Эпифиз — это придаток мозга, который вырабатывает гормоны. Его еще называют третьим глазом. У некоторых древних пресмыкающихся находили на темени третий глаз — эпифиз, который воспринимал свет напрямую. Сейчас такие животные вымерли, организм воспринимает свет через сетчатку глаза, а через ретиногипоталамический тракт сигнал об освещенности передается эпифизу. В темное время суток эпифиз вырабатывает гормон мелатонин. В результате выработки этого гормона организм меняет свое функционирование в зависимости от времени суток.
В разные сезоны длительность темного и светлого периода времени различается, выработка мелатонина тоже меняется. С этим связана регуляция мелатонином сезонности размножения у млекопитающих, так как, в отличие от человека, млекопитающие размножаются сезонно. По окончании беременности и при рождении плода в окружающей среде должно быть достаточное количество ресурсов, чтобы прокормить детеныша. У человека сезонность размножения потеряна, потому что мы живем при искусственном освещении. Потеряна сезонность размножения и у лабораторных животных: мелатонин у таких животных вырабатывается ночью.
В ночное время мелатонин регулирует продукцию гормонов, которые тоже вырабатываются в разной концентрации в зависимости от времени суток, для того чтобы организм по-разному функционировал в ночное или дневное время. Связь мелатонина с сезонностью размножения и с различиями в функционировании организма в ночное и дневное время — одна из главных функций мелатонина. Существуют препараты мелатонина, которые помогают переносить смену часовых поясов при длительном перелете: прием мелатонина имитирует ночное время, помогает организму расслабиться и заснуть. Это свойство мелатонина превращает его в негативный регулятор полового развития. Пока мелатонина много, половое развитие не начинается. Он сдерживает развитие гонад — половых желез. У взрослых животных мелатонин активизируется в сезон отсутствия размножения. У детей он подавляет развитие половых желез, пока они не достигли определенного возраста. Когда дети достигают пубертатного периода, эпифиз снижает продукцию мелатонина. Это служит толчком к началу полового созревания, активизируется работа половых желез, работа гипофиза и гипоталамуса.
Свое название мелатонин получил благодаря другой функции. Когда его открыли, оказалось, что он вызывает посветление кожи у низших позвоночных за счет концентрации пигмента вокруг ядра клетки. Частично это проявляется у многих детей: у блондинов при половом созревании темнеют волосы, потому что концентрация мелатонина падает и его влияние на посветление покровов снижается. Макрогенитосомия — опухоль эпифиза, она часто появляется у мальчиков в возрасте 5–6 лет. Опухолевые клетки заменяют нормальную ткань эпифиза, и концентрация мелатонина начинает снижаться. Мелатонина в крови становится мало, и у больных детей начинается преждевременное половое созревание. Этот процесс ведет к ранней терминации роста, поэтому дети, которые заболевают макрогенитосомией, маленького роста, но половые органы у них развиты, как у взрослого. Отсюда и такое название — макрогенитосомия: непропорциональные размеры половых органов по сравнению с размерами тела. Раннее прекращение продукции мелатонина ведет к сверхраннему половому созреванию.
Другие функции мелатонина тоже важны. Мелатонин — сильный иммунный модулятор и влияет на функции иммунной системы. Он участвует в регуляции клеточной пролиферации и оказывает антиканцерогенное действие. Важно помнить, что мелатонин продуцируется из серотонина, который тоже является биологически активным соединением. Если в других отделах мозга биосинтез идет до серотонина, то в эпифизе серотонин превращается в мелатонин. Эти реакции превращения серотонина в мелатонин регулируются ферментами. Также ученые изучали вопрос, почему в ночное время повышается продукция мелатонина. Оказалось, N-ацетилтрансфераза — фермент, участвующий в конечной продукции мелатонина, у него тоже есть диурнальные колебания. Изменение активности этого фермента ведет к тому, что мелатонин вырабатывается больше в ночное время, чем в дневное.
В отличие от других эндокринных желез, регуляция продукции мелатонина происходит за счет нервных связей. Хотя мелатонин находится под четверохолмьем мозга, он не регулируется напрямую центральной нервной системой. Нервные пути, которые участвуют в регуляции продукции мелатонина, начинаются от сетчатки, потому что через нее мелатонин получает сигналы об изменении освещенности. Эти сигналы проходят через ретиногипоталамический тракт, и потом с помощью симпатической нервной системы регулируется продукция мелатонина. В ритмичности продукции мелатонина участвует одно из ядер мозга — супрахиазматическое ядро. Оно важно в регуляции различных ритмов в организме.
Разнообразные функции мелатонина позволили предположить, что он играет роль в регуляции продолжительности жизни. И старение эпифиза, которое начинается уже после полового созревания, и изменение продукции мелатонина ведут к старению всего организма. При старении изменяются реакции мелатонина на освещенность, и его продукция сдвигается по сравнению с нормальной сменой дня и ночи. Пожилые люди плохо засыпают, раньше ложатся, позже встают из-за того, что у них нарушен ритм продукции мелатонина. У человека известны сезонные заболевания, например обострения заболеваний нервной системы. И эти сезонные обострения связаны с ненормальной продукцией мелатонина, неправильным графиком его продукции в течение суток. В сезоны, когда изменяется освещенность, организм неправильно реагирует на это, в результате чего обостряются разные болезни. Ритмы дня и ночи важны для функций организма в норме, поэтому если какие-то функции страдают, то на это накладываются еще изменения продукции мелатонина.
