям концентрации этого гормона. Мелатонин способен влиять на рост и развитие различных клеток подобно ростовым факторам, воздействуя на трансдукцию разных сигнальных путей и каскадов [17]. Из последних работ стало известно, что мелатонин, присутствующий и в органах женского репродуктивного тракта, участвует также в понижении степени окислительного стресса в фолликулах яичников и защищает ооциты от повреждающего действия свободных радикалов [18, 19]. Уровень концентрации мелатонина в крови имеет также и сезонные колебания: максимум в конце осени, зимой и минимум в летние месяцы, что накладывает свой отпечаток на сезонные колебания фертильности женщины [20]. Гаметогенез Гаметогенез, или предзародышевое развитие, — процесс созревания половых клеток — гамет. Мужские гаметы называют (из-за их подвижности) сперматозоидами, женские — яйцеклетками. Развитие и специализация мужских и женских гамет осуществляются по различным стратегиям и под действием разных факторов. Сперматогенезом принято называть процесс созревания и формирования подвижных сперматозоидов; он происходит в семенниках. Оогенез — процесс роста и созревания яйцеклетки, протекающий в яичниках. Процесс гаметогенеза протекает под действием половых гормонов, которые выделяются железами среднего мозга (гипоталамусом и гипофизом) и специализированными клетками гонад. В отсутствие гормональной стимуляции развития и созревания гамет не происходит. Основные гормоны, участвующие в гуморальной регуляции сперматогенеза, — это ФСГ, ЛГ, тестостерон; оогенеза — ФСГ, ЛГ, прогестерон, эстроген. Все процессы созревания гамет происходят в окружении специализированных клеток гонады. В яичнике это фолликулярные клетки (синтезирующие эстроген) и клетки соединительнотканной оболочки, которые в процессе оогенеза формируют фолликул, в семеннике — клетки Лейдига (синтезирующие тестостерон) и фолликулярные клетки Сертоли. 155 М Е Л АТ О Н И Н В Р Е П Р О Д У К Т И В Н О Й Ф У Н К Ц И И Ч Е Л О В Е К А Оогенез является сложным и многостадийным процессом, в течение которого происходит преобразование мелких недифференцированных диплоидных первичных половых клеток, заселивших гонаду (оогониев), в крупные зрелые гаплоидные яйцеклетки. Первым этапом оогенеза является инициация оогониев к частому митотическому делению. При достижении числа 6—7 млн. клеток в каждой гонаде они прекращают митотические деления, и малая их часть вступает в профазу мейоза, а другая погибает. Этот этап происходит в теле еще не родившегося ребенка, так что на качество оогенеза на данной стадии влияет не столько здоровье самого плода, сколько состояние вынашивающей его матери. К моменту рождения в каждой гонаде остается около 1 млн. половых клеток. На данном этапе они называются ооцитами и окружены одним слоем фолликулярных клеток. Блок мейоза ооцитов, возникший в момент рождения ребенка, снимается после его полового созревания. Теперь с началом каждого цикла будет приходить активация к развитию пула из 60—80 ооцитов, которые в течение 40—50 дней пройдут несколько стадий роста и созревания и завершат мейотические преобразования, которые подготовят их к восприятию сперматозоида. Но до финального этапа созревания и овуляции доживут не больше двух яйцеклеток. Все остальные, как отстающие в развитии, будут лизированы организмом. Начало процесса созревания приходится на первый день предыдущего цикла. В течение этого срока происходят кардинальные изменения в строении фолликула и самой яйцеклетки: в результате пролиферативной вспышки под действием факторов EGF (эпителиальный фактор роста) и ФСГ количество фолликулярных клеток увеличивается с десятка до нескольких тысяч и происходит их дифференцировка на клетки гранулезы (zona granulosa), клетки яйценосного бугорка (cumulus), клетки лучистого венца (corona radiate), в окружении которых овулирует яйцеклетка; фолликул окружают клетки соединительнотканной оболочки, которые под действием фактора VGF (фактор роста сосудов) васкуляризуются (окружаются сосудами), внутри фолликула образуется полость. В самой яйцеклетке происходит интенсивное накопление питательных веществ, в частности всех видов РНК (для активной трансляции в течении дробления), энергетического (АТФ) и восстановительного эквивалентов (НАДН). Яйцеклетка значительно увеличивается в размерах (в десятки раз) и покрывается блестящей оболочкой (zona pellucida), состоящей из протеогликанов и гликозаминогликанов. На 13—14-й день происходит выброс ЛГ из передней доли гипофиза. Высокая концентрация ЛГ инициирует процесс овуляции. Овуляция — процесс, в результате которого яйцеклетка (ооцит второго порядка), окруженная клетками лучистого венца, высвобождается в полость тела женщины в результате разрыва стенки зрелого фолликула и стенки яичника и, затянутая током жидкости и ресничками дистальной части яйцевода, попадает в маточные трубы, где происходит оплодотворение. Между овуляторным пиком ЛГ и овуляцией проходит около 36—48 ч. В норме овуляция происходит на 14-й день цикла. Сперматогенез кардинально отличается от оогенеза по следующим пунктам. Во-первых, митотические деления недифференцированных сперматогониев не терминируются рождением, а продолжаются практически в течение всей жизни. Во-вторых, результат сперматогенеза — это мелкие многочисленные подвижные 156 М Е Л АТ О Н И Н В Р Е П Р О Д У К Т И В Н О Й Ф У Н К Ц И И Ч Е Л О В Е К А клетки. В-третьих, процесс сперматогенеза не привязан к внешним циклам, линеен и длится около 3 мес. Наличие зрелых сперматозоидов в каждый момент времени обусловлено компартментализацией пулов половых клеток в семенных канальцах, находящихся на разных стадиях развития, и постоянной сменой генераций пролиферативной активности и дифференцировки клеток сперматогониального ряда в каждом компартменте. Зрелые сперматозоиды собираются в просвете семенного канальца и с током жидкости перемещаются в придаток семенника (эпидидимис), где происходит финальная стадия созревания сперматозоидов. Эякулят состоит из экстракта эпидидимиса, секрета семенных пузырьков, содержащего фруктозу, и ацидофильного секрета простаты, активирующего подвижность сперматозоидов. В отличие от яйцеклеток, клетки сперматогониального ряда более отграничены от внутренней среды организма. Эту функцию выполняет гематотестикулярный барьер. Цитологически он представлен эндотелиальными клетками сосудов, соединительнотканной оболочкой семенных канальцев и фолликулярными клетками Сертоли. Через эти клетки осуществляются транспорт питательных веществ и выработка необходимых факторов, регулирующих созревание сперматозоидов. В мозговом слое семенников вне семенных канальцев располагаются клетки, чувствительные к ЛГ. Это клетки Лейдига. Они синтезируют мужской половой гормон — тестостерон. На сегодняшний день имеется совсем немного работ, посвященных изучению влияния мелатонина на процесс созревания гамет. Установлено, что в физиологической концентрации (20—200 фмоль) мелатонин оказывает положительное действие на созревание и развитие гамет, а также на их активность и жизнеспособность. Сохранность генетического материала обоих типов гамет, а также подвижность сперматозоидов повышаются за счет антиоксидантной, иммуномодулирующей и пролиферативной функций мелатонина. Он также играет важнейшую роль в росте, развитии и созревании фолликулов [17]. За счет установления сбалансированного гормонального статуса в ответ на фотопериодичность мелатонин регулирует модуляцию необходимого уровня сигнала и чувствительности к гормонам. В данном случае он выполняет биоритмологическую, пролиферативную и антиоксидантную функции. Решающим признаком развития здорового ооцита с высоким потенциалом возникновения и развития эмбриона хорошего качества с высоким уровнем имплантации является уровень окислительно-восстановительного баланса в полости тела и маточных трубах женщины [21—24]. Создание и поддержание качественного уровня окислительно-восстановительного баланса обеспечивает мелатонин. Это подтверждается тем, что мелатониновые рецепторы найдены на мембране клеток гранулезы, отвечающих за последнюю стадию развития яйцеклетки. Обнаружено, что в жидкости преовуляторных фолликулов, в частности клеток гранулезы, концентрация мелатонина в норме в 3 раза превышает его концентрацию в сыворотке крови [25, 26]. Понижая уровень окислительного стресса, мелатонин повышает качество ооцитов и приводит к увеличению уровня оплодотворения. Изучение состава фолликулярной жидкости показало, что высокий уровень деградации ооцитов целиком коррелирует с повышенным содержанием 8-гидрокси-2-диоксигуанозина в этой жидкости. 157 М Е Л АТ О Н И Н В Р Е П Р О Д У К Т И В Н О Й Ф У Н К Ц И И Ч Е Л О В Е К А В работе как женской, так и мужской половой системы мелатонин играет важную роль. На поверхности клеток Лейдига и Сертоли, координирующих процесс созревания, обнаружены мелатониновые рецепторы — МТ1 и МТ2, также найдена мРНК МТ1 и МТ2 в клетках эпидидимиса [27], а следовательно, активность этих клеток зависит от суточных колебаний концентрации гормона. Клетки Лейдига отвечают за синтез тестостерона, и график суточных колебаний уровня этого гормона находится в противофазе относительно мелатонина, т. е. максимальная концентрация тестостерона в сыворотке крови приходится на утренние часы. Также данные рецепторы найдены на клетках эндометрия, продуцирующих женский половой гормон эстрадиол-17β, что в свою очередь оказывает влияние на график колебаний концентрации женских гормонов. Концентрация эстрадиола-17β минимальна между 24.00 и 2.00 ночи, а это как раз время максимальной концентрации мелатонина. В эпителиальных клетках простаты обнаружены мелатониновые рецепторы, посредством которых, по всей видимости, мелатонин и оказывает отрицательное воздействие на злокачественное перерождение клеток простаты [28]. Таким образом, мелатонин способен оказывать влияние на процессы сперматогенеза и качество зрелых сперматозоидов. При низкой его концентрации наблюдается высокий уровень окислительного стресса, что уменьшает время активного состояния сперматозоида. При высокой концентрации уровень активных форм кислорода (АФК) снижается, что приводит к большему времени поддержания сперматозоидов в активном состоянии, но понижается пероксидазная активность, обусловливающая снижение подвижности сперматозоидов. Однако в целом было отмечено, что присутствие мелатонина в среде культивирования в физиологических концентрациях значительно увеличивает время жизнестойкости сперматозоидов [29]. К сожалению, на данный момент работ по изучению влияния экзогенного мелатонина на сперматогенез проведено недостаточно для составления четкой картины в целом. Однако уже из первых исследований выяснялось, что мелатонин способен оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на сперматогенез. В экспериментах на животных было установлено, что эпифизэктомия приводила к гипертрофии семенников и временному усилению сперматогенеза. Процессы частично восстанавливались при введении мелатонина. Несмотря на то что мелатонин способен оказывать ингибирующее воздействие на секрецию ГТРГ [30], в норме он не изменяет у людей питуитарно-гонадотропную секрецию [31]. Мелатонин способен локально понижать продукцию 17β-эстрадиола (Е2), который благодаря присутствию специфических рецепторов на мембране клеток Сертоли и клеток Лейдига [32] способен влиять на степень активности процесса сперматогенеза, а также на подвижность самих сперматозоидов. Днем он оказывает стимулирующее действие на сперматогенез, в ночные часы — ингибирующее. Однако очевидно, что Е2 в определенной концентрации необходим для нормального развития процессов сперматогенеза [33]. В исследовании на здоровых добровольцах применение мелатонина вызывает локальное понижение продукции E2 и, соответственно, уменьшение его концентрации в крови. В результате этого происходит возрастание соотношения тестостерон : Е2, что приводит к нарушению морфологии и подвижности спермато158 М Е Л АТ О Н И Н В Р Е П Р О Д У К Т И В Н О Й Ф У Н К Ц И И Ч Е Л О В Е К А зоидов. Причиной таких изменений является ингибирующее действие мелатонина на уровень активности ароматазы [31]. Однако также важно отметить, что уровень гонадотропина в течение исследования не отклонялся от нормы, что подтвердило безопасность курсового применения мелатонина в отношении мужской репродуктивной системы. Как в мужской, так и в женской половой системе мелатонин является необходимым гормоном для ее нормальной работы на всех этапах. Он регулирует сезонные и суточные колебания сексуальной активности и фертильности женщины. За счет своей иммуномодулирующей и пролиферативной функции мелатонин поддерживает способность эндометрия к имплантации. Благодаря тому что мелатониновые рецепторы присутствуют почти на всех органах и клетках ГГГоси, он способен участвовать в регуляции и поддержании гормонального статуса женского организма. Была установлена регулирующая функция мелатонина на работу ГГГ-оси за счет активации моноаминергических нейронов, что выражается в модуляции цикличности выработки рилизинг-факторов либеринов и статинов, отвечающих за выработку половых гормонов. Действуя на рецепторы МТ1 и МТ2 и активируя цАМФ-сигналинг в клетке, мелатонин прямо и опосредованно задействован в комплексной регуляции ритмичности и амплитуды сокращения миометрия. Мелатонин способствует задержке спонтанного открытия влагалища, уменьшению объема яичников, снижению и нормализации частоты фаз эстрального цикла, а также определяет ритмичность гонадотропных эффектов, в том числе продолжительность менструального цикла у женщин. Введение мелатонина в III желудочек мозга снижало уровни ЛГ и ФСГ и повышало содержание пролактина в крови. В экспериментах на животных было показано, что эпифизэктомия приводила к удлинению жизни желтых тел яичника и увеличению матки. Употребление препарата мелатонина снижало негативный эффект отсутствия эпифизарного мелатонина. На животных показано, что мелатонин препятствует атрофии гонад, но продолжительное присутствие высокой концентрации в крови в течение суток оказывает антигонадотропный эффект в связи с удлинением темновой фазы [31]. В полости матки кислорода мало и окисление мелатонина под действием газообразного кислорода не так интенсивно, а значит продолжительность его существования намного выше, чем в физиологических средах при действии атмосферного кислорода. Добавление мелатонина в количестве, соответствующем нормальной физиологической концентрации, в нативный или очищенный в культуральной среде эякулят позволяет сохранить активность сперматозоидов продолжительное время [29]. Это важно, так как увеличение срока жизни сперматозоидов увеличивает вероятность оплодотворения. При более высокой концентрации мелатонина уровень АФК уменьшается, что приводит к большему времени поддержания сперматозоидов в активном состоянии, но понижается пероксидазная активность (источник АФК), обусловливающая подавление гиперактивации подвижности сперматозоидов. Учитывая результаты многих работ по эмбриогенезу, можно заключить, что положительное влияние мелатонина на гаметогенез обусловлено его участием в блокировании деструктивного воздействия АФК на генетический материал гамет, причем действие мелатонина заключается в прямой реакции нейтрализации активных радикалов кислорода и азота, накапливающихся в клетке. 159 М Е Л АТ О Н И Н В Р Е П Р О Д У К Т И В Н О Й Ф У Н К Ц И И Ч Е Л О В Е К А Регуляторная роль мелатонина осуществляется за счет его связывания с рецепторами, моделирующими уровень экспрессии различных генов, вовлеченных в гаметогенез. Оплодотворение Оплодотворение — слияние мужской и женской гамет, объединение генетического материала и образование зиготы. Оплодотворение в норме происходит в дистальном конце трубы через несколько часов после овуляции. В отсутствие патологии вероятность оплодотворения близка к 100%. При этом единовременность овуляции яйцеклетки и эякуляции во влагалище женщины не обязательна, так как здоровые сперматозоиды сохраняют свою оплодотворяющую активность до пяти дней. При этом работают два механизма. За счет пониженной концентрации кислорода в полости матки и труб угасание подвижности и деструкция генетического материала мужских гамет наступают нескоро. Другой механизм связан с особенностями дозированной активации сперматозоидов, попавших во влагалище. Сперматозоиды достигают дистального конца трубы приблизительно через несколько часов. Само же оплодотворение происходит за полчаса. Процесс оплодотворения включает в себя несколько этапов: дистантное взаимодействие гамет, контактное взаимодействие гамет, слияние ядер и активация яйца. Передача ядерного материала сперматозоида и его центриоли происходит после растворения блестящей оболочки и слияния мембран мужской и женской гамет. Образовавшаяся зигота продвигается далее по трубе к полости матки, где наступает процесс имплантации. Интересно заметить, что овуляция происходит именно в ночные часы, когда концентрация мелатонина в плазме крови максимальна. В это время мужские половые продукты попадают в женские половые пути, и сперматозоиды начинают свой путь к цели. На этом этапе гаметы максимально подвержены возможным негативным воздействиям. К примеру, отклонения значений рН сока простаты и рН полости тела женщины могут приводить к активации присутствующих в этих жидкостях инфекционных или отравляющих агентов, таких как никотин, алкоголь, лекарственные средства. Максимальный уровень мелатонина, по-видимому, необходим для сохранности генетического материала в ночные часы [29]. Слияние же гамет приходится на время максимальной концентрации эстрогена, т. е. с 15.00 до 18.00, и минимальной концентрации мелатонина. Защитная функция мелатонина подтверждается следующими экспериментами. Установлено, что при культивировании эмбрионов мышей до созревания в среде с содержанием перекиси водорода (концентрация Н2О2 — 300 мкл/мл), вызывающей окислительный стресс и накопление 8-гидрокси-2-диоксигуанозина, развитие эмбриона блокируется. При добавлении мелатонина в ту же среду было показано, что блока развития не возникает [35]. При сравнении двух групп пациентов (пациенты экспериментальной группы получали лечение мелатонином 3 мг/сут), было показано, что уровень оплодотворения выше в группе, употреблявшей мелатонин, по эффективности действия он сравним с комплексной терапией, включающей традиционные антиоксидантные средства. 160 М Е Л АТ О Н И Н В Р Е П Р О Д У К Т И В Н О Й Ф У Н К Ц И И Ч Е Л О В Е К А В других исследованиях было показано, что при добавлении мелатонина в дозе 100 пМ/мл понижается уровень АФК и количество клеток у бластоцист становится выше, чем в контрольной группе. Бластоцисты свиньи, культивируемые до 7-го дня, были проанализированы с помощью TUNEL-метода. Результаты анализа показали, что бластоцисты, культивируемые в среде с мелатонином, состоят из большего числа клеток, чем контрольные, а количество апоптотических ядер значительно меньше. Анализ посредством полимеразной цепной реакции (ПЦР) показал, что уровень экспрессии гена Bcl-xl значительно выше, а Bax ниже в опытной группе по сравнению с контролем, тогда как экспрессия гена Oct-4 была 1,7 раза выше, чем в контроле. Уровень деления и развития до бластоцист партеногенетических преимплантационных эмбрионов свиньи был значительно выше в опытной группе [36]. Имплантация — внедрение эмбриона в слизистую оболочку матки человека. Имплантация начинается примерно через 6—8 дней после оплодотворения, когда трофобласт контактирует с эндометрием и высвобождаются протеолитические ферменты. Данные о влиянии мелатонина на процесс имплантации немногочисленны. Есть сведения о том, что мелатонин способен участвовать в подготовке эндометрия благодаря установлению необходимого гормонального статуса, определять сезонность возрастания и угасания рецептивной способности эндометрия, что особенно ярко выражено на примере сезонно размножающихся животных. У женщин мелатонин координирует и регулирует ритмику гормонального статуса как в течение суток, так и в течение всего менструального цикла [37]. Мелатонин способен напрямую влиять на клетки органов женского репродуктивного тракта (клетки эндометрия) и регулировать секрецию половых стероидных гормонов у млекопитающих [38], в том числе и у людей [17, 39]. Контроль над состоянием эндометрия мелатонин осуществляет в течение всего цикла, с момента начала менструации на фолликулярной стадии и до конца лютеиновой фазы [37]. Феномен, известный как менструация, — главным образом эндометриальное событие, запускаемое снижением концентрации прогестерона. Природа данного явления и биохимические основы изменений, происходящих в эндометрии во время менструации, понятны лишь частично. Но нельзя отрицать того, что во второй стадии фолликулярной фазы происходит вспышка пролиферативной активности клеток эндометрия и их подготовки к процессу имплантации эмбриона. В данном процессе участвуют факторы роста EGF, VGF и др., гормоны, цитокины и простагландины, на синтез которых также влияет мелатонин. Концентрация мелатонина в течение менструального цикла не одинакова [40], она претерпевает значительные изменения. У женщин, достигших половой зрелости, вплоть до периода пременопаузы утренние концентрации мелатонина значительно ниже в лютеиновую фазу по сравнению с фолликулярной [41]. Мелатонин корректирует секрецию ГТРГ, ФСГ, ЛГ, эстрогена, прогестерона и др., а также модулирует трансдукцию сигнала данных гормонов в органах-мишенях (ядра гипоталамуса, клетки эндометрия, клетки коркового слоя надпочечников и клетки гранулезы), тем самым координируя и регулируя ритмику клеточной активности. У пациенток с выраженным предменструальным дистрофическим синдромом наблюдался сдвиг в циклике суточной экспрессии мелатонина. Его ночная секреция была ниже и наступала раньше, чем у женщин с физиологически нормальным циклом. При этом амплитуда изменения концентрации эпифизарного 161 М Е Л АТ О Н И Н В Р Е П Р О Д У К Т И В Н О Й Ф У Н К Ц И И Ч Е Л О В Е К А гормона в течение дня также была ниже, чем у женщин контрольной группы [41]. В течение этого периода наблюдались осложнения общего характера, такие как нарушение сна, изменения настроения, нарушение аппетита, снижение работоспособности. Недостаток мелатонина, связанный с тем, что человек работает в ночные часы, приводит к уменьшению продолжительности менструального цикла до 25 дней и менее. Полное отсутствие пинеального мелатонина, наоборот, приводит к удлинению цикла. В работе E.L. Dair и соавт. [42] показано, что мелатонин необходим для успешной имплантации эмбриона. На пинеалэктомированных крысах установлено, что механизм такого воздействия может быть двойственным: за счет непосредственного действия мелатонина на рецепторы или же опосредованно через стероидные гормоны яичника и желтого тела. Подавляя секреторную функцию клеток, продуцирующих стероидные гормоны, мелатонин тем самым опосредованно увеличивает концентрацию ФСГ и пролактина. Кроме того, действуя на свои рецепторы, мелатонин регулирует суточную активность ГГГ-оси, что в свою очередь синхронизирует развитие фолликула и эндометрия. Отклонения сроков овуляции являются возможным следствием недостатка или полного отсутствия мелатонина в крови, что показано на пинеалэктомированных крысах. Подтверждением этому служит нормализация ритмики при введении эндогенного мелатонина. Безусловно, в данных процессах он оказывает необходимое воздействие на пролиферацию и дифференцировку гранулезных клеток и клеток эндометрия матки, а также изменения концентрации эстрадиола, ФСГ, ГТРГ в крови. Показано, что мелатонин участвует в установлении правильного баланса Т-хелперов 1-го и 2-го типа, что крайне необходимо для верного исполнения первой стадии имплантации, которая схожа с воспалительной реакцией [43]. Для того чтобы плод не был отторгнут в результате развития воспалительной стадии, необходимо преобладание Т-хелперов 1-го типа над Т-хелперами 2-го типа, что является нормальной ситуацией для организма. Нарушения же возникают в том случае, если происходит избыточный выброс простагландинов (что характерно для первых дней цикла) или наблюдается хроническая воспалительная реакция. Мелатонин устанавливает баланс выработки простагландинов (предотвращая спонтанное сокращение миометрия матки) и влияет на работу тимусных клеток и лимфоцитов. Одновременно мелатонин участвует в поддержании рецептивности эндометрия и жизнеспособности эмбриона за счет своих выраженных антиоксидантных свойств, предотвращая агрессивное воздействие активных радикалов на их клетки и ткани, ингибируя работу NOS и ROS [7, 8]. В комплексе с другими антиоксидантами он подавляет развитие некротических процессов на стадии разрушения эндотелия сосудов матки. Данные о сезонных отличиях в уровне имплантации весьма противоречивы. В одних работах выдвинуто предположение, что значительные сезонные изменения уровня имплантации и рецептивности эндометрия, по всей видимости, отсутствуют. Однако небольшое повышение существует, и его максимум приходится на декабрь [37]. В других работах явно говорится о существовании благоприятного сезона, который приходится на период с декабря по февраль [44], что соответствует максимальной концентрации мелатонина. Следовательно, мелатонин необходим для достижения высокого уровня имплантации. 162 М Е Л АТ О Н И Н В Р Е П Р О Д У К Т И В Н О Й Ф У Н К Ц И И Ч Е Л О В Е К А Беременность Материнский мелатонин способен преодолевать плацентарный барьер и переноситься плоду. Ритм синтеза мелатонина у плода инициируется ритмами матери. На пинеалэктомированных животных доказаны низкая его концентрация у плода и отсутствие ритмов. Обнаружены мелатониновые рецепторы на супрахиазматическом ядре у плода [45, 46]. Влияние мелатонина на формирование ритмов у плода осуществляется за счет его влияния на часовые гены (Bmal 1, Perl 3, сryl 2) [47]. Показано, что мелатонин оказывает влияние на фазы быстрого и медленного сна у ребенка, которые становятся различимы после 30-й недели беременности [48]. Установлено, что для поддержания беременности материнский организм испытывает сильную зависимость от концентрации мелатонина. В экспериментах на эпифизэктомированных крысах показано, что в отсутствие источника мелатонина риск возникновения спонтанного прерывания беременности очень высок, однако этот уровень значительно понижается у особей опытной группы, подвергшихся эпифизэктомии, но получающих экзогенный мелатонин [49]. Сравнительные исследования [28] показали значительное понижение уровня секреции ночного мелатонина и его концентрации в крови у женщин с выраженным депрессивным синдромом в течение беременности и после родов по сравнению со здоровыми. Также эпифизарный мелатонин выполняет функцию ритмоводителя в становлении суточных ритмов у плода. От материнского организма эмбриону передается информация о продолжительности дня и ночи, о характере суточного ритма. Таким образом происходит синхронизация ритмов плода и матери [50]. Ритм проявляет себя в цикличности клеточной активности и иммунореактивности [51], синтезе гормонов, в том числе пролактина [52], интенсивности дыхания плода [53, 54]. Уровень мелатонина продолжает оставаться высоким у матери в течение определенного индивидуального периода после родов. Детеныш крысы сохраняет ритм синтеза мелатонина, заданный им материнским организмом за время внутриутробного развития, лишь некоторое время, после чего наблюдаются разбалансировка и выстраивание собственного ритма секреции мелатонина [54]. Существуют работы, в которых проводились измерения динамики передачи гормона пинеальной железы между матерью и плодом [55]. Установлено, что максимум мелатонина в крови матери регистрировался через 2 ч после употребления гормона, при этом количество изучаемого гормона в пупочной вене коррелирует с его количеством в материнской вене. Это доказывает, что мелатонин передается от материнского организма плоду достаточно быстро и легко [55]. В исследовании на овцах было показано, что отставание изменения концентрации мелатонина у плода составляет от 30 до 90 мин по отношению к концентрации в крови матери. Концентрация мелатонина в крови увеличивается в ходе беременности. Обладая липофильными свойствами, гормон эпифиза свободно проникает через плаценту без всяких изменений. Функционируя как эндокринный модулятор, иммуномодулятор, как прямой и непрямой антиоксидант, цитопротективный агент, мелатонин становится весьма важным для успешного завершения беременности. Пик его концентрации наступает на 32-й неделе беременности. До нормального уровня концентрация мелатонина падает у матери на второй день 163 М Е Л АТ О Н И Н В Р Е П Р О Д У К Т И В Н О Й Ф У Н К Ц И И Ч Е Л О В Е К А после родов. Известно, что уровень этого гормона при двуплодной беременности выше, чем при одноплодной. Таким образом, решающее значение в развитии полноценного плода и предотвращении патологических процессов, возникающих при беременности, таких как аборты, преэклампсия (тяжелые осложнения матери в III триместре беременности), гипоксия и токсикация плода, оканчивающиеся нередко непроизвольным абортом, и поражения мозга плода [49], принадлежит мелатонину. Будучи мощным антиоксидантом, он предотвращает неконтролируемую деструкцию и модификацию генетического материала плода, закладывая тем самым базу для дальнейшей экспрессии нормальных белков в организме и сильный потенциал для развития здорового ребенка. Учитывая, что синтез мелатонина в организме матери приурочен к ночным часам, поддержание здорового режима сна и бодрствования является необходимым фактором, обеспечивающим здоровье плода. Осложнения и патологические процессы при беременности При стечении определенных факторов могут возникать отклонения от нормального течения беременности. Эти патологии могут быть как психического (стрессы, депрессии), так и физиологического характера (преэклампсия, эклампсия, плодная гипоксия, аборты). Преэклампсия — одно из самых тяжелых и распространенных нарушений беременности. Она может развиться во второй половине беременности и проявляется АГ в сочетании с поражением печени, почек, неврологическими и гематологическими нарушениями. Первыми признаками заболевания часто бывают быстро нарастающие отеки (особенно лица и кистей) и повышение АД. Преэклампсия характеризуется гипертензией матери (>140/90 мм рт. ст.) и наличием протеинурии (>300 мг/сут) [56]. Гиперрефлексия, нарушения зрения и головная боль свидетельствуют о поражении нервной системы и высоком риске эклампсии. Из гематологических нарушений возможна тромбоцитопения. При сочетании тромбоцитопении с повышенной активностью лактатдегидрогеназы и микроангиопатической гемолитической анемией говорят о синдроме HELLP (Hemolysis — гемолиз, Elevated Liver function tests — повышение активности печеночных ферментов, Low Platelets — тромбоцитопения). В среднем в мире этим заболеванием страдают 5—7% беременных [57, 58]. Потенциальные последствия этих заболеваний — малая масса, недоразвитость или даже смерть плода. У матери это заболевание проявляет себя почечной недостаточностью, HELLP-синдромом (крайняя форма преэклампсии, которой сопутствуют: гемолиз, повышение уровня печеночных энзимов, тромбоцитопения), печеночной недостаточностью, церебральным отеком и в редких случаях приводит к летальному исходу. На 10—12-й неделе вынашивания плацента перенимает на себя функцию гормонального поддержания беременности. На этом сроке аномалии в процессах формирования плаценты приводят к ее ишемии [59], которая в свою очередь приводит к сильному плацентарному окислительному взрыву, следствием которого является преэклампсия и в крайней форме — выкидыш. Таким образом, преэклампсия 164 М Е Л АТ О Н И Н В Р Е П Р О Д У К Т И В Н О Й Ф У Н К Ц И И Ч Е Л О В Е К А является результатом повышенного окислительного стресса и избыточного количества свободных радикалов. Этот диагноз можно разделить на две стадии: первая — продуцирование плацентой цитотоксических факторов, в том числе и свободных радикалов, продуцируемых плацентарными митохондриями, вторая — материнский ответ на токсичные факторы плаценты формированием высокотоксичных АФК. В итоге состояние стресса становится хроническим. В норме клетки и ткани защищены от липидных нарушений с помощью антиоксидантных ферментов: супероксиддисмутазы, каталазы, глутатионпероксидазы и глутатион-S-пероксидазы. Уровень этих ферментов поддерживается и увеличивается в течение беременности за счет плаценты и плода. В опытах на крысах показано, что их уровень в значительной степени зависит от суточной экспрессии мелатонина [60]. У женщин, страдающих преэклампсией, отмечают повышенный уровень малонового диальдегида [61, 62], который является маркером перекисного окисления жиров и окислительного стресса. В то же время понижен уровень антиоксидантных ферментов глутатионпероксидазы и супероксиддисмутазы, а также витаминов С и Е [63, 64]. Для пациенток с тяжелой формой преэклампсии показано, что концентрация мелатонина в плазме крови в ночное время значительно ниже, чем у пациенток с мягкой формой преэклампсии или нормальной формой течения беременности после 32-й недели [65]. Патофизиология преэклампсии остается неясной, однако одной из основных причин, по всей видимости, является оксидативный стресс [66, 67]. Известно, что мелатонин обладает сильными антиоксидантными свойствами, а значит, он может стать одним из факторов, способных понизить степень окислительного повреждения клеток плаценты и эндотелиальных клеток от АФК [68]. По сравнению с ЛПНП, мелатонин эффективнее ингибирует продукцию оксида азота (II) — NO — в эндотелии пуповинной артерии [69] и, соответственно, его применение более эффективно при лечении пациенток с преэклампсией [68]. На животных показано, что мелатонин значительно понижает уровень оксидативного стресса в мозге, матке, тимусе, легких, почках до уровня небеременных особей [70], понижает уровень АФК и азота в эндотелии матки [71] и маточных артериях [72]. В течение всего периода беременности концентрация мелатонина растет, а в III триместре она превышает показатели небеременных женщин в 2 раза. Было показано, что концентрация мелатонина в ночное время у женщин с преэклампсией после 32-й недели вынашивания значительно ниже, чем у здоровых женщин [73]. Мелатонин играет роль кардиоваскулярного регулятора: с его ночным пиком секреции совпадает ритм кардиоваскулярной активности [74]. Установлено, что у женщин с преэклампсией отсутствует циркадианный характер ритмики изменения концентрации мелатонина в плазме крови. Кроме того, нарушение ритма его секреции у здоровых женщин в период беременности в результате неправильного режима сна и бодрствования может привести к развитию данного заболевания [75]. Вероятность возникновения заболевания повышается, если ночной уровень гормона значительно ниже, чем в норме [73]. Следовательно, мелатонин может быть востребован в терапии преэклампсии в качестве антиоксиданта совместно с уже используемыми витаминами С и Е. 165 М Е Л АТ О Н И Н В Р Е П Р О Д У К Т И В Н О Й Ф У Н К Ц И И Ч Е Л О В Е К А Плодная гипоксия — это недостаточное содержание кислорода в тканях плода (кислородное голодание). В тканях, подвергшихся гипоксии, формируются разнообразные формы свободных радикалов, которые могут привести к патологии, включая как нейрологические повреждения, так и повреждения множества других типов тканей [76, 77]. Недавние исследования показали связь между повышением уровня свободных радикалов и перинатальной гипоксией. В работе W. Wang и соавт. [78] показана связь между кислотно-основным балансом и продукцией ПОЛ, показателя степени окисления мембраны. Прежде считали, что последствием гипоксии и ацидоза является понижение изменчивости ЧСС плода, что было положено в основу диагностики плодной гипоксии. Ныне для определения перинатальной асфиксии используют показатель маточного артериального кислотно-основного статуса или уровень продукции ПОЛ как показателя степени окисления мембраны [79]. ПОЛ является более чувствительным тестом в определении степени окислительного стресса, чем данные измерения кислотно-основного баланса. Показано, что при гипоксии могут страдать мозговые структуры плода, а именно — в условиях недостаточной оксигенации происходит размягчение (некроз) мозгового вещества вокруг боковых желудочков (перивентрикулярная лейкомаляция), что является основной причиной развития церебрального паралича, характеризующегося глубоким поражением белого вещества мозга и сопровождающегося большими областями некроза, что влияет на дальнейшее развитие мозга и когнитивные способности [80]. Этиология процесса повреждения белого вещества до конца не ясна, но известно, что ишемия/реперфузия, а также свободные радикалы [81] и токсичные цитокины (особенно эпидемиологически ассоциированные с перивентрикулярной лейкомаляцией и с материнской инфекцией) [82] играют важную роль в данном процессе. При этой патологии мелатонин снижает уровень гидроксилрадикала •OH и пероксида водорода H2O2 в матке при возникновении асфиксии уже в концентрации 1 мг/кг [83]. У взрослых животных мелатонин выступает в роли нейропротектора при фокальной церебральной ишемии [84]. Введение мелатонина в концентрации 10 мг/кг уменьшает активность микроглии после воспаления, вызванного каиновой кислотой, у крыс [85]; в концентрации 5 мг/кг — уменьшает повреждения, индуцируемые в желудочках мозга [86]; в концентрации 20 мг/кг — снижает уровень сепсиса у неонатальных крысят и понижает уровень малонового диальдегида [87], а также нитрита/нитрата в крови [88]. В концентрации 10 мг/кг мелатонин снижает уровень окислительного повреждения липидов, ДНК и митохондрий в мозге до нормального уровня у плода [89], увеличивает экспрессию антиапоптотических генов группы Bcl-2, защищая липиды от пероксидного окисления и последующего апоптоза клеток [90]. Спонтанные аборты (прерывание беременности до истечения 20-недельного срока вынашивания плода с момента последнего менструального цикла или при массе плода менее 500 г) происходит в 15—20% от общего количества регистрируемых беременностей. Частота спонтанных абортов возрастает до 15% у женщин моложе 25 лет и до 35% и более у женщин старше 38 лет [91]. Причины спонтанных абортов могут быть подразделены на две категории: те, что связаны с хромосомными аномалиями, и те, что связаны с нарушением внутриматочной среды. Некоторые исследования показали влияние систематического и 166 М Е Л АТ О Н И Н В Р Е П Р О Д У К Т И В Н О Й Ф У Н К Ц И И Ч Е Л О В Е К А плацентарного окислительного стресса в патофизиологии абортов и повторяющейся «остановке» беременности [92, 93]. Недостаток антиоксидантной защиты приводит к повторяющимся абортам [94]. Индуцированные АФК повреждения мембран с продуцированием пероксидов липидов, резко возрастая спонтанно, а также ввиду каких-то нарушений или дезорганизаций, незамедлительно вызывают аборт [95]. Есть версии, что пинеальная недостаточность может быть связана со спонтанными абортами даже в тех случаях, когда нет хромосомных аномалий и структурных нарушений матки. Эта гипотеза основана на том, что мелатонин является сильным антиоксидантом, связывающим свободные радикалы, что его концентрация в норме значительно возрастает во время беременности и что у пинеалэктомированных крыс частота спонтанных абортов возрастает. Мелатонин обладает иммуномодулирующим действием. Он стимулирует секрецию прогестерона, который уменьшает степень сокращенности матки и предотвращает иммунологическое отторжение трофобласта, ингибирует синтез простагландинов, которые потенциально могут индуцировать сокращение и родовые потуги матки. Было показано увеличение генерации супероксида (O2-) плацентарными митохондриями [67] и полиморфно-ядерными лейкоцитами в последнем триместре беременности [66]. А это означает, что нарушается оксидант/антиоксидантный баланс, связанный с беременностью [96]. В норме уровень мелатонина в крови беременных женщин постоянно возрастает [97, 98], что необходимо для уменьшения окислительного стресса. Пинеалэктомия приводит к значительному понижению уровня циркулирующего в крови мелатонина и к аборту у крыс [18]. Мелатонин способен реактивировать супероксид O2-, гидроксил радикал (•OH), синглетный кислород (1O2), гидрокси пероксид (H2O2), гипохлорную кислоту (HOCl), оксид азота (NO•) и пероксинитрит анион (ONOO-) [98—101]. Не только сам мелатонин обладает антиоксидантными свойствами, но и его метаболиты: циклический 3-гидроксимелатонин, N1-ацетил-N2-формил-5-метоксикинурамин и N1-ацетил-5-метоксикинурамин — являются великолепными «охотниками» на свободные радикалы [99, 102—105]. Также мелатонин стимулирует синтез энзимов, эндогенных антиоксидантов: супероксиддисмутазы, глутатионпероксидазы, глутатионредуктазы, превращающих реактивные виды в безвредные молекулы [106, 107]. Мелатонин увеличивает генную экспрессию этих белков [119], а следовательно, продукцию глутатиона [109], который является важным внутриклеточным антиоксидантом. Повышение уровня мелатонина у беременных женщин может сыграть существенную роль в антиоксидантной защите против окислительного стресса, который возникает в результате метаболических процессов плаценты и полиморфно-ядерных лейкоцитов. Обнаружены механизмы, ответственные за выживание плода в матке матери, предотвращающие негативные последствия атак материнских иммунных клеток при их непосредственном контакте с клетками плода. На данный момент ведутся дебаты об иммунном отторжении плода как возможной причине неимплантации эмбриона или спонтанного аборта. Удаление эпифиза или любая другая операция, уменьшающая синтез мелатонина и его секрецию, так же как постоянный свет или денервация эпифиза, одновременно угнетает клеточный и гуморальный иммунитет, который частично может быть восстановлен введением экзогенного мелатонина [110, 111]. 167 М Е Л АТ О Н И Н В Р Е П Р О Д У К Т И В Н О Й Ф У Н К Ц И И Ч Е Л О В Е К А Иммуномодуляторная и антиапоптотическая роль мелатонина проявляется, в основном, через регуляцию активности Т-хелперов лимфоцитов (Th), естественных киллеров (NK) и моноцитов. Прямое действие мелатонина на иммунную систему человека возможно благодаря присутствию особых участков его связывания на лимфоцитах [112], моноцитах [113] и гранулоцитах [114]. Th1/Th2-баланс цитокинов с доминированием Th2 является наиважнейшим механизмом, предопределяющим выживание плода в матке матери [115]. Физиологически ритм секреции мелатонина коррелирует с ритмикой Th1/Th2-баланса [116], и мелатонин стимулирует Th2-иммунную активность [117]. Недавно регуляторные Т-клетки (Treg) были предложены как важные участники толерантности в течение всего существования плода. CD4+/CD25+, регулируемые Treg, являются уникальной популяцией Т-клеток [118], также играющей важную роль в аутоиммунной защите и толерантности к аллогенам органов плода [119]. Мелатонин стимулирует пролиферацию Th (CD4+)-лимфоцитов [120] и Т-лимфоцитов [121]. NK-клетки — предсуществующие иммунные клетки, присутствующие на эндометрии в лютеиновую фазу и в течение ранних сроков беременности [122]. 90% NK-клеток являются CD56dim-клетками, тогда 90% клеток матки — CD56bright, которые имеют низкую активность, не способны уничтожить трофобласт и продуцируют цитокины, которые стимулируют трофобласт к развитию и созреванию [123]. Существует баланс CD56dim/CD56bright-клеток. У женщин, перенесших аборт, уровень CD56dim выше, чем у беременных [124]. Мелатонин увеличивает количество NK-клеток, их пролиферацию и активность [125]. Но регулирует ли он соотношение CD56dim/CD56bright, до сих пор остается неясным. Прогестерон также необходим для поддержания беременности. На ранних этапах его источниками являются желтое тело и плацента. Переключение продукции прогестерона между желтым телом и плацентой происходит на 8—9-й неделе вынашивания, причем редукция желтого тела на 7—8-й неделе, когда плацента не включилась полностью в работу, приводит к понижению уровня прогестерона в крови и следующему за этим аборту [126]. Благодаря наличию участков связывания мелатонина на гранулезных клетках и клетках желтого тела [127, 128] он обладает способностью прямого влияния на стероидогенез [129, 130]. Мелатонин стимулирует секрецию прогестерона в гранулезном слое клеток и/или клетках желтого тела. Увеличение концентрации мелатонина в лютеиновую фазу сравнимо с ее увеличением в фолликулярную фазу менструального цикла [131, 132]. Уровень имплантации снижается у пинеалэктомированных крыс [42]. В то время как мелатонин, хорионический гонадотропин, пролактин [133], цитокины [134], ростовые факторы [135] стимулируют выработку прогестерона, простагландины F-2α [136], окситоцин [137], другие цитокины [138] и АФК [139] супрессируют продукцию мелатонина. Мелатонин ингибирует продукцию простагландинов у овец [140], увеличивает секрецию пролактина [141] и понижает уровень АФК. Роды В миометрии человека присутствуют мелатониновые рецепторы, благодаря чему этот гормон способен оказывать эффект на сократительную активность 168 М Е Л АТ О Н И Н В Р Е П Р О Д У К Т И В Н О Й Ф У Н К Ц И И Ч Е Л О В Е К А миометрия. Мелатонин в физиологических концентрациях регулирует величину проницаемости клеточных контактов, а также выработку простагландинов Е. Увеличение концентрации мелатонина понижает секрецию простагландинов Е. Однако отмечено, что за сутки до родов концентрация мелатонина резко понижается, что, по всей видимости, приводит к резкому повышению концентрации простагландина Е, который увеличивает чувствительность матки к окситоцину, что стимулирует ее сокращение и инициирует родовые механизмы. Для людей наиболее характерными часами для наступления процесса родов является период с 00.00 по 5.00. Также установлено уменьшение концентрации мелатонина и при угрозе преждевременного прерывания беременности. Для некоторых животных также показано, что мелатонин инициирует процесс родов согласно фотопериодизму. У крыс роды происходят в течение светлого времени суток [142], тогда как в темное время суток родовые процессы заблокированы естественными биологическими часами (высокой концентрацией мелатонина). Пинеалэктомия разрушает зависимость наступления процесса родов от времени суток, а заместительная терапия мелатонином восстанавливает дневной паттерн рождения [143]. Стрессы Интересны идеи и разработки отечественного пинеолога (специалиста по эпифизу) А.М. Хелимского. Как правило, уровень стресса выше у людей, проживающих в больших городах, что обусловлено высокими шумовым и световым загрязнением, медийным давлением. Чаще жизнь в больших городах связана с суетой и ощущением постоянной изменчивости и нестабильности в окружающей среде и на работе. По мнению А.М. Хелимского, хронический стресс матери во время беременности повышает уровень ГК (гормонов стресса), которые проникают через плаценту и могут подавлять у плода формирование эпифиза. За первую половину минувшего века средняя масса эпифиза зрелого плода снизилась, по его данным, почти в два раза. И действительно, пониженный порог возбудимости и повышенный эмоциональный фон матери делают ее весьма уязвимой перед стрессирующими агентами. Постоянный стресс может оказаться первопричиной хронической усталости, истощения, пониженного иммунитета, продолжительной депрессии. В наших работах показано (см. главу 10 «Мелатонин и психосоматические заболевания»), что мелатонин является весьма сильным природным седативным средством и релаксантом. Поскольку мелатонин обладает суточным ритмом секреции и напрямую связан с наработкой пинеального серотонина (гормона бодрости), он участвует в модуляции и адаптации активности человека в течение суток. За счет повышенной секреции мелатонина ночью поддерживается сон человека. Однако при постоянном облучении светом в ночные часы профиль секреции мелатонина сдвигается на более поздние часы, а значит, количество и продолжительность его воздействия на организм в ночные часы уменьшаются, что приводит к возникновению хронической невысыпаемости и повышенной возбудимости. Затем под действием ГК следуют необратимый процесс деградации секреторной ткани эпифиза и ее замещение паренхиматическими клетками. 169 М Е Л АТ О Н И Н В Р Е П Р О Д У К Т И В Н О Й Ф У Н К Ц И И Ч Е Л О В Е К А Выводы В настоящей главе мы попытались кратко описать роль мелатонина в работе половой системы человека в норме и при патологии. Систему, адаптирующую организм человека к изменениям суточного освещения, образуют зрительная система, ядра гипоталамуса и эпифиз. Передача данного сигнала органам и тканям осуществляется эпифизарным эндокринным гормоном мелатонином, рецепторы к которому обнаружены почти на всех органах и тканях. Таким образом, информация о динамике изменения суточной и сезонной фотопериодичности поступает в клетки органов ГГГ-оси и обеспечивает развитие адаптивных изменений функциональной активности. Мелатонин, безусловно, обладает полифункциональным спектром действия. Взаимодействуя с рецепторами на клеточной и ядерной мембране, он регулирует работу самой клетки и, проникая внутрь нее, способен самостоятельно реагировать с мишенью, выполняя антиоксидантную функцию или участвуя в трансдукции сигнала. Мелатонин участвует в регуляции и координации физиологических процессов на всех уровнях организации: клеточном, органном и на уровне системы органов, в частности модулируя работу органов половой системы человека на всех этапах онтогенеза. Следовательно, усилия врачей следует направлять на анализ секреции мелатонина в организме родителей. Мелатонин способен регулировать репродуктивные процессы у человека: половое созревание, гаметогенез, оплодотворение, наступление беременности, вынашивание и роды. Понижение концентрации гормона в ночное время и/или нарушение профиля его секреции в течение суток негативно сказывается на репродуктивной способности человека: пубертации, имплантации эмбриона и беременности. Для коррекции репродуктивной функции человека мелатонин можно принимать в физиологических дозах в комплексной терапии. Создание условий для поддержания достаточного уровня мелатонина является необходимым элементом, обеспечивающим рождение здорового потомства. Такими условиями могут быть поступление достаточного количества триптофана в головной мозг за счет сбалансированного употребления белковой пиши, соблюдение режима сна и бодрствования, отсутствие стрессов и наличие положительных эмоций, обеспечивающих высокий уровень накопления серотонина, являющегося непосредственным биологическим предшественником мелатонина. В конечном счете, основная функция мелатонина в деторождении заключается не только в том, чтобы защитить организм ребенка от негативного воздействия окружающей среды за счет мощного антиоксидантного действия, но и в комплексной регуляции транскрипции множества генов, обеспечивающих сбалансированное протекание каскадов биологических реакций, участвующих в процессе деторождения. 170 М Е Л АТ О Н И Н В Р Е П Р О Д У К Т И В Н О Й Ф У Н К Ц И И Ч Е Л О В Е К А Л И Т Е Р А Т У Р А 16. Bellastella A., Criscuolo T., Sinisi A.A. et al. Influence of blindness on plasma luteinizing hormone, follicle-stimulating hormone, prolactin, and testosterone levels in prepubertal boys. J Clin Endocrinol Metab 1987;64:862—4. 17. Woo M., Tai C-J., Kang S. et al. Direct action of melatonin in human granulosa-luteal cells. J Clin Endocrin Metab 2001;86(10):4789—97. 18. Takasaki A., Nakamura Y., Tamura H. et al. Melatonin as a new drug for improving oocyte quality. Reprod Med Biol 2003;2:139—44. 19. Tamura H., Takasaki A., Miwa I. et al. Oxidative stress impairs oocyte quality and melatonin protects oocytes from free radical damage and improves fertilization rate. J Pineal Res 2008;44:280—7. 20. Yie S.M., Brown G.M., Liu G.Y. et al. Melatonin and steroids in human pre-ovulatory follicular fluid: seasonal variations and granulosa cell steroid production. Hum Reprod 1995;10:50—5. 21. Van Blerkom J., Antczak M., Schrader R. The developmental potential of the human oocyte is related to the dissolved oxygen content of follicular fluid: association with vascular endothelial growth factor levels and perifollicular blood flow characteristic. Hum Reprod 1997;12:1047—55. 22. Nargund G., Bourne T., Doyle P. Association between ultrasound indices of follicular blood flow, oocyte recovery, and preimplantation embryo quality. Hum Reprod 1996;11:109—11. 23. Huey S., Abuhamad A., Barroso G. et al. Perifollicular blood flow Doppler indices but not follicular pO2, pCO2, or pH, predict oocyte developmental competence in in vitro fertilization. Fertil Steril 1999;72:707—12. 24. Chui D., Pugh N., Walker S. et al. Follicular vascularity ± the predictive value of transvaginal power Doppler ultrasonography in an in-vitro, fertilization programme: a preliminary study. Hum Reprod 1997;12:191—6. 25. Brzezinski A., Seibel M.M., Lynch H.J. et al. Melatonin in human preovulatory follicular fluid. J Clin Endocrinol Metab 1987;64: 865—7. 26. Ronnderg L., Kauppila A., Leppaluoto J. et al. Circadian and seasonal variation in human preovulatory follicular fluid melatonin concentration. J Clin Endocrinol Metab 1990;71:492—6. 27. Shiu S.Y.W., Li L., Wong J.T.Y., Pang S.F. Biology of G-protein coupled melatonin receptors in the epididymis and prostate of mammals. Chin Med J 1997;110:648—55. 28. Laudon M., Gilad E., Matzkin H. et al. Putatitive melatonin receptors in benign prostate tissue. J Clin Endocrinol Metab 1996;81:1336—42. 29. Luboshitzky R., Shen-Orr Z., Nave R. et al. 1. Brzezinski A. Melatonin and human reproduction: why the effect is so elusive? In: Pandi-Perumal S.R., Cardinali D.P., eds. Melatonin: from molecules to therapy. New York: Nova Science Publishers, 2007;219—25. 2. Silman R.E. Melatonin and the human gonadotrophin-releasing hormone pulse generator. J Endocrinol 1991;128:7—11. 3. Waldhauser F., Boepple P.A., Schemper M. et al. Serum melatonin in central precocious puberty is lower than in age-matched prepubertal. J Clin Endocrinol Metab 1991;73:793—6. 4. Cavallo A. Melatonin and human puberty. Current perspectives. J Pineal Res 1993;15:115—21. 5. Cohen H.N., Hay I.D., Anneswley T.M. et al. Serum immunoreactive melatonin in boys with delayed puberty. Clin Endocrinol 1982;17:291—7. 6. Brzezinski A., Lynch H.J., Wurtman R.J., Seibel M.M. Possible contribution of melatonin to the timing of the luteinizing hormone surge. N Engl J Med 1987;316:1550—1 . 7. Ayre E.A., Wang Z.P., Brown G.M., Pang S.F. Localization and characterization of [125I] iodomelatonin binding sites in duck gonads. J Pineal Res 1994;17:39—47. 8. Ayre E.A., Pang S.F. 2-[125I] Iodomelatonin binding sites in the testis and ovaries: putatitive melatonin receptors in the gonads. Biol Signals 1994;3:71—84. 9. Waldhauser F., Weiszenbacher G., Frish H. et al. Fall in the nocturnal serum melatonin during prepuberty and pubescence. Lancet 1984;1:362—5. 10. Vaughan G.M., Meyer G.G., Reiter R.J. Evidence for a pineal-gonad relationship in humans. In: Reiter R.J., ed. The pineal and reproduction. Basel: Karger, 1978;191—223. 11. Diaz Lopez B., Diaz Rodriguez E., Urquijio C. et al. Melatonin influences on the neuroendocrinereproductive axis. Ann NY Acad Sci 2005;1057:337—64. 12. Reiter R.J. Pineal melatonin: cell biology of its synthesis and its physiological interactions. Endocr Rev 1991;12:151—80. 13. Roy D., Belsham D.D. Melatonin receptor activation regulates GnRH gene expression and secretion in GT1-7 GnRH neurons: signal transduction mechanisms. J Biol Chem 2002;277:251—8. 14. Berga S.L., Mortola J.F., Yen S.S. Amplification of nocturnal melatonin secretion in women with functional hypothalamic amenorrhea. J Clin Endocrinol Metab 1988;66:242—4. 15. Bellastella A., Sinisi A.A., Criscuolo T. et al. Melatonin and the pituitary-thyroid axis status in blind adults: a possible resetting after puberty. Clin Endocrinol (Oxford) 1995;43:707—11. 171 М Е Л АТ О Н И Н В Р Е П Р О Д У К Т И В Н О Й Ф У Н К Ц И И Ч Е Л О В Е К А 43. Chernyshov V.P., Tumanova L.E., Sudoma I.A., Bannikov V.I. Th1 and Th2 in human IVF pregnancy with allogenic fetus. Am J Reprod Immunol 2008;59(4):352—8. 44. Stolwijk A., Reuvers M., Hamilton C. et al. Seasonality in the results of in-vitro fertilization. Hum Reprod 1994;9(12):2300—5. 45. Reppert S.M., Weaver D.R., Rivkees S.A., Stopa E.C. Putative melatonin receptor in a human biological clock. Science 1998;242:78—81. 46. Thomas I., Pervis C.C., Drew J.E. et al. Melatonin receptors in human fetal brain: 2-[125I] iodomelatonin binding site and MT1 gene expression. J Pineal Res 2002;33:218—24. 47. Hawkins G.A., Meyers D.A., Bleeker E.R., Pack A.I. Identification of coding polymorphisms in human circadian rhythm genes Per 1, Per2, Per3, clock, AmtI, Cry1, Cry2, and timeless in multiethnic screening panel. DNA Seq 2007;10:1. 48. Torres-Farfan C., Rocco V., Monso C. et al. Maternal melatonin effects on clock gene expression in a non-human primate fetus. Endocrinology 2006;147:4618—26. 49. Redins C., Redins G., Novaes J. The effects of treatment with melatonin on the ultrastructure of mouse Leydig cells: a quantitative study. Braz J Biol 2002;62(3):517—23. 50. Reppert S.M. Maternal entrainment of the developing circadian system. Ann NY Acad Sci 1985;453:162—9. 51. Breen S., Rees S., Walker D. The development of diurnal rhythmicity in fetal suprachiasmatic neurons as demonstrated by fos immunohistochemistry. Neuroscience 1996;74:917—26. 52. Parraguez V.H., Valenzuela G.J., Vergara M. et al. Effect of constant light on fetal and maternal prolactin rhythms in sheep.Endocrinology 1996;137:2355—61. 53. McMillen I.C., Walker D.W. Effects of different lighting regimes on daily hormonal and behavioural rhythms in the pregnant ewe and sheep fetus. J Physiol 1991;442:465—76. 54. Jimenez-Jorge S., Guerrero J.M., JimenezCaliani A.J. et al. Evidence formelatonin synthesis in the rat brain during development. J Pineal Res 2007;42:240—6. 55. Okatani Y., Okamoto K., Hayashi K. et al. Maternal-fetal transfer of melatonin in pregnant women near term. J Pineal Res 1998;25:129—34. 56. Brown M.A., Lindheimer M.D., de Swiet M. et al. The classification and diagnosis of the hypertensive disorders of pregnancy: statement from the International Society for the Study of Hypertension in Pregnancy (ISSHP). Hypertens Preg 2001;20:IX—XIV. 57. Walker J.J. Pre-eclampsia. Lancet 2000;356:1260—5. Melatonin administration alters semen quality in healthy men. J Androl 2002;23:572—8. 30. Balik A., Kretschmannova K., Mazna P. et al. Melatonin action in neonatal gonadotrophs. Physiol Res 2004;53(Supp. 1):S153—S166. 31. Luboshitzky R., Levi M., Shen-Orr Z. et al. Long-term melatonin administration does not alter pituitary-gonodal hormone secretion in normal men. Hum Reprod 2000;15:60—5. 32. Pantikainen V., Erkikila K., Suomalainen L. et al. Estradiol acts as a germ cell survivor factor in the human testis in vitro. J Clin Endocrinol Metab. 2000;85:2057—67. 33. Kula K., Walczak-Jedrzejowska R., Stowikowska-Hilgzer J., Oszukowska E. Estradiol enchances the stimulatory effect of FSH on testicular maturation and contributes of precocious initiation of spermatogenesis. Mol Cell Endocrinol 1996;81:770—4. 34. Беспятых А.Ю., Бродский В.Я., Бурлакова О.В. и др. Мелатонин: теория и практика. М.: Медпрактика, 2009;100 с. 35. Tamura H., Takasaki A., Miwa I. et al. Oxidative stress impairs oocyte quality and melatonin protects oocytes from free radical damage and improves fertilization rate. J Pineal Res 2008;44(3):280—7. 36. Choi J., Park S., Lee E. et al. Anti-apoptotic effect of melatonin on preimplantation development of porcine parthenogenetic embryos, Mol Reprod Develop 2008;75(7):1127—35. 37. Wunder D., Limoni C., Birkhä user M. and the Swiss FIVNAT-Group. Lack of seasonal variations in fertilization, pregnancy and implantation rates in women undergoing IVF. J Hum Rep 2005;20(11):3122—9. 38. Tamura H., Nakamura Y., Takiguchi S. et al. Melatonin directly suppresses steroid production by preovulatory follicles in the cyclic hamster. J Pineal Res 1998;25:135—41. 39. Nakamura Y., Tamura H., Takayama H., Kato H. Increased endogenous level of melatonin in preovulatory human follicles does not directly influence progesterone production. Fertil Steril 2003;80:1012—6. 40. Brzezinski A., Lynch H.J., Seibel M.M. et al. The circadian rhythm of plasma melatonin during the normal menstrual cycle and in amenorrheic women. J Clin Endocrinol Metab 1988;66:891—6. 41. Анисимов В.Н., Виноградов И.А. Старение женской репродуктивной системы и мелатонин. СПб.: Система, 2008;44 с. 42. Dair E.L., Simoes R.S., Simoes M.J. et al. Effects of melatonin on the endometrial morphology and embryo implantation in rats. Fertil Steril (in press). 172 М Е Л АТ О Н И Н В Р Е П Р О Д У К Т И В Н О Й Ф У Н К Ц И И Ч Е Л О В Е К А Gynecol 2004;190:817—24. 72. Wakatsuki A., Okatani Y., Ikenoue N. et al. Melatonin protects against oxidized low-density lipoproteininduced inhibition of nitric oxide production in human umbilical artery. J Pineal Res 2001;31:281—8. 73. Nakamura Y., Tamura H., Takayama H., Kato H. Increased endogenous level of melatonin in preovulatory human follicles does not directly influence progesterone production. Fertil Steril 2003;80:1012—6. 74. Cagnacci A. Melatonin in regulation to physiology in adult humans. J Pineal Res 1996;21:200—13. 75. Tranquilli A.L., Turi A., Giannubilo S.R., Garbati E. Circadian melatonin concentration rhythm is lost in pregnant women with altered blood pressure rhythm. Gynecol Endocrinol 2004;18:124—9. 76. Nordstrom L., Arulkumaran S. Intrapartum fetal hypoxia and biochemical markers: a review. Obstet Gynecol Surv 1998;53:645—57. 77. Schmidt H., Grune T., Muller R. et al. Increased levels of lipid peroxidation products malondialdehyde and 4-hydoxynonenal after perinatal hypoxia. Pediatr Res 1996;40:15—20. 78. Wang W., Pang C.C.P., Rogers M.S., Chang A.M.Z. Lipid peroxidation in cord blood at birth. Am J Obstet Gynecol 1996;174:62—5. 79. Socol M.L., Garcia P.M., Riter S. Depressed Apgar scores, acid-base status and neurologic outcome. Am J Obstet Gynecol 1994;170:991—8. 80. Perlman J.M. White matter injury in the preterm infant: an important determination of abnormal neurodevelopment outcome. Early Hum Dev 1998;53:99—120. 81. Volpe J.J. Neurobiology of periventricular leukomalacia in the premature infant. Pediatr Res 2001;50:553—62. 82. Rocha G., Proenca E., Quintas C. et al. Chorioamnionitis and brain damage in the preterm newborn. J Matern Fetal Neonatal Med 2007;20:745—9. 83. Miller S.L., Yan E.B., Castillo-Melendez M. et al. Melatonin provides neuroprotection in the lategestation fetal sheep brain in response to umbilical cord occlusion. Dev Neurosci 2005;27:200—10. 84. Macleod M.R., OХCollins T., Horky L.L. et al. Systematic review and meta-analysis of the efficacy of melatonin in experimental stroke. J Pineal Res 2005;38:35—41. 85. Chung S.Y., Han S.H. Melatonin attenuates kainic acid-induced hippocampal neurodegeneration and oxidative stress through microglial inhibition. J Pineal Res 2003;34:95—102. 86. Husson I., Mesples B., Bac P. et al. Melatoninergic neuroprotection of the murine 58. Zhang J., Meikle S., Trumble A. Severe maternal morbidity associated with hypertensive disorders in pregnancy in the United States. Hypertens Preg 2003;22:203—12. 59. Van Beck E., Peeters L.L. Pathogenesis of preeclampsia: a comprehensive model. Obstet Gynecol Surv 1998;53:233—9. 60. Okatani Y., Wakatsuki A., Kaneda C. Melatonin increases activities of glutathione peroxidase and superoxide dismutase in fetal rat brain. J Pineal Res 2000;28:89—96. 61. Atamer Y., Kocyigit Y., Yokus B. et al. Lipid peroxidation, antioxidant defense, status of trace metals and leptin levels in preeclampsia. Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol 2005;119:60—6. 62. Aydin S., Benian A., Madazli R. et al. Plasma malondialdehyde, superoxide dismutase, sEselectin, fibronectin, endothelin-1 and nitric oxide levels in women with preeclampsia. Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol 2004;113:21—5. 63. Palan P.R., Shaban D.W., Martino T., Mikhail M.S. Lipid-soluble antioxidants and pregnancy: maternal serum levels of coenzyme Q10, alphatocopherol and gamma-tocopherol in preeclampsia and normal pregnancy. Gynecol Obstet Invest 2004;58:8—13. 64. Serdar Z., Gur E., Colakoethullary M. et al. Lipid and protein oxidation and antioxidant function in women with mild and severe preeclampsia. Arch Gynecol Obstet 2003;268:19—25. 65. Nakamura Y., Tamura H., Kashida S. et al. Changes of serum melatonin level and its relationship to feto-placental unit during pregnancy. J Pineal Res 2001;30:29—33. 66. Fait V., Sela S., Ophir E. et al. Hyperemisis gravidarum is associated with oxidative stress. Am J Perinatol 2002;19:93—8. 67. Vyatt L., Cui X. Oxidative stress in placenta. Histochem Cell Biol 2004;122:369—82. 68. Tamura H., Nakamura Y., Terron M.P. et al. Melatonin and pregnancy in the human. Reprod Toxicol 2008;25:291—303. 69. Wakatsuki A., Okatani Y., Ikenouse N. et al. Melatonin protects against oxidized low density lipoprotein induced inhibition of nitric oxide production in human umbilical artery. J Pineal Res 2001;31:281—8. 70. Walters-Laporte E., Furman C., Fouquet S. et al. A high concentration of melatonin inhibits in vitro LDL peroxidation but not oxidized LDL toxicity toward cultured endothelial cells. J Cardiovasc Pharmacol 1998;32:582—92. 71. Wang Y., Gu Y., Zhang Y., Lewis D.F. Evidence of endothelial dysfunction in preeclampsia: decreased endothelial nitric oxide synthase expression is associated with increased cell permeability in endothelial cells from preeclampsia. Am J Obstet 173 М Е Л АТ О Н И Н В Р Е П Р О Д У К Т И В Н О Й Ф У Н К Ц И И Ч Е Л О В Е К А 102. Rosen J., Than N.N., Koch D. et al. Interactions of melatonin and its metabolites with the ABTS cation radical: extension of the radical scavenger cascade and formation of a novel class of oxidation products, C2-substituted 3-indolinones. J Pineal Res 2006;41:374—81. 103. Silva S.O., Rodrigues M.R., Carvalho S.R. et al. Oxidation of melatonin and its catabolites N1acetyl-N2-formyl-5-methoxykynuramine and Nacetyl-5-methoxykynuramine, by activated leukocytes. J Pineal Res 2004;37:171—5. 104. Tan D.X., Manchester L.C., Terron M.P. et al. One molecule, many derivatives: a never-ending interaction of melatonin with reactive oxygen and reactive nitrogen species? J Pineal Res 2007;42:28—42. 105. Manda K., Ueno M., Anzai K. AFMK a melatonin metabolite, attenuates X-rayinduced oxidative damage to DNA, proteins and lipids in mice. J Pineal Res 2007;42:386—93. 106. Rodriguez C., Mayo J.C., Sainz R.M. et al. Regulation of antioxydant enzymes: a significant role for melatonin. J Pineal Res 2004;36:1—9. 107. Tomas-Zapico C., Coto-Montes A. A proposed mechanism to explain the stimulatory effect of melatonin on antioxidative enzymes. J Pineal Res 2005;39:99—104. 108. Mayo J.C., Sainz R.M., Antoli I. et al. Melatonin regulation of antioxidant enzyme gene expression. Cell Mol Life Sci 2002;59:1706—13. 109. Urata Y., Honma S., Goto S. et al. Melatonin induces gamma-glutamylcysteine synthetase mediated by activator protein-1 in human vascular endothelial cells. Free Radic Biol Med 1999;27: 838—47. 110. Carrillo-Vico A., Guerrero J.M., Lardone P.J., Reiter R.J. A review of the multiple actions of melatonin on the immune system. Endocrine 2005;27:189—200. 111. Guerrero J.M., Reiter R.J. Melatonin-immune system relationships. Curr Top Med Chem 2002;2:167—79. 112. Garcia-Perganeda A., Pozo D., Guerrero J.M., Calvo J.R. Signal transduction for melatonin in human lymphocytes: involvement of a pertussistoxin sensitive G protein. J Immunol 1997;159:3774—81. 113. Barjavel M.J., Mamdouh Z., Raghbate N., Bakouche O. Differential expression of the melatonin receptor in human monocytes. J Immunol 1998;160:1191—7. 114. Lopez-Gonzalez M.A., Calvo J.R., Segura J.J., Guerrero J.M. Characterization of melatonin binding sites in human peripheral blood neutrophils. Biotech Ther 1993;4:253—62. 115. Saito S. Cytokine network at the feto-maternal interface. J Reprod Immunol 2001;47:87—103. periventricular white matter against neonatal excitotoxic challenge. Ann Neurol 2002;51:82—92. 87. Gitto E., Karbownik M., Reiter R.J. et al. Effects of melatonin treatment in septic newborns. Pediatr Res 2001;50:756—60. 88. Fulia F., Gitto E., Cuzzocrea S. et al. Increased levels of malondialdehyde and nitrite/nitrate in the blood of asphyxiated newborns: reduction by melatonin. J Pineal Res 2001;31:343—9. 89. Watanabe K., Wakatsuki A., Shinohara K. et al. Maternally administered melatonin protects against ischemia and reperfusioninduced oxidative mitochondrial damage in premature fetal rat brain. J Pineal Res 2004;37:276—80. 90. Baydas G., Koz S.T., Tuzcu M. et al. Melatonin inhibits oxidative stress and apoptosis in fetal brains of hyperhomocysteinemic rat dams. J Pineal Res 2007;43:225—31. 91. Tallia A.F., Cardone D.A., Howarth D.F., Ibsen K.H. Swanson’s family practice review. St. Louis, MO: Mosby, 2005;337 p. 92. Agarwal A., Gupta S., Sharma R.K. Role of oxidative stress in female reproduction. Reprod Biol Endocrinol 2005;3:28. 93. Gupta S., Agarwal A., Banerjee J., Alvarez J.G. The role of oxidative stress in spontaneous abortion and recurrent pregnancy loss: a systematic review. Obstet Gynecol Surv 2007;62:335—47. 94. Simsek M., Naziroglu M., Simsek H. et al. Blood plasma levels of lipoperoxides, glutathione peroxidase, beta carotene, vitamin A and E in women with habitual abortion. Cell Biochem Funct 1998;16:227—31. 95. Sane A.S., Chokshi S.A., Mishra V.V. et al. Serum lipoperoxides in induced and spontaneous abortions. Gynecol Obstet Invest 1991;31:172—5. 96. Lagod L., Paszkowski T., Sikorski R., Rola R. The antioxidant—prooxidant balance in pregnancy complicated by spontaneous abortion. Ginekol Pol 2001;72:1073—8. 97. Kivel К. A. Serum melatonin during human pregnancy. Acta Endocrinol (Copenh) 1991;124(3):233—7. 98. Allegra M., Reiter R.J., Tan D.X. et al. The chemistry of melatonin’s interaction with reactive species. J Pineal Res 2003;34:1—10. 99. Hardeland R. Antioxidative protection by melatonin. Endocrine 2005;27:119—30. 100. Tan D.X., Manchester L.C., Sainz R.M. et al. Interaction between melatonin and nicotinamide nucleotide: NADH preservation in cells and in cellfree systems by melatonin. J Pineal Res 2005;39:185—94. 101. Reiter R.J., Tan D.X., Gitto E. et al. Pharmacological utility of melatonin in reducing oxidative cellular and molecular damage. Pol J Pharmacol 2004;56:159—70. 174 М Е Л АТ О Н И Н В Р Е П Р О Д У К Т И В Н О Й Ф У Н К Ц И И Ч Е Л О В Е К А ence progesterone production. Fertil Steril 2003;80:1012—6. 130. Brzezinski A., Schenker J.G., Fibich T. et al. Effects of melatonin on progesterone production by human granulosa lutein cells in culture. Fertil Steril 1992;58:526—9. 131. Brun J., Claustrat B., David M. Urinary melatonin, LH oestradiol, progesterone excretion during the menstrual cycle or in women taking oral contraceptives. Acta Endocrinol (Copenh) 1987;116:145—9. 132. Wetterberg L., Arendt J., Paunier L. et al. Human serum melatonin changes during the menstrual cycle. J Clin Endocrinol Metab 1976;42:185—8. 133. Freeman M.E., Smith M.S., Nazian S.J., Neill J.D. Ovarian and hypothalamic control of the daily surges of prolactin secretion during pseudopregnancy in the rat. Endocrinology 1974;94:875—82. 134. Okuda K., Sakumoto R. Multiple roles of TNF super family members in corpus luteum function. Reprod Biol Endocrinol 2003;1:95—104. 135. Webb R., Woad K.J., Armstrong D.G. Corpus luteum (CL) function: local control mechanisms. Domest Anim Endocrinol 2002;23:277—85. 136. Wiltbank M.C., Ottobre J. Regulation of intraluteal production of prostaglandins. Reprod Biol Endocrinol 2003;1:91—101. 137. Stormshak F. Biochemical and endocrine aspects of oxytocin production by the mammalian corpus luteum. Reprod Biol Endocrinol 2003;1:92—7. 138. Penny L.A., Armstrong D., Bramley T.A. et al. Immune cells and cytokine production in the bovine corpus luteum throughout the oestrous cycle and after induced luteolysis. J Reprod Fertil 1999;115:87—96. 139. Sugino N., Takiguchi S., Kashida S. et al. Superoxide dismutase expression in thehumancorpus luteumduring themenstrual cycle and in early pregnancy. Mol Hum Reprod 2000;6:19—25. 140. Abecia J.A., Lozano J.M., Forcada F. A preliminary study on effects of dietary energy and melatonin on the ex vivo production of progesterone and prostaglandin F2α by corpora lutea and endometrial tissue of ewes. Vet Res Commun 1999;23:115—21. 141. Zisapel N. Melatonin—dopamine interactions: from basic neurochemistry to a clinical setting. Cell Mol Neurobiol 2002;21:605—16. 142. Boer K., Lincoln D.W., Swaab D.W. Effects of electrical stimulation of the neurohypophysis in labor in the rat. J Endocrinology 1975;85:163—76. 143. Takayama H., Nakamura Y., Tamura H. et al. Pineal gland (melatonin) affects the parturition time but not luteal function and fetal growth in pregnant rats. Endocr J 2003;50:37—43. 116. Petrovsky N., Harrison L. The chronobiology of human cytokine production. Int Rev Immunol 1998;16:635—49. 117. Raghavendra V., Singh V., Kulkarni S.K., Agrewala J.N. Melatonin enhances Th2 cell mediated immune responses: lack of sensitivity to reversal by naltrexone or benzodiazepine receptor antagonists. Mol Cell Biochem 2001;221: 57—62. 118. Waldmann H., Graca L., Cobbold S. et al. T-cells and organ transplantation. Semin Immunol 2004;16:119—26. 119. Kingsley C.L., Karim M., Bushell A.R., Wood K. CD25+CD4+ regulatory T cells prevent graft rejection: CTLA4- and IL-10-dependent immunoregulation of alloresponses. J Immunol 2002;168:1080—6. 120. Labunets I.F., Butenko G.M., Khavinson V.Kh. et al. Regulating effect of pineal gland peptides on development of Tlymphocytes in CBA aging mice: role of microenvironment of immune system organs and neuroendocrine factors. Adv Gerontol 2003;12:111—20. 121. Konakchieva R., Kyurkchiev S., Kehayov I. et al. Selective effect of methoxyindoles on the lymphocyte proliferation and melatonin binding to activated human lymphoid cells. J Neuroimmunol 1995;63:125—32. 122. Trundley A., Moffett A. Human uterine leukocytes and pregnancy. Tissue Antig 2004;63:1—12. 123. Tabiasco J., Rabot M., Aguerre-Girr M. et al. Human decidual NK cells: unique phenotype and functional properties — a review. Placenta 2006;27(Suppl. A):S34—S9. 124. Michou V.I., Kanavaros P., Athanassiou V. et al. Fraction of the peripheral blood concentration of CD56+/CD16-/CD3-cells in total natural killer cells as an indication of fertility and infertility. Fertil Steril 2003;80(Suppl. 2):691—7. 125. Currier N.L., Sun L.Z., Miller S.C. Exogenous melatonin: quantitative enhancement in vivo of cells mediating non-specific immunity. J Neuroimmunol 2000;104:101—8. 126. Csapo A.I., Pulkinen M.O., Ruttner B. et al. The significance of the human corpus luteum in pregnancy maintenance. Am J Obstet Gynecol 1972;112:1061—7. 127. Yie S.M., Brown G.M., Liu G.Y. et al. Melatonin and steroids in human pre-ovulatory follicular fluid: seasonal variations and granulosa cell steroid production. Hum Reprod 1995;10:50—5. 128. Ronnberg L., Kauppila A., Leppaluoto J. et al. Circadian and seasonal variation in human preovulatory follicular fluid melatonin concentration. J Clin Endocrinol Metab 1990;71:492—6. 129. Nakamura Y., Tamura H., Takayama H., Kato H. Increased endogenous level of melatonin in preovulatory human follicles does not directly influ- 175 С.И. Рапопорт Мелатонин: перспективы применения в клинике Издательская группа ООО «ИМА-ПРЕСС» Подписано в печать 27.03.2012 Формат 70х100/16 11 печ.л. Бумага офсетная 80 г Печать офсетная Тираж 1000 экз. Заказ № 196 Отпечатано в типографии «Деком» ООО «ИМА-ПРЕСС» 119049, Москва, ул. Житная, д. 14, стр. 1 Заказ книг по телефону: 8 (495) 941-99-61 и на сайте w w w. i m a - p r e s s . n e t
