Конкурс «Био/Мол/Текст»-2025/2026

Эта работа опубликована в номинации «Школьная» конкурса «Био/Мол/Текст»-2025/2026.

Генеральный партнер конкурса — международная инновационная биотехнологическая компания BIOCAD.

---

Партнер номинации — Благотворительный фонд «Белая лилия», который поддерживает школьников, студентов профильных вузов, научных коллективов врачей и ученых по разработке и созданию прорывных технологий в области медицины.

---

«Книжный» спонсор конкурса — «Альпина нон-фикшн»

Причиной является выработка мелатонина — уникального вещества, которое регулирует работу клеток организма в ночное время [1], [2]. Без этого сигнала внутренние процессы теряют синхронность: организм перестаёт различать, когда наступает период активности, а когда — время восстановления [3]. Мелатонин синтезируется в эпифизе расположенном в головном мозге. Здесь световые сигналы внешней среды переводятся на язык гормональной регуляции, определяя, как органы и системы реагируют на смену дня и ночи [4].

В повседневной жизни действие мелатонина проявляется постепенно. Он не заставляет мозг мгновенно «выключаться», а мягко подготавливает организм ко сну: замедляются физиологические процессы, снижается уровень бодрствования, меняется характер внимания и мышления[5]. Формируется так называемое ночное окно — период, в течение которого засыпание происходит естественно и без усилий. Этот ритм тесно связан с темнотой: свет подавляет секрецию мелатонина, тогда как его отсутствие усиливает ее. Именно поэтому вечернее освещение способно сдвигать внутреннее время, откладывая наступление биологической ночи и нарушая естественную подготовку организма ко сну [6], [7].

Больше, чем сон: многоликий защитник организма

Влияние мелатонина выходит далеко за пределы управления сном. Он участвует в поддержании окислительно-восстановительного баланса, выступая не только как прямой антиоксидант, но и как регулятор экспрессии собственных защитных ферментов клетки. Благодаря сочетанию гидрофильных и липофильных свойств, он способен взаимодействовать с различными клеточными структурами, помогая смягчать последствия окислительного стресса на локальном уровне. В митохондриях мелатонин снижает повреждение ДНК, белков и липидов, поддерживая энергетическую стабильность клетки [9]. Кроме того, гормон активно участвует в работе иммунной системы, усиливая активность T-киллеров и других компонентов клеточного иммунитета, что существенно усиливает противовирусную защиту [8], [10], [11].

Не менее важна роль мелатонина в регуляции обмена веществ и процессов роста, что становится критически важным в период активного физиологического созревания. Он повышает чувствительность тканей к инсулину и участвует в усвоении глюкозы, регулируя экспрессию и срабатывание транспортных белков GLUT4 [12]. В скелетной системе мелатонин выступает ключевым регулятором: он стимулирует активность остеобластов (клеток, созидающих кость) и поддерживает минерализацию тканей [13]. Эти функции крайне важны в подростковом возрасте, когда организм одновременно масштабно перестраивает метаболизм, укрепляет иммунитет и формирует опорно-двигательный аппарат [8], [14].

В период полового созревания наш организм проходит через масштабную перестройку, называемую сдвигом циркадной фазы. Для ее изучения используют показатель DLMO — момент начала выработки мелатонина при тусклом освещении, который отражает, когда для организма фактически начинается ночь. Если представить биоритмы как оркестр, то DLMO выполняет роль знака дирижера к вступлению ночной партии. У подростков этот сигнал подается все позже, сдвигая внутреннее ночное время в среднем на 1–2 часа [15]. Этот процесс развивается параллельно с общим созреванием организма и замедлением накопления потребности во сне (гомеостатического давления), в результате чего биологическая «полночь» наступает тогда, когда по социальному расписанию уже требуется готовиться к раннему подъему [16], [17].

Свет является главным синхронизатором этих часов, и подростковая циркадианная система в этот период становится особенно чувствительной к нему.

Данные указывают, что у младших подростков (9–14 лет) подавление мелатонина светом происходит значительно сильнее, чем у взрослых: даже тусклый свет в 15 люкс (свет от одной стандартной свечи) снижает уровень гормона на 9,2%, а свет в 500 люкс практически «стирает» биологическую ночь, подавляя секрецию на 36,9% [2].

Особую опасность представляет синий свет экранов гаджетов, который заставляет мозг воспринимать вечер как день, дополнительно отодвигая засыпание. Ведь экран современного смартфона на максимальной яркости выдает около 100–150 люкс, что в 10 раз превышает 15 люкс, считающимся порогом «биологической темноты» [18]. Эффект яркого света был подтвержден исследованием молодых футболистов (16–18 лет). У спортсменов, тренировавшихся в вечернее время (20:00–21:30) при интенсивном искусственном освещении, средний уровень мелатонина оказался почти в два раза ниже, чем у тех, кто тренировался утром (29,93 против 52,49 пг/мл). Вечерние нагрузки вызывали задержку наступления биологической ночи (DLMO), приводили к потере четкого циркадного ритма и ухудшению качества сна [19].

По мере прохождения пубертата общий уровень мелатонина существенно снижается, а амплитуда ночного пика сокращается [20]. При этом даже у здоровых подростков одного возраста уровни мелатонина могут различаться в несколько раз. Такие индивидуальные различия обусловлены генетикой (например, полиморфизмами гена рецептора MTNR1B), массой тела, при увеличении которой концентрация гормона может снижаться, и полом: данные указывают, что у девочек уровень секреции мелатонина часто выше, чем у мальчиков [12].

Дефицит мелатонина влияет на ключевые системы организма: нарушается работа белка GLUT4, повышается риск ожирения и инсулинорезистентности [12]. Психика подростка становится уязвимой к стрессу и депрессии, причем плохой сон и подавленное настроение создают порочный круг [21]. Регулярность сна напрямую коррелирует с успеваемостью: повышение стабильности режима улучшает когнитивные функции и может увеличить GPA (средний балл успеваемости) на 0,10 [22].

Современные технологии позволяют изучать биоритмы подростка в привычной домашней обстановке: с помощью запястных актиграфов, фиксирующих циклы сна, и наборов для сбора слюны для анализа DLMO [23]. Понимание собственных ритмов помогает семьям выстраивать режим гармонично, превращая мелатонин из «виновника» недосыпа в инструмент поддержания здоровья и продуктивности.

Заключение

Мелатонин — это не просто молекула, а внутренний «голос времени», синхронизирующий каждую клетку организма с биологической ночью. В подростковом возрасте работа этих внутренних часов подвергается перестройке: естественный сдвиг циркадной фазы и повышенная чувствительность к вечернему свету создают неизбежный конфликт со школьным расписанием. Поздние засыпания и трудные пробуждения — это не проявление лени, а закономерная фаза физиологического созревания. Понимание роли мелатонина позволяет перейти от борьбы с организмом к осознанному управлению режимом, где сон становится основой когнитивного развития [24].

Литература

1. Thanaunyaporn N. (2024). Adolescent Sleep Challenges: Exploring Sleep Disorders. IJMSCR. 7, 23–30;
2. Stephanie J. Crowley, Sean W. Cain, Angus C. Burns, Christine Acebo, Mary A. Carskadon. (2015). Increased Sensitivity of the Circadian System to Light in Early/Mid-Puberty. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism. 100, 4067-4073;
3. Эта ночь не похожа на ночь, или Что нужно знать о влиянии светового загрязнения на наши биоритмы;
4. David C. Klein. (2016). The Pineal Gland and Melatonin. Endocrinology: Adult and Pediatric. 312-322.e5;
5. Почему важно спать в темноте?;
6. Снова о циркадных ритмах;
7. Orsolya Nemes, Noemi Kovacs, Endre Czeiter, Peter Kenyeres, Zita Tarjanyi, et. al.. (2015). Predictors of post-traumatic pituitary failure during long-term follow-up. Hormones. 14, 383-391;
8. Ko‐Hsiu Lu, Yi‐Hsien Hsieh, Renn‐Chia Lin, Meng‐Ying Tsai, Shun‐Fa Yang. (2025). Melatonin: A Potential Therapy for Osteoporosis With Insights Into Molecular Mechanisms. Journal of Pineal Research. 77;
9. Annia Galano, Dun-Xian Tan, Russel Reiter. (2018). Melatonin: A Versatile Protector against Oxidative DNA Damage. Molecules. 23, 530;
10. Giuseppe Gargano, Francesco Oliva, Filippo Migliorini, Nicola Maffulli. (2022). Melatonin and adolescent idiopathic scoliosis: The present evidence. The Surgeon. 20, e315-e321;
11. Kinga Linowiecka, Andrzej T. Slominski, Russel J. Reiter, Markus Böhm, Kerstin Steinbrink, et. al.. (2023). Melatonin: A Potential Regulator of DNA Methylation. Antioxidants. 12, 1155;
12. Johanna Overberg, Laura Kalveram, Theresa Keller, Heiko Krude, Peter Kühnen, Susanna Wiegand. (2022). Interactions between nocturnal melatonin secretion, metabolism, and sleeping behavior in adolescents with obesity. Int J Obes. 46, 1051-1058;
13. Di-Zheng Wu, Guo-Zheng Zhu, Kai Zhao, Jia-Wen Gao, Gui-Xing Cai, et. al.. (2024). Age-related decline in melatonin contributes to enhanced osteoclastogenesis via disruption of redox homeostasis. Mol Med. 30;
14. Faezeh Malakoti, Farshad Zare, Reza Zarezadeh, Aydin Raei Sadigh, Alireza Sadeghpour, et. al.. (2022). The role of melatonin in bone regeneration: A review of involved signaling pathways. Biochimie. 202, 56-70;
15. Christin Lang, Cele Richardson, Gorica Micic, Michael Gradisar. (2022). Understanding Sleep-Wake Behavior in Late Chronotype Adolescents: The Role of Circadian Phase, Sleep Timing, and Sleep Propensity. Front. Psychiatry. 13;
16. Stephanie J. Crowley, Eliza Van Reen, Monique K. LeBourgeois, Christine Acebo, Leila Tarokh, et. al.. (2014). A Longitudinal Assessment of Sleep Timing, Circadian Phase, and Phase Angle of Entrainment across Human Adolescence. PLoS ONE. 9, e112199;
17. Michele M. Lepore. (2017). Design and comfort in office space. VITRUVIO. 2, 15;
18. Ji Hye Oh, Heeyeon Yoo, Hoo Keun Park, Young Rag Do. (2015). Analysis of circadian properties and healthy levels of blue light from smartphones at night. Sci Rep. 5;
19. Antonio Almendros-Ruiz, Javier Conde-Pipó, Paula Aranda-Martínez, Jesús Olivares-Jabalera, Darío Acuña-Castroviejo, et. al.. (2025). Melatonin Secretion and Impacts of Training and Match Schedules on Sleep Quality, Recovery, and Circadian Rhythms in Young Professional Football Players. Biomolecules. 15, 700;
20. Christian C. Andersen, Eva K.R. Kjær, Christian B. Vase, René Mathiasen, Nanette M. Debes, et. al.. (2025). Melatonin secretion across puberty: A systematic review and meta-analysis. Psychoneuroendocrinology. 173, 107281;
21. Pirita Jääkallio, Liisa Kuula, Anu-Katriina Pesonen. (2024). Temporal pathways between circadian rhythm, depression and anxiety in the transition from adolescence to early adulthood. Journal of Affective Disorders. 350, 656-664;
22. Andrew J. K. Phillips, William M. Clerx, Conor S. O’Brien, Akane Sano, Laura K. Barger, et. al.. (2017). Irregular sleep/wake patterns are associated with poorer academic performance and delayed circadian and sleep/wake timing. Sci Rep. 7;
23. Belinda N. Mandrell, Yvonne Avent, Breya Walker, Megan Loew, Brooklee Lightsey Tynes, Valerie McLaughlin Crabtree. (2018). In‐home salivary melatonin collection: Methodology for children and adolescents. Developmental Psychobiology. 60, 118-122;
24. Eveline A. Crone, Ronald E. Dahl. (2012). Understanding adolescence as a period of social–affective engagement and goal flexibility. Nat Rev Neurosci. 13, 636-650.