Книга: Стой, кто ведет? Биология поведения человека и других зверей

Мелатонин и суточные ритмы

Мелатонин и суточные ритмы

Циркадианные и цирканнуальные ритмы живых организмов основаны на восприятии животными колебаний освещенности, вызванных вращением Земли и ее движением вокруг Солнца. В преобразовании сигнала, поступающего с сетчатки глаза в гипоталамус, где находится водитель ритма всего организма, важнейшую роль играют гормоны эпифиза.

Эпифиз – это маленькая (100–200 мг) железа, которая лежит над четверохолмием головного мозга. Его секреты функционируют как местные гормоны (распространяющиеся в прилегающих тканях путем диффузии), как традиционные, т. е. распространяющиеся с системным кровотоком, и как гормоны спинномозговой жидкости. Мелатонин, помимо регуляции ритмов, тормозит половую функцию и контролирует обмен темного пигмента меланина. Серотонин стимулирует секрецию АКТГ и пролактина, усиливает воспаление.

Особенностью регуляции функций эпифиза служит прямая связь с гипоталамическими ядрами, непосредственно связанными с сетчаткой. Секреция эпифизарных гормонов усиливается в темноте. Помимо нервной регуляции, многообразные гуморальные влияния на эпифиз оказывают вещества, содержащиеся в спинномозговой жидкости.

Схема центральных механизмов регуляции ритмов организма приведена на рис. 9.1. Центральную роль в организации всех ритмов играет супрахиазматическое ядро гипоталамуса. Оно воспринимает сигналы от сетчатки глаза и имеет собственный водитель ритма (пейсмейкер). Таким образом, ритм сигналов пейсмейкера обусловлен и собственной, внутренней активностью, и информацией, поступающей в это ядро извне.

^{Рис. 9.1. Организация суточной ритмики физиологических процессов}

^{СХЯ – супрахиазматическое ядро гипоталамуса, ВМЯ – вентромедиальное ядро гипоталамуса, ПВЯ – паравентрикулярное ядро гипоталамуса}

Выделяют три системы ритмической организации процессов в организме человека и животных. В первой нервные сигналы, поступающие от супрахиазматического ядра, через вентромедиальное ядро гипоталамуса, управляют синтезом и секрецией гипоталамических гормонов в паравентрикулярном ядре гипоталамуса. Утренний (у человека) подъем секреции гормонов стресса – кортиколиберина, вазопрессина и окситоцина – связан с этой системой.

Во второй системе нервные сигналы, поступающие от сетчатки, через супрахиазматическое и вентромедиальное ядра гипоталамуса управляют секрецией гормонов эпифизом. Под действием мелатонина тормозится секреция гонадолиберина и тиреолиберина. Надо подчеркнуть, что на активность эпифиза влияет не только изменение освещенности в течение суток, но и сезонные колебания освещенности.

Причем большое значение имеет скорость изменения величины светового дня. С высокой скоростью его прироста связано увеличение половой активности весной, а также весенние и осенние обострения аффективных расстройств.

Нервная регуляция функций эпифиза осуществляется и по третьей системе – от супрахиазматического ядра через верхний шейный ганглий, который относится к симпатической нервной системе. Нервные сигналы, поступающие в этот ганглий, направляются и к периферическим органам, которые имеют свои собственные пейсмейкеры. Хорошо известно, что органы – сердце, кишечник и т. д., выделенные из организма и помещенные в физиологический раствор, обогащенный кислородом, какое-то время живут, т. е. демонстрируют функциональную активность. При этом она ритмически организована, что обусловлено наличием внутри этих органов собственных пейсмейкеров, т. е. водителей ритма.

Помимо освещенности (и скорости ее изменения) на биологические ритмы влияют и космические процессы: колебания электромагнитного поля Земли, электромагнитная активность Солнца.