Мелатонин: универсальный солдат из глубин эволюции

Сейчас это уже невозможно представить, но когда-то давным-давно жизнь на планете развивалась без кислорода. Жизнью это, конечно, назвать трудно, так как в примитивных анаэробных бактериях, кишащих в зловонных горячих источниках, не то что Микеланджело не просматривается, но и просто колония каких-нибудь землероек. Однако хотим мы того или нет, именно так и выглядело наше далекое прошлое.

Затем среди полчищ анаэробов появились незаметные цианобактерии (или синезеленые водоросли). Они отличались от анаэробов тем, что, подобно современным растениям, были способны к фотосинтезу – то есть могли использовать углекислый газ для синтеза питательных веществ и выделять в процессе этого чистый кислород.

И как только в атмосфере появилось достаточно кислорода, эволюционную дамбу прорвало, и планету накрыл шквал новых видов бактерий, а потом – и первых многоклеточных организмов.

Стало это возможным благодаря тому, что использование кислорода для клеточного дыхания оказалось в десятки раз более энергоэффективным по сравнению с прежними бескислородными способами получения энергии. (Например, у человека сжигание одной молекулы глюкозы в отсутствие кислорода дает в 18-19 раз меньше энергии по сравнению с аэробным (кислородным) гликолизом.)

Но игра с кислородом – все равно что игра с огнем (горение, кстати, это одна из форм окисления и получения энергии). И примерно 4% потребляемого живыми существами кислорода уходит на образование чрезвычайно токсичных окислителей – свободных радикалов. Поэтому древние аэробные бактерии вынуждены были придумать какую-то защиту от этого неизбежного зла, и вот тут-то впервые и появляется мелатонин.

Скорее всего, сначала он был просто побочным продуктом обмена одной из базовых аминокислот – триптофана, но потом его мощная антиоксидантная активность обратила на себя внимание его величества естественного отбора, и мелатонин закрепился в генах бактерий как исключительно важное антиоксидантное вещество.

Но почему современному человеку мелатонин известен совсем с другой стороны, а именно как регулятор суточных ритмов или, еще проще, мягкое снотворное? Да просто потому, что эта еще одна очень важная, но все же вторичная функция мелатонина исследована и разрекламирована гораздо больше.

Рассказывая в своих постах о древних витаминах, таких как фолиевая кислота и витамины D и К, я уже говорил, что арсенал биологически активных веществ у примитивных бактерий и микроорганизмов был крайне ограничен. Поэтому они вынуждены были использовать то, что у них имелось, для самых разных целей.

С хронобиологической ролью мелатонина вышла точно такая же история, причем, скорее всего, это было чистым совпадением. С одной стороны, чередование дневного и ночного времени стало одним из самых первых естественных регуляторов жизнедеятельности бактерий. С другой стороны, точно такое же суточное чередование касалось уровня мелатонина: днем вследствие высокой метаболической активности количество этого антиоксиданта снижалось, а ночью – восполнялось и увеличивалось.

Бактериям от этого совпадения, как говорится, было ни холодно, ни жарко, так как простейшие одноклеточные организмы могут реагировать на солнечный свет без всяких посредников. Но по мере формирования сложных многоклеточных организмов большинство их клеток утратило прямой контакт со светом, и их нужно было как-то предупреждать о том, что ночь сменила день, и наоборот.

И вот тут-то природа и вспомнила о том, что уровень мелатонина падает днем и повышается ночью, и быстро навесила на него еще и сигнальную функцию. Тем более что мелатонин был очень универсальным веществом, обнаруживающимся во всех клетках организма.

В итоге мелатонин из простого антиоксиданта превратился в регулятора суточных ритмов, и его роль в этом смысле стала настолько важной, что природе даже пришлось создать специальную железу – эпифиз, которая начала специально заниматься синтезом мелатонина.

У древних примитивных животных эпифиз находился в районе головы, сразу под кожей, и был защищен плотной полупрозрачной пластинкой, через которую проникал солнечный свет. Если света было много, уровень мелатонина падал, и это соответствовало активной фазе суточных ритмов. Если наступала ночь, эпифиз, лишенный световой стимуляции, начинал активно синтезировать мелатонин, который переводил организм в состояние покоя, или в ночную фазу биоритмов.

У высших животных, включая человека, эпифиз находится глубоко в мозгу и реагирует на свет уже не напрямую, а через сигналы, поступающие от органов зрения через зрительный нерв.

Формально мелатонин отвечает всем признакам гормона: 1) имеет специфические клеточные рецепторы, через которые регулирует метаболизм клеток; 2) регулирует процессы, затрагивающие жизнедеятельность всего организма; и, главное, 3) в организме есть специализированный орган для синтеза мелатонина (эпифиз).

И именно поэтому во всех регуляторных и нормативных документах нашей страны и многих других стран СНГ синтетический мелатонин считается гормоном и по этой причине запрещен к использованию в пищевых продуктах или БАД.

Однако есть одна цифра, которая ставит крест на этом устаревшем представлении о мелатонине. Дело в том, что в эпифизе циклично синтезируется менее 5% мелатонина (в основном как раз для регуляции биоритмов), а весь остальной мелатонин синтезируется в самых разных клетках нашего организма – в кишечнике, коже, иммунной системе и др.

Впрочем, ничего удивительного в этом нет. Каждая наша клетка содержит митохондрии, которые как раз и осуществляют клеточное дыхание и обеспечивают клетки кислородом. А митохондрии – это прямые потомки древнейших альфа-протеобактерий, которые волею эволюции оказались внутри более сложно организованных клеток и были приспособлены последними для образования энергии. А поскольку именно протеобактерии первыми научились синтезировать мелатонин и использовать его для защиты от окисления, эту функцию в полной мере сохранили и наши митохондрии. Все, эволюционный круг замкнулся...

Еще один аргумент против того, чтобы считать мелатонин классическим гормоном, заключается в том, что он в больших количествах синтезируется растениями, и мы, употребляя их в пищу, получаем мелатонин как самый обычный нутриент.

Ответ на этот вопрос лежит на дне эволюционного колодца. Чем древнее функция того или иного биологически активного вещества, тем она важнее. Если самой древней функцией мелатонина является антиоксидантная, значит, мелатонин прежде всего именно антиоксидант. Очень мощный и максимально универсальный.

Впрочем, кроме химических угроз, древнейшим организмам приходилось защищаться и от биологических. И почти одновременно с антиоксидантной защитой родилась и иммунная.

И как вы уже, наверное, догадались, мелатонин был использован природой и для этой задачи. Он синтезируется как самими иммунными клетками, так и посредством иммунных сигналов, посылаемых в эпифиз. Кстати, одним из самых активных производителей мелатонина в нашем организме является кишечник – скорее всего, именно потому, что большая часть наших иммунных клеток сосредоточена в кишечнике.

И действительно, как показывают многочисленные исследования, мелатонин повышает активность иммунитета, ограничивает воспалительный компонент иммунных реакций, повышает иммунный ответ на вакцины и способствует замедлению процессов иммунного старения.

Неслучайно среди самых первых схем, предложенных еще весной 2020 года для лечения COVID-19 (когда вообще было непонятно, чем и как лечить), одно из важных мест было уделено именно мелатонину.

Но ведь и это еще не все! Возьмите любой другой фактор, угрожавший первобытным бактериям, и вы опять найдете там защитный след мелатонина. Солнечная радиация? Мелатонин – прекрасный фотопротектор, и он до сих пор синтезируется в больших количествах в нашей коже.

Генетические мутации? Мелатонин – это доказанный онкопротектор. Стресс? Через мелатониновые рецепторы, например, у пчел осуществляется управление, в частности холодовым стрессом… В общем, нутрициологический бронтозавр, иначе не скажешь.