Синтез основных гормонов эпифиза
Мелатонин синтезируется из незаменимой (для человека) аминокислоты триптофана, поступающей в организм с пищей. Попав с кровотоком в эпифиз, эта аминокислота превращается в серотонин в два этапа, с участием ферментов триптофангидроксилазы и 5-окситриптофандекарбоксилазы. Затем, также в две стадии, с помощью ферментов N-ацетилтрансферазы (NAT) и оксииндол-О-метилтрансферазы (HIOMT) из серотонина образуется мелатонин (рис.10.4). Синтезируемое вещество не накапливается в эпифизе, а немедленно выбрасывается в кровяное русло и ликвор (спинномозговую жидкость). Эпифиз здорового человека, имеющий массу немногим более 100 мг, еженощно выделяет в кровь около 30 мкг мелатонина. Чем ближе к эпифизу, тем выше концентрация мелатонина в биологических жидкостях. Например, ночью в ликворе боковых желудочков его в семь, а в ликворе третьего желудочка - в 20 раз больше, чем в плазме крови, взятой из яремной вены овцы. Однако появление эпифизарного гормона в системной крови отнюдь не результат его простой диффузии из ликвора: ночной подъем мелатонина начинается раньше в крови. Вероятно, эпифиз выбрасывает гормон в виде двух отдельных “порций” (компартментов): одна, в низкой концентрации, поступает в кровь и связывается с периферическими органами и тканями, а другая, в более высоких концентрациях, - в ликвор и связывается с рецепторами мозга.
Рис.10.4. Синтез мелатонина в эпифизе.
Мелатонин характеризуется коротким периодом полураспада ‑ по разным данным, в организме человека последний составляет от 30 до 50 мин. Большая часть выброшенного в кровь гормона связывается с альбумином - основным белком плазмы. Таким способом мелатонин защищается от быстрого распада и транспортируется к клеткам-мишеням. Свою активность мелатонин теряет в печени, где окисляется системой ферментов, связанных с белком Р-450, а затем выводится из организма с мочой. Суммарная экскреция мелатонина с мочой рассматривается как показатель его уровня секреции, который используется при проведении исследований на человеке.
Эктрапинеальный мелатонин
Содержание мелатонина в организме обусловлено не только секрецией пинеалоцитов, но и экстрапинеальными источниками его синтеза. Функционально мелатонин-продуцирующие клетки являются составной частью APUD-системы и отделом диффузной нейроэндокринной системы (ДНЭС) как универсальной системы адаптации и поддержания гомеостаза организма.
В пределах ДНЭС можно выделить центральное и периферическое звенья мелатонин–продуцирующих клеток. Центральное звено включает пинеалоциты и мелатонин-продуцирующие клетки зрительной системы (сетчатка, гардерианова железа) Ритм секреции мелатонина в этих клетках совпадает с ритмом свет-темнота. К периодическому звену следует отнести все остальные апудоциты в других органах, продукция гормонов в которых, по-видимому, не зависит от освещенности. Клетки, синтезирующие мелатонин и серотонин расположены в желудочно-кишечном тракте. В апудоцитах воздухоносных путей, под печеночной капсулой, в корковом слое почек, вдоль границы между корковым и мозговым веществом надпочечников, в параганглиях, желчном пузыре, яичниках, эндоментрии, плаценте и внутреннем ухе.
В последние годы мелатонин обнаружен и в неэндокринных клетках – тучных клетках, естественных киллерах, эозинофильных лейкоцитах, тромбоцитах, ацинарных клетках поджелудочной железы, ретикулоэпителиальных клетках тимуса и некоторых эпителиальных клетках. Экстрапинеальный мелатонин играет ключевую роль в качестве паракринной сигнальной молекулы для локальной координации клеточных функций и межклеточных связей. Он может действовать как типичный гормон, достигая далеко расположенных клеток-мишеней с помощью кровотока.