Антиапоптотическое действие мелатонина

Мелатонин — гормона эпифиза (шишковидной железы), который играет важнейшую роль в регуляции циркадных (биологических) ритмов. Влияние мелатонина на продолжительность и качество сна, а также способность организма к адаптации известны достаточно давно. Однако новые исследования показывают, что он может обладать гораздо более широким спектром биологической активности, в том числе проявлять антиоксидантные и антиапоптотические свойства¹. Что такое апоптоз, и какое влияние мелатонин может оказывать на этот процесс, подробно разобрали в статье.

Что такое апоптоз?

Апоптоз — сложный и многогранный процесс, который представляет собой генетически запрограммированную гибель клеток и является важным механизмом поддержания гомеостаза организма. Он сформировался в процессе эволюции, необходим для поддержания баланса между размножением и гибелью клеток и регулирует определенные отношения между отдельными клетками в целостном организме². 

Благодаря этим отношениям клетки вступают в различные этапы жизненного цикла — деления, роста, развития, дифференцировки, старения и гибели. Апоптоз является широко распространенным биологическим механизмом, ответственным не только за поддержание постоянства численности клеток, формообразование, выбраковку дефектных клеток, но и за развитие различных патологических состояний отдельных клеток, систем и организма в целом².

Апоптоз осуществляется при воздействии как внешних, так и внутренних факторов, которые вызывают повреждение ДНК. При невосстановимом повреждении ДНК путем апоптоза происходит уничтожение потенциально опасных для организма клеток. Различия в ответе клеток наблюдаются для разных клеток-мишеней и зависят от степени их дифференцировки и развития, соотношения факторов, вызывающих апоптоз и предотвращающих его, а также от регуляторных внутриклеточных механизмов².

К неспецифическим факторам апоптоза, например, относят температуру, токсические агенты, оксиданты, свободные радикалы, гамма-, рентген- и УФ-излучение, бактериальные токсины, к стрессовым факторам — облучение, ишемию, гипоксию, вирусные инфекции².

Поскольку апоптоз является физиологическим процессом, то в организме есть специфические факторы, которые приводят к апоптозу клетки: физиологические активаторы и ингибиторы. К физиологическим ингибиторам (веществам, подавляющим апоптоз), например, относят факторы роста, нейтральные аминокислоты, цинк, половые стероиды (эстрогены, андрогены), некоторые вирусные белки, к физиологическим активаторам — недостаток факторов роста, глюкокортикоиды, некоторые вирусы, свободные радикалы, ионизирующую радиацию².

Физиологический и патологический апоптоз: в чем разница?

Апоптоз — естественный этап в жизнедеятельности клеток. Он обеспечивает физиологическое равновесие и стабильность тканей за счет самоуничтожения генетически чужеродных и дефектных структур. Посредством апоптоза организм избавляется от уже отработавших или ненужных в функциональном отношении на данный момент клеток. При этом поддерживается целостность клеточных мембран, внутриклеточного содержимого, нормальное функционирование соседних клеток, что позволяет сохранить структуру органа².

Нарушение регуляции апоптоза может приводить к развитию патологических состояний, связанных с усилением или подавлением клеточной гибели, что прослеживается в патогенезе различных заболеваний. Например, гибель клеток путем апоптоза происходит при ухудшении кровоснабжения органа, в том числе при ишемических патологиях сердца (ИБС, инфаркт миокарда), глаз (глаукома, катаракта, диабетическая ретинопатия), нервной системы (боковой амиотрофический склероз, ишемический инсульт), печени (токсический гепатит, цирроз)².

Изучение механизмов и факторов, регулирующих стадии апоптоза в различных типах клеток, позволяет воздействовать на его отдельные этапы с целью их регуляции или коррекции, более эффективно применять антиоксидантную и антиапоптотическую терапию, что имеет важное значение в разработке новых методов лечения и профилактики различных патологий².

Антиапоптотический потенциал мелатонина: результаты исследований

Антиапоптотические свойства мелатонина были показаны в нескольких экспериментальных и клинических исследованиях, по результатам которых ученые предположили, что способность гормона подавлять апоптоз реализуется благодаря его антиоксидантной активности^1,3.

Установлено, что антиапоптотическое влияние мелатонина наиболее заметно проявляется при низких концентрациях и в первую очередь связано с его способностью обезвреживать активные формы кислорода (АФК) и защищать молекулу ДНК от их негативного действия. В эксперименте добавление мелатонина в поврежденные клетки способствовало существенному уменьшению фрагментации ДНК, выраженности цитолитического синдрома (разрушения клеток) и улучшению показателей липидного и углеводного обменов¹.

Ученые исследовали антиапоптотические свойства мелатонина на гепатоцитах и клетках поджелудочной железы. Результаты экспериментов показали, что, выступая в качестве ловителя и нейтрализатора АФК, в том числе гидроксильных радикалов, оказывающих наибольшее повреждающее действие на ДНК, мелатонин способствовал снижению степени активности процессов апоптоза как в гепатоцитах, так и в β-клетках поджелудочной железы. Кроме того, было отмечено, что он может оказывать стимулирующее действие на рост и развитие новых β-клеток и улучшать чувствительность тканей к инсулину. В ряде исследований также была продемонстрирована способность мелатонина подавлять действие оксида азота — свободного радикала, занимающего ведущее место в патогенезе атеросклероза¹.

Недавно опубликованное экспериментальное исследование in vivo показало, что мелатонин может подавлять апоптоз в нейронах мозга, тем самым проявлять нейропротекторный эффект. В ходе научного эксперимента ученые обнаружили, что он способен предотвращать апоптоз митохондрий, уменьшать дегенерацию нервных клеток, защищать ткани головного мозга от оксидативного стресса и воспаления. Исследователи заключили, что мелатонин способен проявлять выраженные антиапоптотические и нейропротекторные эффекты при некоторых повреждениях ЦНС, например, при черепно-мозговой травме, и может рассматриваться как потенциально перспективное средство в комплексной терапии различных повреждений мозга. Однако для его внедрения в клиническую практику в таком качестве необходимы дальнейшие исследования для установления точной терапевтической дозировки⁴.

Действие мелатонина на процессы апоптоза неоднозначно. Так, интересные результаты были получены в исследовании его влияния на апоптоз предшественников жировых клеток — преадипоцитов. Известно, что ожирение связано с гиперплазией (разрастанием) жировой ткани, что обусловлено образованием, ростом и развитием преадипоцитов. Мелатонин, как выяснили ученые, может замедлять рост преадипоцитов и вызывать их гибель, тем самым предупреждать развитие ожирения и связанных с ним нарушений здоровья, в частности, инсулинорезистентности, метаболического синдрома и сахарного диабета 2 типа³.

Ученые предполагают, что механизм действия мелатонина на клетки во многом зависит от его концентрации. В низких дозировках он может проявлять антиапоптотический эффект, связанный с его способностью поглощать свободные радикалы, а в высоких концентрациях, наоборот, подавлять дифференцировку и усиливать апоптоз в некоторых клетках³.

Перспективы применения мелатонина в качестве антиапоптотического средства

Открытие способности мелатонина регулировать процессы апоптоза создает предпосылки для его применения в клинической практике в качестве антиоксидантного и антиапоптотического средства по широкого кругу показаний. Наиболее перспективными направлениями применения мелатонина как антиоксиданта и регулятора апоптоза ученые считают профилактику и терапию патологий печени и обмена веществ^1,3,5.

Согласно результатам многих исследований, мелатонин способен проявлять антиоксидантную и антиапоптотическую активность при различных видах печеночной патологии, в том числе при нарушениях углеводного и жирового обменов, фиброзе, ишемических и токсических поражениях печени, патологиях желчевыводящих путей. Предполагается, что защищая печень от воспалительных и токсических воздействий, мелатонин может способствовать уменьшению степени апоптоза гепатоцитов и предотвращению перехода хронических гепатитов в цирроз и другие тяжелые состояния⁵.

Благодаря антиоксидантному и антиапоптотическому эффектам мелатонин также способен проявлять противодиабетическую активность, способствуя снижению уровня сахара в крови и улучшению чувствительностей тканей к инсулину. За счет торможения апоптоза β-клеток поджелудочной железы он может поддерживать нормальную секреции инсулина и снижать риск развития осложнений сахарного диабета, например, таких как диабетическая нефропатия и ретинопатия¹.

В отдельных научных работах рассматриваются возможности применения мелатонина в качестве антиоксидантного и антиапоптотического средства в профилактике и комплексной терапии нейродегенеративных и кардиоваскулярных патологий. Нейропротекторные свойства мелатонина могут проявляться в снижении интенсивности апоптоза нейронов при болезнях Альцгеймера, Паркинсона, боковом амиотрофическом склерозе и других хронических патологиях нервной системы, которые сопровождаются нейродегенерацией и снижением когнитивных функций мозга. Применение мелатонина в качестве нейропротектора может способствовать уменьшению воспаления и окислительного стресса, защите нервных клеток от разрушения и улучшению когнитивных способностей пациентов⁴.

В кардиологии мелатонин может найти применение при острых и хронических патологиях сердца, сопровождающихся ишемией тканей. Подавляя апоптоз кардиомиоцитов, он способен снижать риск смерти клеток сердечной мышцы при ишемической болезни сердца и инфаркте миокарда. Исследования показывают, что добавление мелатонина в стандартную схему терапии при остром коронарном событии может способствовать уменьшению зоны поражения и восстановлению функций сердца⁶.

По мнению некоторых авторов, мелатонин также может найти применение в офтальмологии. При глаукоме, катаракте и диабетической ретинопатии он способен защищать структуры сетчатки глаза и хрусталика от свободнорадикального повреждения, снижая риск дальнейшего разрушения клеток и прогрессирования этих патологий².

Таким образом, результаты современных научных исследований показывают, что мелатонин может обладать значительно более широким спектром биологической активности, чем предполагалось ранее. Помимо известной роли регулятора циркадных ритмов, особое внимание ученых привлекают его антиапоптотические свойства, которые реализуются через выраженный антиоксидантный эффект. 

Наиболее перспективными направлениями применения мелатонина считаются защита печени при различных поражениях, коррекция нарушений углеводного обмена, нейропротекция при острых травмах и нейродегенеративных заболеваниях, кардиопротекция при ишемических повреждениях и защита структур глаза. Однако несмотря на обнадеживающие результаты экспериментальных исследований, требуется проведение дополнительных клинических испытаний для определения оптимальных режимов применения мелатонина. Это позволит максимально эффективно использовать его потенциал в профилактике и комплексной терапии патологий, связанных с нарушениями процессов апоптоза.

- -

1 Попов С. С., Пашков А. Н., Есауленко И. Э., Попова Т. Н., Агарков А. А., Купцова Г.Н. Антиапоптотическое действие мелатонина при неалкогольном стеатогепатите, развивающемся при сахарном диабете 2-го типа // Проблемы эндокринологии. — 2017. — Т. 63, № 3. — С. 162–168. DOI: 10.14341/probl2017633162-168

2 Якубова Ф. Т. Апоптоз у человека // Eurasian Journal of Medical and Natural Sciences. — 2024. — № 4 (10). — С. 202–207. https://doi.org/10.5281/zenodo.14005728

3 Ли Д., Ю У. М., Ли У. Г., К. Г. Мелатонин индуцирует апоптоз в преадипоцитах 3T3-L // Молекулярная биология. — 2020. — Том 54, № 2. — С. 233–243. https://sciencejournals.ru/cgi/getPDF.pl?jid=molrus&year=2020&vol=54&iss=2&file=MolRus2002012Lee.pdf

4 Гунара С. О., Акгюн М. Й., Секер У. и соавт. Раскрыта нейропротекция: мелатонин смягчает апоптотические пути при черепно-мозговой травме // Neuroprotection unveiled: melatonin mitigates apoptotic pathways in traumatic brain injury. Front Neurol. 2025 May 26;16:1551449. doi: 10.3389/fneur.2025.1551449. PMID: 40492170; PMCID: PMC12146164.

5 Арушанян Э. Б., Щетинин Е. В. Значение мелатонина для деятельности печени // Медицина. — 2018. — № 2. — С. 35–50. https://fsmj.ru/33015?ysclid=mgn6trxd5v531214667

6 Драпкина О. М., Концевая А. В., Будневский А. В., Овсянников Е. С., Дробышева Е. С., Болотских В. И., Макеева А. В., Лущик М. В. Мелатонин и сердечно-сосудистая патология: от механизмов действия к возможностям клинического применения (обзор литературы) // Кардиоваскулярная терапия и профилактика. — 2021. — № 20 (8). — С. 106–113. DOI: 10.15829/1728-8800-2021-2892