Системные эффекты мелатонина

Естественный отбор привел к приспособлениям, позволяющим видам успешно выживать и размножаться в наиболее подходящих местах. За пределами тропиков организмы отбираются так, чтобы приспособиться к временным и пространственным условиям, поскольку оборот Земли вокруг Солнца приводит к сезонным колебаниям в ряде экологических факторов, что влияет на температуру, погоду и доступность питания. Среда обитания может существенно отличаться от зимы к лету, поэтому в некоторых случаях для выживания и воспроизводства, а также для адаптации к специфическим условиям зимы и лета развивались различные адаптационные характеристики. Когда шансы успешного воспроизведения низки, ресурсы шунтируются от размножения и роста в механизмы выживания, такие как иммунная функция, терморегуляция или клеточный гомеостаз.

Поскольку данные сезонные адаптации часто требуют значительного времени для своего развития, организм полагается на экологический стимул, чтобы изменить экспрессию гена для экспрессии ряда конкретных сезонных адаптаций. Фотопериодизм - это способность растений и животных определять длительность светового дня. Биологическая способность определять длительность дня позволяет организмам уяснять время года и принимать участие в сезонных приспособительных адаптациях. Отдельные организмы, которые отвечают на длительность дня, могут точно и надежно установить время года с помощью всего двух характеристик: (1) длительность дневного фотопериода и (2) увеличивается или уменьшается длительность дня. У млекопитающих фотопериодическая информация может влиять даже на развитие плода в утробе матери, таким образом, летние и зимние фенотипы могут начать развиваться до рождения. Поэтому фотопериодичные грызуны, рожденные весной вырастают до взрослого размера, проходят период полового созревания и становятся способными к репродукции в 6-8 недель, в то время как осенние сиблинги не растут или проходят до периода полового созревания 4-5 месяцев.

Мелатонин обычно выделяется в циркадном режиме, с пиковой концентрацией в ночное время, и базальной секреции в течение дня. Продолжительность этого ночного «пика» у ряда видов, включая человека, обратно пропорциональна длине дня. Рецепторы к мелатонину у позвоночных были обнаружены как на всей периферии, так и в нервной системе. У млекопитающих высокая концентрация рецепторов к мелатонину обычно наблюдается в pars tuberalis (РТ) гипофиза, супрахиазматических ядрах и дорсомедиальном ядре гипоталамуса, преоптической области. Поражение или фармакологическая блокада рецепторов к 2-[125I]- йодомелатонину в медиобазальном гипоталамусе блокирует ингибирующее действие эндогенного и введенного мелатонина на секрецию гонадотропина. У млекопитающих два типа рецепторов к мелатонину, ассоциированных с G-белком, МТ1 и МТ2, были идентифицированы на основании их сродства к 2-[125I]- йодомелатонину и классифицированы с помощью методов молекулярного клонирования. МТ1 является пре¬имущественным подтипом рецепторов к мелатонину, и целевая делеция гена МТ1 нарушает выделение пролактина из PT, распространяя данное действие на нейроэндокринную регуляцию размножения. Все фотопериодические ответы у этих видов опосредуются через рецептор МТ1.

Работа выполнена в рамках программы стратегического развития ПетрГУ и при поддержке гранта РГНФ 12-06-00340

Р. О. Базаров