Каждый из нас хоть раз сталкивался с проблемой плохого самочувствия, отсутствия энергии и чрезмерной тяги к еде после некачественного или непродолжительного сна. Многие знают о существовании гормона сна - мелатонине, и о его важности для здоровья организма. Но мало кто понимает как взаимосвязаны сон, мелатонин, уровень энергии и работоспособности в течении дня, аппетит фертильность и даже иммунитет. В этой статье мы подробно рассмотрим все эти взаимосвязи, а также то, как создать условия для собственной выработки мелатонина, или на крайний случай, как выбрать и применять добавку мелатонина.
Два вида мелатонина: центральный и периферический
Мелатонин (Mel) — это химическое соединение производное незаменимой аминокислоты триптофан. У позвоночных, включая человека, секреция Mel происходит как на периферии в различных органах, так и в центральной нервной системе (ЦНС), в специальной эндокринной железе — эпифизе в темное время суток.
Тот Mel, о котором знают все, и который регулирует цикл сна и бодрствования, производится в эпифизе (эпифизарный Mel). Другой менее известный и недавно обнаруженный Mel обладает особыми антиоксидантными и не только свойствами, и синтезируется, по всей вероятности, в большинстве клеток организма (периферический Mel).
Выработка Mel регулируется гипоталамусом - главной эндокринной железой в организме человека. В него поступают сигналы от светочувствительных фоторецепторов сетчатки глаз, реагирующих на дневной свет. В ответ на это, гипоталамус посылает сигналы в эпифиз и блокирует превращение серотонина в мелатонин. При искусственном освещении в ночное время синтез Mel также тормозится, особенно при синем свете от электроприборов. При снижении света образование Mel возобновляется. Синтезированный эпифизом Mel не накапливается в органе, а сразу поступает в кровоток распространяясь по всему организму. Мel имеет короткий период полураспада (около 30 мин) и быстро устраняется из кровотока через печень.
Периферический Mel синтезируется на периферии в органах желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), а также в митохондриях практически всех ядерных клеток, а это на минуточку, все клетки организма кроме сперматозоидов и клеток крови: красных кровяных телец (эритроцитов) и тромбоцитов. В сумме периферический синтез Mel в разы больше чем в эпифизе. Так, в ЖКТ этого гормона в 400 раз больше, чем в шишковидной железе. Синтез такого Mel происходит ночью, после он выделяется в кровоток и связывается с рецепторами клеток-мишеней.
Роль мелатонина в организме человека
В первую очередь Mel играет роль хронобиотика - вещество, способное изменять или регулировать биологические суточные ритмы организма человека, помогая синхронизировать внутренние биологические часы с временем часового пояса. Также, Mel обладает особыми антиоксидантными свойствами (защита клеток от свободных радикалов), предполагают, что эта функция мелатонина является основной и наиболее древней.
Помимо вышеуказанных функций Mel оказывает влияние на репродуктивную функцию и фертильность, углеводный обмен, секрецию гормонов - инсулина, лептина (гормон сытости), адипонектина (гормон, вырабатываемый клетками жировой ткани в области живота, учувствует в регуляции обмена веществ), рост количества и размеров адипоцитов (клетки жировой ткани, запасающие жир) и пищевое поведение. Предлагаю рассмотреть эти важные положительные эффекты мелатонина поподробнее.
Мелатонин как регулятор цикла сна и бодрствования
Фактически биологическая роль Mel заключается в том, чтобы после дневного бодрствования запустить восстановительные механизмы в ночную фазу, и подготовить физиологическую и поведенческую составляющие организма к возможности справится с трудностями завтрашнего дня.
Особенностью продукции Mel эпифизом является выраженная суточная цикличность с пиками в ночное время. Каждый вечер, когда солнце садится, воздействие света на светочувствительные рецепторы снижается и уровень Mel растет (около 21:00–22:00), достигает пика ночью (около 2–4 ч.). И наоборот, с восходом солнца светочувствительные рецепторы активируются, синтез Mel блокируется и его уровень падает, помогая нам проснуться и быть активными.
Таким образом организм адаптируется к цикличной выработке Mel под определенный часовой пояс. При перелёте в другой часовой пояс пик выработки Mel не совпадает с новым временем суток, вызывая усталость, бессонницу и сонливость в неправильное время. В среднем, организму требуется от 1 до 2 дней на каждый час разницы для перестройки циркадных ритмов.
Мелатонин как антиоксидант
Способность мелатонина проникать через клеточные и ядерные мембраны и напрямую взаимодействовать с внутриклеточными структурами, делает его мощным антиоксидантом.
Антиоксиданты — это вещества, защищающие клетки организма от повреждений и гибели, вызванных окислительными реакциями от свободных радикалов и активных форм кислорода (АФК). Они регулярно образуются в организме при обмене веществ и энергии, а при негативных факторах (курение, УФ-излучение, загрязненный воздух и др.) их образование растет.
Антиоксидантные эффекты мелатонина заключаются в обезвреживании АФК, которые в избыточном количестве приводят к разрушительному для организма оксидативному стрессу. Этим Mel защищает липиды, белки и ДНК клеток от оксидативного стресса, предотвращает мутации ДНК и клеточную гибель. Исследования показывают, что мелатонин в два раза эффективнее таких антиоксидантов как витамин Е и глутатион в нейтрализации АФК. По всей вероятности, именно периферический Mel образовавшийся внутри самой клетки нейтрализует АФК внутри этой же клетки, защищая ее структуры.
Кроме того, Mel плавающий в кровяном русле, действуя на специальные рецепторы клетки способен активировать антиоксидантные ферменты: глутатионпероксидазу, супероксиддисмутазу, сиртуин 3, которые также включаются в антиоксидантную защиту клетки. В этом случае достаточно небольшой концентрации Mel, чтобы добиться антиоксидантного эффекта.
Роль мелатонина в регуляции обмена веществ и пищевого поведения
Последовательная и повторяющаяся ежедневная секреция Mel в ночное время помогает правильно настроить циркадианные часы так, чтобы физиологические процессы и поведение (в том числе пищевое) были синхронизированы с циклом день/ночь окружающей среды. Благодаря этому Mel помогает подстроить обмен веществ в практически каждой клетке под те функции, которые актуальны в определенное время суток. К таким клеткам относятся: скелетно-мышечные клетки, клетки жировой ткани, клетки коры надпочечников, сетчатки и фибробластов кожи, клетки гладкой мускулатуры в сосудах и сердце. Микробиота кишечника вырабатывая свои вещества с учетом дня/ночи также синхронизируется с помощью Mel хозяина.
Mel синхронизирует пищевое поведение человека с метаболическими процессами, обеспечивающими запасание и трату энергии. В утреннее и дневное время он повышает аппетит, стимулирует трату энергии, повышает чувствительность клеток к глюкозе, обеспечивая их энергией. В вечернее и ночное время, наоборот снижает аппетит, снижает чувствительность клеток к глюкозе, переключает организм в режим запасания энергию, а для поддержания жизнедеятельности организма во время сна, использует накопленную клетками энергию в течении дня.
Мелатонин и углеводный обмен
Mel участвует в регуляции секреции инсулина и его влияний на углеводный обмен в клетках (обмен глюкозы). В отсутствие Mel происходит уменьшение общего количества рецепторов ГЛЮТ-4 (белок-рецептор, ответственный за транспорт глюкозы в клетки, управляемый инсулином) во всех чувствительных к инсулину тканях (жировой ткани, скелетных и сердечной мышцах). В результате нарушается передача инсулинового сигнала, клетки не дополучают глюкозу, нарушается их функционал, падает энергия и производительность клеток и в целом всего организма в течении дня. Это способствует развитию инсулинорезистентности и риска развития сахарного диабета 2 типа.
Мелатонин и жировая ткань
В клетках жировой ткани - адипоцитах есть рецепторы к Mel. Воздействие Mel на адипоциты вызывает ряд эффектов: активируется липолиз (высвобождение жировых запасов для получения из них энергии), снижается потребление пищи в дневное время и снижаются жировые запасы.
В исследованиях у женщин с нарушениями углеводного обмена (диабет и инсулинорезистентность) наблюдалось снижение суточной амплитуды секреции Mel, а у мужчин с ожирением отмечалось снижение концентрации суточной секреции Mel. Что говорит о косвенном влиянии Mel на снижение способности клеток потреблять глюкозу в качестве энергии, а излишнюю глюкозу крови организм запасает в виде жиров. В результате увеличивается объем и количество жировых клеток, и как следствие жировая масса.
Также в исследованиях была показана взаимосвязь уровня Mel с секрецией гормонов лептина и адипонектина:
Лептин - гормон, секретируемый жировыми клетками, отвечает за подавление аппетита и информирует мозг о запасах энергии в организме.
Суточная амплитуда Mel прямо-пропорционально коррелировала с уровнем лептина в плазме крови. Ночное повышение уровня Mel может способствовать увеличению секреции лептина, что, в свою очередь, подавляет аппетит в ночное время.
Адипонектин - гормон вырабатывается преимущественно клетками адипоцитами белой жировой ткани, особенно в висцеральной области, и его низкий уровень в крови связан с ожирением.
В исследованиях показано, что у пациентов с ожирением и неалкогольной жировой болезнью печени, был низкий уровень адипонектина, и лечение мелатонином приводило к восстановлению его уровня в плазме.
Мелатонин и репродуктивная функция
Mel является одним из ключевых нейроэндокринных регуляторов работы оси гипоталамус-эпифиз-гонады. Через эту систему Mel оказывает стимулирующее влияние на синтез и секрецию половых гормонов (эстроген и тестостерон).
Ось гипоталамус-эпифиз-гонады - система взаимодействия между гипоталамусом, гипофизом и половыми железами (гонадами), которая с помощью своих гормонов регулирует репродуктивную функцию и половое развитие.
Mel оказывает положительный эффект на фертильность женщин: уменьшает окислительное повреждение фолликулов яичников молекулами АФК, поддерживает развитие и созревание яйцеклеток предотвращая их гибель, во время беременности поддерживает созревание плода и гомеостаз плаценты. Mel может нормализовывать менструальный цикл. Фолликул яичника сам обладает способностью синтезировать и секретировать собственный Mel, тем самым демонстрируя его важную роль в женской репродуктивной системе.
Недостаток мелатонина может привести к дефициту тестостерона, независимо от возраста мужчины. Так же, Mel защищает сперматозоиды от гибели из-за влияний окислительного стресса. Низкий уровень Mel может негативно сказаться на мужской фертильности.
Как и из чего образуется мелатонин в организме?
Биосинтез Mel начинается с аминокислоты триптофана, которая под действием фермента триптофан-гидроксилаза превращается его в 5-гидрокситриптофан (5-HTP). В виде пищевой добавки он часто используется для улучшения качества сна и настроения, как предшественник мелатонина и серотонина.
Затем 5-HTP в течении дня под влиянием солнечного света и специального фермента превращается в серотонин, который накапливается в эпифизе, чтобы ночью с помощью других ферментов (далее жуткие химические названия :)) арилалкиламин-N-ацетилтрансферазы (AANAT) и гидроксииндол-O-метилтрансферазы (HIOMT) превратится в мелатонин. Суперсложная схема, неправда ли?
Аминокислота триптофан (L-Tryptophan, сокращенно – Trp) - является незаменимой, т.е. организм не способен самостоятельно ее синтезировать, единственный путь - поступление с пищей, чаще животный белок (яйца, сыр, творог, красная икра, орехи кешью, миндаль и кедровые, курица, индейка, рыба и морепродукты (кальмар), бобовые.
При дефиците триптофана будет снижен синтез серотонина, который снижает восприимчивость к негативным эмоциям, помогая нам справляться со стрессом, и Mel, помогающего нам качественно спать. Кроме этого, существует еще несколько факторов, которые могут существенно снижать синтез мелатонина.
Факторы, влияющие на биосинтез мелатонина в организме:
Действительно, организм умеет достаточно хорошо синтезировать Mel для выполнения своих обширных функций. Однако на пути образования Mel могут возникать препятствия, снижающие эффективность этого биосинтеза:
- недостаток времени сна в темное время суток.
- присутствие любого вида света в помещении (ночник, свет электроприборов, фонарь за окном и др.).
- недостаток в организме аминокислоты триптофан или ее производного 5-гидрокситриптофана (5-HTP), из которых синтезируется мелатонин.
- недостаточная выработка серотонина из-за сниженного количества веществ предшественников или недостатка солнечного света, в результате чего за весь день в эпифизе накапливается мало серотонина.
- сниженная активность любого из ферментов, участвующих в цепочке синтеза мелатонина из триптофана.
- наличие вредных привычек (курение, алкоголь), переедание и избыточная масса тела.
- пожилой возраст, уровень Mel в крови начинает снижаться с 40-45 лет.
- подавляющее действие препаратов и некоторых веществ: пропранолол, 8-метоксипсорален, кофеин, этанол.
Диагностика дефицита выработки мелатонина
Определить снижение синтеза мелатонина в ночное время можно с помощью медицинского лабораторного анализа - Определение уровня мелатонина в слюне (ночная порция слюны), для лиц старше 18 лет референсные значения: ночная порция слюны (02:00 – 03:00): 51.7-258.3 пмоль/л.
Как повысить уровень мелатонина в ночное время
- Соблюдайте режима сна: ложитесь спать и просыпайтесь в одно и то же время ежедневно. Это помогает стабилизировать внутренние биологические часы и способствует регулярной и стабильной выработке Mel.
- Создайте полную темноту в спальне: спите в полностью затемненной комнате, используйте плотные шторы или маску для сна, чтобы исключить попадание света на сетчатку хоть и закрытого глаза, это подавляет синтез Mel.
- Ограничьте использование электронных устройств перед сном: за 1–2 часа до сна избегайте использования телефонов, планшетов и компьютеров, так как излучаемый ими синий свет снижает выработку мелатонина. Если необходимо использовать устройства, включите ночной режим или используйте фильтры синего света.
- Употребляйте продукты богатые триптофаном: включите в рацион продукты богатые источником для биосинтеза Mel - аминокислотой триптофан (продукты богатые животным белком). Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) рекомендует потребление от 4-6 мг триптофана на килограмм массы тела. Людям, подвергающимся хроническому стрессу, необходимо увеличить прием нутриента на 20-30%.
- Получайте минимальную дозу воздействия солнечного света днем: солнечный свет играет важную роль в синтезе серотонина и его последующем превращении в Mel. Рекомендуется ежедневно проводить на солнце от 15 до 30 минут.
- Принимайте при необходимости пищевую добавку мелатонина: прием в виде пищевой добавки Mel может быть полезен при нарушении режима сна, бессоннице или смене часовых поясов, когда другие альтернативные средства не срабатывают или не доступны, а сон критически важен.
- Альтернативный примем добавки 5-HTP: являясь предшественником серотонина, а затем и Mel прием добавки 5-гидрокситриптофан (5-HTP) может помочь быстрее засыпать и улучшает качество сна, а также улучшить настроение за счет дополнительной активации серотонина днем.
Следует помнить, что прием триптофана и 5-HTP не гарантирует достаточной выработки Mel ночью, т.к. процесс синтеза Mel активируется специальными ферментами, а их может быть мало или они могут работать плохо. Так и темное помещение во время сна не гарантирует превращение Mel из серотонина, если этого серотонина накопилось за день мало.
Как выбирать и применять мелатонин
Когда дело доходит до выбора добавок с мелатонином, важно обратить внимание на несколько факторов:
- Дозировка: начинайте с низкой дозы (1-3 мг) и наблюдайте за реакцией организма. Избыточное количество может вызвать обратный эффект.
- Состав: изучите состав продукта, так некоторые добавки содержат дополнительные вещества, такие как витамины B, которые могут помочь в синтезе Mel.
- Форма выпуска: Mel доступен в различных формах: таблетки, капсулы, жевательные таблетки, спреи и даже гели. Каждая форма имеет свои достоинства и недостатки. Например, подъязычные формы впитываются быстрее.
- Время приема: за 30-60 минут до сна. Избегайте света от электроприборов и в целом освещенности в комнате.
Доступные добавки на рынке России
На российском рынке с декабря 2024 года Роспотребнадзор приостановил реализацию биологически активных добавок с мелатонином по причине нахождения мелатонина в списке веществ, запрещенных для использования в составе БАД по регламенту Таможенного союза «О безопасности пищевой продукции» (ТР ТС 021/2011). Остались только лекарственные формы с мелатонином, которые не попадают под категорию БАД и могут свободно отпускаться без рецепта (такие как Мелаксен от (UNIPHARM (США), Меларена от НИЖФАРМ (Россия), Соннован от КРОНОФАРМ (Россия), Мелатонин Эвалар от ЭВАЛАР (Россия).
Заключение
Мелатонин — это мощный инструмент в борьбе с бессонницей и проблемами с качеством сна. Правильное использование Mel может значительно улучшить качество сна, наладить цикл сна и бодрствования, тем самым оказать положительный эффект на здоровье других органов и их функции.