Meta-Analysis of Experimental Studies of the Effect of Melatonin Monotherapy on Body Weight Gain and Eating Behavior in Rats on Different Diets

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Мелатонин – гормон, который синтезируется практически всеми органами, и рецепторы к которому есть практически во всех тканях, выполняет множество различных функций, связанных с циркадными ритмами, метаболизмом, поддержанием гомеостаза, иммунитетом, с защитой от активных форм кислорода [1]. Однако регуляцию суточных и сезонных ритмов связывают прежде всего с пинеальным мелатонином.

Сезонные изменения в метаболизме позвоночных при естественных флуктуациях фотопериода вызваны модуляцией активности тиреоидных гормонов под действием изменения уровня мелатонина. Так, уменьшение длины дня и повышение уровня мелатонина вызывает уменьшение секреции тиреотропного гормона (ТТГ) гипофизом и активного трийодтиронина (Т3). Увеличение длины дня и снижение уровня мелатонина вызывает противоположные изменения в уровне ТТГ и Т3 [2, 3]. Данные изменения ассоциированы с приростом массы тела (ПМТ) при длинном дне и со снижением общего метаболизма при коротком дне [3]. В экспериментальных исследованиях наблюдали аналогичные колебания тиреоидных гормонов при искусственных вариациях фотопериода или при длительной терапии мелатонином [4–9]. Кроме того, в большом количестве работ показано, что экзогенный мелатонин способен вызывать изменения уровня инсулина, параметров липидного профиля, глюкозы и массы тела. Поскольку метаанализы показали снижение параметров липидного профиля, инсулина и массы тела после терапии мелатонином [10–16], сегодня многие ученые рассматривают мелатонин в качестве альтернативного препарата для профилактики и лечения метаболических нарушений, в том числе и ожирения. По результатам метаанализа [15] мелатонин уменьшал у взрослых людей массу тела, индекс массы тела и окружность талии. Дефицит мелатонина по данным одних исследований ассоциирован с резистентностью к лептину и с увеличением массы тела у людей и животных, по результатам других – уменьшает уровень лептина и не вызывает увеличения массы тела [3, 17–21].

В ранее проведенном метаанализе [10] мы показали, что эффекты мелатонина на параметры липидного и углеводного обмена зависят от диеты. Так, у крыс, содержащихся на диетах, обогащенных фруктозой, жирами и холестерином, монотерапия мелатонином угнетала синтез инсулина и улучшала показатели липидного профиля (снижала уровень триглицеридов и общего холестерина в основном за счет снижения уровня липопротеинов низкой плотности). При этом эффект мелатонина был направлен в сторону минимизации изменений в липидном профиле, вызванных диетой. У крыс, содержащихся на стандартной диете, мелатонин не оказывал влияния на уровень холестерина, но в больших дозах вызвал увеличение уровня триглицеридов и глюкозы. По этой причине можно предположить, что эффект мелатонина на ПМТ крыс также будет зависеть от диеты. Исследование эффектов мелатонина на крысах интересно по причине того, что, как и человек, крыса является млекопитающим без четко выраженной сезонности в функционировании организма. Целью настоящей работы является с помощью метаанализа исследовать эффект монотерапии мелатонином на ПМТ и пищевое поведение у крыс в зависимости от диеты.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Метаанализ был выполнен в соответствии с рекомендациями PRISMA (http://www.prisma-statement.org). Поиск исследований осуществляли в 2022–2023 гг. на английском и русском языках независимо двумя людьми в базах PubMed, Scopus, Google Scholar, elibrary без ограничения периода публикации. При поиске были использованы ключевые слова, характеризующие параметры (масса тела, прирост массы тела, вес, лептин, грелин, адипонектин), которые сочетались с воздействием (мелатонин, терапия мелатонином, инфузия мелатонина), объектом исследования (крысы, диета, корм, фруктоза, жиры, холестерин). Кроме того, дополнительно были просмотрены списки литературы публикаций, отобранных для метаанализа.

В метаанализ были включены исследования только монотерапии мелатонином. Отбирались только работы, в которых животные содержались в стандартных лабораторных условиях (освещение 12/12 или 14/10 день/ночь, нормотермия). Были исключены исследования, в которых крысы находились при постоянных или непропорционально длительных темноте или освещении. Если в публикации не были уточнены условия содержания, то мы считали, что животные содержались в стандартных лабораторных условиях. Также мы исключили экспериментальные работы, поставленные на линиях крыс, чувствительных к изменению фотопериода (например, Fisher) и с генетическими нарушениями метаболизма (например, Zucker). Были исключены работы, исследующие влияние мелатонина на модели диабета/метаболического синдрома, вызванного введением токсичных веществ. Мы включили в метаанализ исследования, проведенные только на интактных или ложнооперированных животных. Были исключены работы с использованием новорожденных крысят и беременных самок. В статистический анализ не были включены работы, исследующие эффекты мелатонина при центральном введении. Кроме того, исключались публикации, в которых результаты были отображены в непонятной форме, не позволяющей оценить среднее значение и SD/SEM.

Из отобранных работ мы извлекали данные по массе тела крыс (в граммах) в начале и конце/на этапе терапии, затем рассчитывали в граммах ПМТ (как разницу между массой тела в конце/на этапе терапии и массой тела перед началом терапии). Кроме того, были извлечены данные по количеству потребляемой пищи (в г/день) и количеству потребляемой воды (в мл/день) в контрольной группе и в группе животных, которые принимали мелатонин. Также были извлечены данные по уровню лептина, адипонектина и грелина. Если данные были представлены отдельно для самцов и самок, то мы рассчитывали среднее арифметическое.

При проведении метаанализа мы отдельно исследовали крыс на стандартной диете, на диете с повышенным содержанием фруктозы, на диете с повышенным содержанием жиров и на диете, обогащенной холестерином. Далее мы объединяли данные в субгруппы по времени терапии мелатонином. При достаточном количестве исследований был проведен анализ зависимости эффекта от дозы и способа введения мелатонина.

Метаанализ результатов исследований был проведен с помощью статистической программы Review Manager 5.3 (Cochrane Library). Для анализа был использован inverse variance тест (Mean Difference). Гетерогенность включенных в метаанализ исследований устанавливали по критерию I². Выбор модели фиксированных или рандомизированных эффектов осуществляли в соответствии с рекомендациями [22]. Для оценки статистической значимости суммарных результатов применяли Z-тест. Предвзятость при отборе публикаций проверяли с помощью графика-воронки. Доверительный интервал – 95%. Различия считались статистически значимыми при р < 0.05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Всего была найдена 621 работа (12 обзоров литературы), исследующая влияние мелатонина на ПМТ и пищевое поведение крыс. Для метаанализа было отобрано 43 публикации [5, 18, 23–63]. Основные характеристики исследований представлены в табл. S (Дополнительные материалы).

При терапии мелатонин вводился в дозах от 0.03 до 50 мг/кг/день в течение 1–48 недель. Основные способы введения были орально (с питьевой водой или через зонд) и внутрибрюшинно, но в трех исследованиях было использовано подкожное введение [29, 30, 47] и в одном [33] – внутривенное.

Стандартная диета

Было отобрано 37 работ, в которых исследовались крысы, содержащиеся на стандартной диете. В 29 работах были представлены данные о ПМТ, в 16 – о количестве потребляемой пищи, в 12 – о количестве потребляемой воды, в 10 – об уровне лептина (табл. S). Исходный возраст крыс колебался от 1.5 до 12 месяцев, большинство животных были 2–3-месячного возраста. Исходная масса тела крыс колебалась от 155 до 580 г и в среднем составляла 275 ± 112 г (M ± SD). В контрольной группе потребление корма было 23 ± 5 г/день, потребление воды – 35 ± 9 мл/день. Мелатонин вводился крысам в дозе 0.03–30 мг/кг/день в течение 1–48 недель. К 8–16 неделям ПМТ в контрольной группе был 106 ± 91 г, мелатонин снижал ПМТ в среднем на –34.56 [–46.12, –23.00] г (I² = 92%, Z = 5.86, p < 0.00001) (рис. 1), что составляло приблизительно 9.4% от массы крыс в контрольной группе (402 ± 102 г). Кроме того, на фоне терапии мелатонином отмечалась тенденция уменьшения потребления корма и воды (рис. 2). По данным публикаций, уровень лептина имел большой разброс: от 0.54 [27] до 13 нг/мл [5], медиана – 5.8 нг/мл. Метаанализ не выявил однонаправленных тенденций изменения лептина после терапии мелатонином (рис. 2). Мы не получили убедительных доказательств зависимости эффекта мелатонина (при 8-недельной терапии) от исходной массы тела и возраста крыс (табл. 1). Два исследования не выявили зависимость эффекта мелатонина от пола животных [27, 47].

 

Рис. 1. Влияние терапии мелатонином на прирост массы тела крыс, содержащихся на стандартной диете. Метаанализ сделан без дополнительной стандартизации по дозе, способу и времени введения мелатонина.

 

Рис. 2. Влияние терапии мелатонином на потребление корма и воды, на уровень лептина у крыс, содержащихся на стандартной диете. Метаанализ сделан без дополнительной стандартизации по дозе, способу и времени введения мелатонина.

 

Таблица 1. Зависимость от исходной массы тела и возраста эффекта 8-недельной терапии мелатонином на прирост массы тела у крыс, содержащихся на стандартной диете

Неделя терапии	Средняя исходная масса тела, г	Исходный возраст, мес.	№№ ссылок	Объем выборки мелатонин/ контроль	Средняя разность, г	I2, %	Z	p
8-я неделя	148	1.5–2	2	16 / 16	–36.46 [–72.97, 0.05]	88	1.96	0.05
8-я неделя	254	2–3	6	54 / 52	–28.26 [–41.35, –15.17]	0	4.23	0.0001
8-я неделя	480	9–12	3	40 / 39	–27.75 [–37.84, –17.66]	52	5.39	0.00001

 

Без учета продолжительности терапии максимальное снижение ПМТ отмечалось при дозе мелатонина 2–6 мг/кг/день, при введении мелатонина с питьевой водой, при введении перед или в темную фазу (табл. 2, рис. 3). При внутрибрюшинном введении и при введении до полудня мелатонин не способствовал снижению ПМТ, однако при внутрибрюшинном введении по данным двух работ [32, 53] мелатонин уменьшал потребление корма (табл. 2). Следует отметить, что в большинстве работ, где мелатонин вводился в светлую фазу, его вводили внутрибрюшинно. По этой причине ассоциация времени введения с эффектом является неубедительной. Однако внутрибрюшинное введение мелатонина перед или в темную фазу также не вызывало уменьшения ПМТ [32, 44], а по данным [44] даже увеличивало ПМТ. Максимальное снижение потребления корма было при использовании мелатонина в дозе ≤ 1 мг/кг/день (табл. 2). Максимальное снижение потребления воды было при использовании мелатонина в дозе 2–6 мг/кг/день (табл. 2).

 

Рис. 3. Зависимость от дозы мелатонина снижения прироста массы (в граммах) у крыс при различных диетах. Метаанализ сделан без дополнительной стандартизации по способу и времени введения мелатонина.

 

Таблица 2. Влияние дозы, способа и времени введения мелатонина на прирост массы тела, потребление корма и воды, уровень лептина у крыс, содержащихся на стандартной диете (анализ проведен без дополнительной стандартизации)

	Продолжительность терапии, недели	Доза мелатонина, мг/кг/день	№№ ссылок	Объем выборки мелатонин/контроль	Средняя разность	I2, %	Z	p
Прирост массы тела на стандартной диете
≤ 1 мг/кг/день	2–16	0.04–1	11	121/123	–17.98 [–25.81, –10.16]	95	4.51	0.00001
2–6 мг/кг/день	2–15	2–6	9	91/88	–30.16 [–48.13, –12.19]	96	3.29	0.001
≥ 10 мг/кг/день	2–11	10–30	11	83/81	–12.55 [–29.50, 4.41]	91	1.45	0.15
внутрибрюшинно	2–11	0.2–17	13	102/96	–2.56 [–12.48, 7.36]	72	0.51	0.61
подкожно	2–4	0.5–2	2	28/30	–1.45 [–1.76, –1.14]	0	9.3	0.00001
с питьевой водой	2–16	0.04–30	12	139/138	–32.05 [–40.71, –23.38]	93	7.25	0.00001
через зонд	8 и 12	4–20	4	34/34	–23.86 [–53.18, 5.46]	95	1.59	0.11
в светлую фазу	2–12	0.2–17	6	38/34	–1.78 [–12.48, 8.92]	61	0.33	0.74
перед и в темную фазу	2–16	0.5–30	8	95/97	–11.43 [–25.82, 2.95]	94	1.56	0.12
Потребление корма на стандартной диете
≤ 1 мг/кг/день	1–16	0.04–1	8	104/106	–1.92 [–3.11, –0.74]	87	3.18	0.001
2–6 мг/кг/день	4–15	2–4	6	68/68	0.33 [–1.54, 2.20]	69	0.35	0.73
≥ 10 мг/кг/день	8–16	10–20	3	33/33	–0.26 [–1.25, 0.73]	23	0.51	0.61
внутрибрюшинно	8	1–5	2	20/20	–1.96 [–3.09, –0.83]	0	3.40	0.0007
подкожно	2–4	0.5–2	2	28/30	–0.30 [–0.46, –0.14]	0	3.65	0.0003
с питьевой водой	2–16	0.04–10	9	133/133	–1.55 [–2.68, –0.43]	78	2.71	0.007
через зонд	8 и 12	4–20	3	24/24	1.72 [–1.53, 4.96]	81	1.03	0.30
перед и в темную фазу	2–16	0.5–10	10	126/129	–1.41 [–2.25, –0.57]	81	3.29	0.001
Потребление воды на стандартной диете
≤ 1 мг/кг/день	1–16	0.04–1	7	85/88	–1.29 [–2.48, –0.11]	71	2.13	0.03
2–6 мг/кг/день	9–15	2–4	3	32/32	–4.85 [–6.31, –3.40]	0	6.52	0.00001
≥ 10 мг/кг/день	8–16	10–20	2	23/23	–0.16 [–1.63, 1.31]	51	0.22	0.83
с питьевой водой	2–16	0.2–10	8	106/107	–1.57 [–3.48, 0.35]	80	1.61	0.11
через зонд	8 и 12	4–20	2	14/14	–2.49 [–7.58, 2.60]	41	0.96	0.34
перед и в темную фазу	2–16	0.5–10	9	108/111	–1.44 [–2.58, –0.30]	82	2.48	0.01
Лептин (нг/мл)
≤ 1 мг/кг/день	2–12	0.04–1	5	47/50	–0.21 [–0.54, 0.12]	78	1.26	0.21
≥ 3 мг/кг/день	2–16	3–10	5	35/35	0.57 [–0.07, 1.21]	79	1.75	0.08

 

При стандартизации по срокам терапии введение мелатонина в течение двух недель в дозе ≤ 2 мг/кг/день уменьшало ПМТ, а при дозе ≥ 5 мг/кг/день – незначительно увеличивало. Однако на 8-й неделе терапии мелатонин независимо от дозы снижал ПМТ, но значимо при более низкой дозе (табл. 3).

 

Таблица 3. Зависимость от дозы эффекта терапии мелатонином в течение 2 и 8 недель на прирост массы тела (г) у крыс, содержащихся на стандартной диете

Неделя терапии	Доза мелатонина	№№ ссылок	Объем выборки мелатонин/контроль	Средняя разность, г	I2, %	Z	p	Тест на различия между субгруппами, р
2-я неделя	≤ 2 мг/кг/день	7	69/70	–6.55 [–12.24, –0.86]	71	2.25	0.02	0.07
2-я неделя	≥ 5 мг/кг/день	5	35/32	4.00 [–5.71, 13.71]	24	0.81	0.42
8-я неделя	≤ 3 мг/кг/день	6	70/69	–33.15 [–55.07, –11.23]	92	2.96	0.003	0.55
8-я неделя	≥ 10 мг/кг/день	5	42/40	–22.68 [–49.42, 4.05]	91	1.66	0.10

 

Диета, обогащенная фруктозой

Было отобрано 5 работ, в которых исследовались крысы, содержащиеся на диете, обогащенной фруктозой, которая добавлялась в корм или питьевую воду. В 5 работах были представлены данные о ПМТ, в 1 – о количестве потребляемой пищи, в 1 – о количестве потребляемой воды, в 1 – об уровне лептина (табл. S). Исходный возраст крыс был 2–2.5 месяца, исходная масса тела – 258 ± 21 г. Во всех работах, кроме одной, введение фруктозы и мелатонина начиналось одновременно. В работе [40] терапия мелатонином начиналась через 4 недели содержания крыс на диете, обогащенной фруктозой. Мелатонин вводился крысам в дозе 1–30 мг/кг/день в течение 2–10 недель. К 4–10 неделям ПМТ в контрольной группе был 168 ± 70 г, мелатонин снижал ПМТ в среднем на –29.41 [–59.74, 0.92] г (I² = 47%, Z = 1.90, p = 0.06) (рис. 4), что составляло приблизительно 7% от массы тела крыс в контрольной группе (425 ± 88 г). Без учета продолжительности терапии увеличение дозы мелатонина не усиливало эффект терапии (рис. 3). Влияние способа и времени введения мелатонина на эффект терапии мы не исследовали из-за недостаточного количества работ.

 

Рис. 4. Влияние терапии мелатонином на прирост массы тела, потребление корма и воды, уровень лептина у крыс, содержащихся на высокофруктозной диете. Метаанализ сделан без дополнительной стандартизации по дозе, способу и времени введения мелатонина.

 

По результатам одной работы [39] обогащение диеты фруктозой уменьшало потребление корма и увеличивало потребление воды, а терапия мелатонином не оказывала существенного влияния на эти показатели. В одной работе наблюдали дозозависимое уменьшение уровня лептина после 2 недель введения мелатонина [40] (рис. 4).

Диета, обогащенная жирами

Было отобрано 9 работ, в которых исследовались крысы, содержащиеся на диете, обогащенной различными пищевыми жирами. В 6 работах были представлены данные о ПМТ, в 4 – о количестве потребляемой пищи, в 2 – о количестве потребляемой воды, в 4 – об уровне лептина (табл. S). В 5 исследованиях [18, 26, 49, 50, 55] высокожировая диета и терапия мелатонином начинались одновременно, средняя масса тела крыс составляла к моменту начала введения мелатонина 290 ± 130 г. В других 4 исследованиях [33, 34, 58, 61] высокожировая диета начиналась за 4–12 недель до начала терапии и продолжалась во время терапии, средняя масса тела крыс составляла к моменту начала введения мелатонина 398 ± 202 г. Мелатонин вводился крысам в дозе 2–50 мг/кг/день в течение 2–12 недель. К 6–12 неделям ПМТ в контрольной группе был 109 ± 45 г, мелатонин снижал ПМТ в среднем на –29.70 [–48.70, –10.70] г (I² = 93%, Z = 3.06, p = 0.002) (рис. 5), что составляло приблизительно 5.5% от массы тела крыс в контрольной группе (540 ± 238 г). Без учета продолжительности терапии увеличение дозы мелатонина не усиливало эффект терапии (рис. 3). Влияние способа и времени введения мелатонина на эффект терапии мы не исследовали из-за недостаточного количества работ.

 

Рис. 5. Влияние терапии мелатонином на прирост массы тела, потребление корма и воды, уровень лептина у крыс, содержащихся на высокожировой диете. Метаанализ сделан без дополнительной стандартизации по дозе, способу и времени введения мелатонина.

 

У контрольных крыс, содержащихся на жирной диете, потребление пищи было 25.2 ± ± 16.9 г/день, воды – 30.8 ± 2.8 мл/день. По результатам 4 работ терапия мелатонином незначительно уменьшала потребление корма, но не воды (рис. 5). У крыс, содержащихся на жирной диете, уровень лептина имел разброс от 7 [18] до 21 нг/мл [55] (медиана – 19 нг/мл) и существенно снижался при введении мелатонина дольше 2 недель на –4.28 [–8.04, –0.53] нг/мл (I² = 83%, Z = 2.24, p = 0.03) (рис. 5).

Была найдена всего одна работа [46], в которой исследовалось влияние мелатонина на ПМТ крыс, содержащихся на диете, обогащенной холестерином. Результаты этой работы показали, что мелатонин, вводимый в течение 3 недель в дозе 17 мг/кг/день внутрибрюшинно, не изменял ПМТ у крыс при добавлении холестерина к стандартной диете. Данных одного исследования недостаточно для метаанализа и каких-либо выводов.

Нами было найдено слишком мало для проведения метаанализа публикаций, исследующих изменение уровня адипонектина и грелина при терапии мелатонином.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Проведенный нами метаанализ показал, что продолжительный прием мелатонина способствует уменьшению потребления корма и воды, а также значительному снижению ПМТ у крыс, содержащихся на стандартной диете. Кроме того, есть наблюдения, что терапия мелатонином увеличивала двигательную активность у крыс в ночное время, что также могло быть причиной уменьшения ПМТ [57, 60]. В начале терапии отмечался дозозависимый эффект мелатонина. Так, через 2 недели терапии мелатонин в дозе ≤ 2 мг/кг/день уменьшал ПМТ, а в дозе ≥ 5 мг/кг/день, наоборот, незначительно увеличивал. Через 8 недель терапии при любой дозе мелатонина наблюдалось уменьшение ПМТ. Интересно отметить, что наш предыдущий метаанализ показал, что через 2 недели терапии мелатонин в высоких дозах вызывает увеличение уровня триглицеридов, глюкозы и инсулина. Однако через 8 недель терапии этот эффект уже отсутствовал [10]. Также у людей уменьшение массы тела, индекса массы тела и окружности талии были существенными при низких дозах мелатонина, но не при высоких [15]. Кроме того, наш метаанализ показал, что эффект мелатонина по снижению ПМТ полностью отсутствовал при его внутрибрюшинном введении. Аналогично, по результатам ранее проведенного метаанализа [10], внутрибрюшинное введение мелатонина было ассоциировано с увеличением уровня триглицеридов и глюкозы при стандартной диете. По результатам наших метаанализов и по литературным данным доза, способ введения, определяющий биодоступность, а также циркадные изменения в метаболизме могут оказывать влияния на эффекты экзогенного мелатонина [10].

Известно, что ПМТ крыс зависит от возраста и исходной массы тела. Продолжительность жизни лабораторных крыс составляет в среднем 2–3 года, крысы могут увеличивать массу тела в среднем до 20–24-месячного возраста, затем масса тела остается постоянной или умеренно снижается. Самая высокая скорость ПМТ у крыс наблюдается до полового созревания (до 2 месяцев), затем скорость ПМТ хотя и снижается, но остается высокой до 5–6 месяцев, после 6 месяцев масса тела может увеличиться еще приблизительно на 25% [64]. Кроме того, с возрастом уменьшается уровень эндогенного мелатонина и плотность чувствительных к нему МТ-рецепторов, которая в экспериментах существенно увеличивалась при длительной терапии мелатонином [65, 66]. Проведенный нами метаанализ не показал влияния исходной массы тела крыс и возраста на ПМТ при терапии мелатонином. Мелатонин продолжал снижать ПМТ и у крыс 9–12-месячного возраста, у которых и в контрольной группе ПМТ был всего 19–41 г за 12 недель (у молодых крыс ПМТ составлял (44–215 г), т. е. у возрастных крыс длительный прием мелатонина уменьшал исходную массу тела [54, 60, 63]. По результатам двух исследований [27, 47] пол не влиял на эффекты мелатонина.

Диета, обогащенная фруктозой и жирами, вызывала увеличение массы тела крыс по сравнению с животными, содержащимися на стандартной диете. Терапия мелатонином снижала ПМТ крыс, содержащихся на диете с добавлением фруктозы или жиров. Эффект мелатонина на ПМТ при этих диетах был не больше, чем при стандартной диете, и не усиливался с увеличением дозы мелатонина. По данным отдельных исследований мелатонин существенно не изменял потребления корма и воды в условиях обогащения диеты фруктозой и жирами, но количества работ недостаточно для окончательного вывода. По результатам предыдущего метаанализа высокофруктозная диета увеличивала у крыс уровень триглицеридов, глюкозы и инсулина, высокожировая – уровень общего холестерина, триглицеридов и инсулина. Терапия мелатонином ослабляла вызванные диетами изменения в липидном профиле и концентрации инсулина, но не глюкозы [10].

Ожирение ассоциировано с повышением уровня лептина и инсулина, со снижением уровня грелина, адипонектина, обестатина, а также с резистентностью к инсулину, лептину и грелину, которая связана как с нарушением выработки гормонов, так и с изменением передачи сигналов в головном мозге [67–69]. При обогащении диеты фруктозой наблюдалось уменьшение уровня адипонектина и увеличение уровня лептина, а при обогащении жирами – увеличение уровня адипонектина и лептина. Терапия мелатонином ослабляла эти изменения [18, 40, 49, 55]. При этом мелатонин не оказывал влияния на уровень адипонектина и лептина у молодых крыс при стандартной диете, но мог изменить их циркадные профили [55]. Однако старение крыс было ассоциировано с увеличением уровня лептина, который нормализовался после терапии мелатонином [54, 56]. По результатам отдельных исследований мелатонин не изменял или слегка снижал уровень грелина и обестатина у крыс на стандартной диете, но повышал уровень обестатина, сниженный жирной диетой [32, 50, 70]. Интересно отметить, что мелатонин в большей степени снижал экспрессию гена POMC (участвует в синтезе меланотропина, играющего важную роль в регуляции аппетита) в гипоталамусе крыс, содержащихся на стандартной диете, чем крыс, потребляющих жирную диету [71]. При этом экспрессия гена rNPY (участвует в синтезе нейропептида Y, увеличение количества которого ассоциировано с увеличением потребления пищи) и leptin-R была более чувствительна к мелатонину у крыс, содержащихся на жирной диете [71]. Однако экспрессия инсулиновых рецепторов в гипоталамусе была чувствительна к мелатонину и при стандартной, и при жирной диете [71]. Установлено, что длительный прием мелатонина угнетает синтез инсулина при любой диете [10].

В адипоцитах были обнаружены МТ1- и МТ2-рецепторы [16]. Известно, что мелатонин через MT2-рецепторы может в значительной степени индуцировать липолиз адипоцитов, усиливать экспрессию липолитических генов и белков, увеличивать дыхательную способность клеток и запускать дифференцировку в сторону генов бежевого фенотипа [16]. Мелатонин стимулирует MT1-рецепторы нейронов супрахиазматического ядра гипоталамуса, увеличивая экспрессию генов UCP1, PPARγ, PGC1, BAT и способствуя функции бурой жировой ткани при недрожательном термогенезе [16]. В экспериментах на хомяках (вид с четко выраженной сезонностью в функционировании организма) было показано увеличение массы бурого жира при коротком фотопериоде или при терапии мелатонином [72]. Образование бурого жира наиболее интенсивно происходит в условиях гипотермии [73]. Известно, что бурый жир участвует в термогенезе и за счет этого быстрее утилизируется. Однако в нормотермических условиях Prunet-Marcassus и соавт. наблюдали у крыс, содержащихся на жирной диете, уменьшение массы как белого, так и бурого жира после трехнедельной терапии мелатонином [18]. При этом удаление пинеальной железы увеличивало массу и бурого, и белого жира [18]. Мы не исследовали с помощью метаанализа влияние терапии мелатонином на количество жира, поскольку разные авторы по-разному считали и отображали эти данные. В целом мелатонин либо не изменял, либо уменьшал массу внутренних жировых отложений у крыс. Так, при стандартной диете по результатам одних исследований терапия мелатонином не изменяла количества общего, периферического, эпидидимального и интраперитонального жира [27, 35, 60], по результатам других – существенно уменьшала [40, 54, 59, 63]. У крыс, содержащихся на диете с добавлением фруктозы, 2- и 6-недельное введение мелатонина снижало массу жировых отложений [40, 74]. При жирной диете по данным [18, 34, 61] мелатонин незначительно уменьшал или не изменял общее количество жира, а по данным [49, 58] наблюдалось значительное уменьшение массы эпидидимального и висцерального жира.

Интересно отметить, что при стандартной диете внутрибрюшинное введение мелатонина не снижало ПМТ, но по наблюдениям [40] уменьшало количество интраабдоминального жира, однако период наблюдений составлял всего 2 недели. Тем не менее нельзя исключить, что именно гиперстимуляция мелатонинергических (МТ) рецепторов адипоцитов висцерального жира при внутрибрюшинном введении мелатонина может быть причиной отсутствия снижения ПМТ. Было показано, что дифференцировка клеток жировой ткани зависит от дозы и продолжительности воздействия мелатонина [75, 76]. Кроме того, наличие механического травмирования при внутрибрюшинном введении препаратов может стимулировать разрастание соединительной ткани, а также вызывать эмоциональный стресс. Однако в поведенческих тестах были показаны анксиолитический и антидепрессивный эффекты продолжительной терапии мелатонином при его внутрибрюшинном введении [37, 77, 78]. Также снижение ПМТ отсутствовало при введении мелатонина в течение 4 недель с помощью подкожной помпы [47], при использовании которой исключается постоянное механическое травмирование. Возможно, что эффекты мелатонина, связанные со снижением аппетита и ПМТ, реализуются через МТ-рецепторы желудочно-кишечного тракта, которые в большей степени стимулируются при оральном приеме препарата, чем при внутрибрюшинном и подкожном. Известно, что после еды уровень мелатонина в желудочно-кишечном тракте резко увеличивается, и оральный прием мелатонина может имитировать насыщение и снижать аппетит [79], но по результатам нашего метаанализа внутрибрюшинное введение мелатонина также снижало количество потребляемой пищи у крыс. В зависимости от дозы экзогенный мелатонин может как стимулировать, так и тормозить процесс пищеварения и перистальтику, причем более высокие дозы мелатонина ассоциированы с замедлением пищеварения [79, 80]. Кроме того, есть сообщения об отрицательном влиянии мелатонина на кишечную микрофлору и воспаление [81]. Среди побочных эффектов мелатонина в инструкциях к препарату перечисляют тошноту, потерю аппетита, диарею. Следует учесть, что экспрессия и аффинность МТ-рецепторов может изменяться при высококалорийных диетах [10]. По результатам отдельных исследований внутрибрюшинное введение мелатонина при высокофруктозной диете существенно не уменьшало ПМТ, но снижало количество жира [40], уровень триглицеридов, холестерина и инсулина [10]; а при высокожировой диете после 5–6-недельной терапии наблюдалось уменьшение ПМТ, триглицеридов, холестерина, но не количества жира [61, 82].

Известно, что на ПМТ оказывает большое влияние уровень гормонов щитовидной железы и коры надпочечников, однако вопрос изменения этих показателей после терапии мелатонином остается открытым. Ряд исследований сообщает о понижении у крыс уровня тиреоидных гормонов и кортикостерона после 4–5 недель введения мелатонина [6, 7, 83, 84], но эффект более длительной терапии мог быть обратным [27, 44]. По результатам работы [85] мелатонин нормализовал уровень кортикостерона, повышенный при высокоуглеводной диете, но не оказывал эффекта при высокожировой диете [86]. У здоровых людей прием мелатонина в течение 4 недель не изменял уровня тиреоидных гормонов и кортизола [87].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В итоге, несмотря на то, что мелатонин уменьшает показатели липидного профиля [10] и концентрацию лептина у крыс, содержащихся на диетах с добавлением фруктозы и жиров, но не на стандартной диете, терапия мелатонином препятствует набору массы тела крыс при любой диете. Кроме того, мелатонин слегка уменьшает потребление пищи и воды. При этом увеличение дозы мелатонина не способствует усилению его эффекта по снижению ПМТ и улучшению показателей липидного и углеводного обмена [10]. Мелатонин не снижает ПМТ при стандартной диете, если вводится внутрибрюшинно. По всей видимости, в уменьшении ПМТ мелатонином задействованы более широкие механизмы, чем при модуляции углеводного и липидного обмена.

Результаты нашего предыдущего [10] и настоящего исследований показывают, что мелатонин может быть полезен при вызванных диетой метаболических нарушениях, поскольку длительный прием мелатонина улучшает показатели липидного профиля и препятствует набору массы тела. Однако снижение аппетита и ПМТ при пероральном приеме мелатонина может быть связано, в том числе, с отрицательными побочными эффектами препарата, что нуждается в дальнейших исследованиях. На наш взгляд, стоит задуматься о физиологичности перорального приема мелатонина, особенно при нарушениях сна. Возможно, другие способы введения мелатонина, например, сублингвальный, трансдермальный, интраназальный [88, 89] будут не менее эффективны и не будут вызывать побочных эффектов со стороны желудочно-кишечного тракта.

ВКЛАДЫ АВТОРОВ

Концепция работы – Н. В. К. и М. Г. П., подбор литературы и проведение метаанализа Н. В. К. и М. Г. П., написание и редактирование текста – Н. В. К., В. А. Ц. и М. М. Г., подготовка иллюстраций – Н. В. К.

ФИНАНСИРОВАНИЕ РАБОТЫ

Данная работа финансировалась за счет средств бюджета Государственного задания № 056–00119–22–00. Никаких дополнительных грантов на проведение или руководство данным конкретным исследованием получено не было.

СОБЛЮДЕНИЕ ЭТИЧЕСКИХ СТАНДАРТОВ

В данной работе отсутствуют исследования человека или животных.

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

Авторы данной работы заявляют, что у них нет конфликта интересов.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

 

Табл. S. Публикации, отобранные для метаанализа

Публикация	Доза, способ и продолжительность введения	Световой режим день/ночь	Линии и модели	Возраст крыс, мес	Исходная средняя масса, г	Объем выборки опыт/контроль	Параметры
Ahmed H.H. 2005 [5]	5 мг/кг/день, внутрибрюшинно, 10 дней	12 / 12	Sprague-Dawley	взрос.	200–250	6 / 6 *	лептин
Almabhouh F.A. 2018 [23]	10 мг/кг/день, с питьевой водой, 6 нед.	12 / 12	Sprague-Dawley	3	344	6 / 6 *	ПМТ
Aoyama H. 1987 [24]	5 мг/крыса/день (20 мг/кг/день), внутрибрюшинно, 11 нед.	–	Wistar	2	185	6 / 6	ПМТ
Bashandy S.A.E. 2021 [25]	5 мг/кг/день, перорально (перед темной фазой), 8 нед.	12 / 12	Wistar	3	157	8 / 8	ПМТ
Bernasconi P.A. 2013 (1) [26]	25 мкг/мл (3 мг/кг/день), с питьевой водой, 10 нед.	12 / 12	Wistar и МС (фруктоза 10% р–р)	2	258	8 / 8 *	ПМТ
Bernasconi P.A. 2013 (2) [26]	25 мкг/мл (3 мг/кг/день), с питьевой водой, 10 нед.	12 / 12	Wistar МС (диета 35% жира)	2	268	8 / 8 *	ПМТ
Bojková B. 2008 [27]	0.5 мг/кг/день, с питьевой водой (15:00–8:00), 11 нед.	12 / 12	Sprague-Dawley (самцы и самки)	6	361	18 / 19	ПК, ПВ, лептин, Ж
Cam M. 2003 [28]	0.2 мг/кг/день, внутрибрюшинно (в 9:00), 4 нед.	12 / 12	Wistar	взрос.	233	7 / 6	ПМТ
Canpolat S. 2001 [29]	0.5 мг/кг/день, подкожно, 7 дней	12 / 12	Wistar	взрос.	275	8 / 10	лептин
Canpolat S. 2006 [30]	0.5 мг/кг/день, подкожно (17:00), 12 дней	12 / 12	Sprague-Dawley	взрос.	275	8 / 10	ПМТ, ПК, ПВ
Cardinali D.P. 2013 [31]	25 мкг/мл (3 мг/кг/день), с питьевой водой, 8 нед.	12 / 12	Wistar и МС (фруктоза 10% р–р)	2	273	8 / 8 *	ПМТ
Chuffa L.G. 2011 [32]	1 мг/кг/день, внутрибрюшинно (18:30–19:00), 8 нед.	12 / 12	Rattus norvegicus albinus (самки)	3	257	12 / 12 *	ПМТ, ПК, ПВ
Dantas- Ferreira R.F. 2018 [33]	10 мг/кг/день, внутривенно (перед темной фазой), 2 нед.	12 / 12	Sprague-Dawley (диета 75% жира)	4	530	8 / 8	ПМТ, ПК, лептин
Davydov V.V. 2018 [34]	2 мг/кг/день, орально через зонд (13:00–18:00), 2 нед.	–	Wistar (диета 25% жира)	взрос.	355	9 / 9	ПМТ, Ж
Dhanabalan K. 2020 [35]	10 мг/кг/день, с питьевой водой (в темную фазу), 16 нед.	–	Wistar	1	370	15 / 15	ПК, ПВ, Ж
Djordjevic B. 2018 [36]	0.2 мг/кг/день, с питьевой водой, 2 нед.	12 / 12	Wistar	2.5	358	8 / 8 *	ПМТ, ПК, ПВ
Ergenc M. 2022 [37]	10 мг/кг/день, внутрибрюшинно, 4 нед.	12 / 12	Wistar	3	373	8 / 8	ПМТ
Kadry S.M. 2018 [38]	10 мг/кг/день, через зонд, 8 нед.	12 / 12	Белые лаборат.	2	140	6 / 6	ПМТ
Kantar S. 2015 [39]	20 мг/кг/день, через зонд, 8 нед.	12 / 12	Sprague-Dawley и МС (фруктоза 20% р–р)	2.5	227	8 / 8 *	ПМТ, ПК
Kitagawa А. 2012 (1) [40]	1 мг/кг/день, внутрибрюшинно (6:00–7:00), 2 нед.	12 / 12	Wistar и МС (фруктоза 60% диета)	2	282	5 / 5 и 8 / 8	ПМТ, лептин, Ж
Kitagawa А. 2012 (2) [40]	10 мг/кг/день, внутрибрюшинно (6:00–7:00), 2 нед.	12 / 12	Wistar и МС (фруктоза 60% диета)	2	282	5 / 5 и 8 / 8	ПМТ, лептин, Ж
Korkmaz G.G. 2012 [41]	10 мг/кг/день, внутрибрюшинно, 8 нед.	12 / 12	Wistar	3	240	10 / 8 *	ПМТ
Leibowitz A. 2008 [42]	30 мг/кг/день, с питьевой водой (в 18:00), 5 нед.	14 / 10	Sprague-Dawley и МС (фруктоза 60% диета)	2.5	249	10 / 10	ПМТ
Mendes C. 2013 [43]	1 мг/кг/день, с питьевой водой (в темное время суток), 16 нед.	12 / 12	Wistar	12	580	14 / 14 *	ПМТ, ПК, ПВ
Mirunalini S. 2005 (1) [44]	0.5 мг/кг/день, внутрибрюшинно (17:30–18:00), 45 дней	12 / 12	Wistar	взрос.	184	6 / 6 *	ПМТ
Mirunalini S. 2005 (2) [44]	1 мг/кг/день, внутрибрюшинно (17:30–18:00), 45 дней	12 / 12	Wistar	взрос.	182	6 / 6 *	ПМТ
Montano M.E. 2010 [45]	1 мг/кг/день, с питьевой водой (перед темной фазой), 4 нед.	12 / 12	Wistar	взрос.	183	4 / 4	ПК, ПВ
Mori N. 1989 [46]	20 мг/кг/день, внутрибрюшинно (утром), 3 нед.	–	Sprague-Dawley и диета 1% холестерина	2	167	6 / 6	ПМТ
Mustonen A.M. 2002 [47]	Подкожная помпа (12 мг, 2 мг/кг/день), 4 нед.	12 / 12	Wistar (самцы и самки)	2	225	20 / 20 *	ПМТ, ПК
Nasiraei-Moghadam S.N. 2014 [48]	5 мг/кг/день, внутрибрюшинно, 2 нед.	12 / 12	Лабораторные	взрос.	191	7 / 7	ПМТ
Nduhirabandi F. 2011 [49]	4 мг/кг/день, с питьевой водой, 16 нед.	12 / 12	Wistar и диета 16% жира	взрос.	200	6 / 6	лептин, Ж
Obayemi M.J. 2021 [50]	4 мг/кг/день, через зонд (8:00–10:00), 12 нед.	12 / 12	Wistar и диета 40% жира	взрос.	172	6 / 6 *	ПМТ, ПК, ПВ
Paskaloglu K. 2004 [51]	10 мг/кг/день, внутрибрюшинно, 8 нед.	12 / 12	Wistar	взрос.	267	8 / 8	ПМТ
Peschke E. 2010 [52]	2.5 мг/кг/день, с питьевой водой (в темную фазу), 9 нед.	12 / 12	Wistar	2	–	16 / 16	ПК, ПВ
Promyo K. 2020 [53]	5 мг/кг/день, внутрибрюшинно, 8 нед.	12 / 12	Wistar	3	371	8 / 8	ПМТ, ПК
Prunet-Marcassus B. 2003 (1) [18]	30 мг/кг/день, через зонд (через 4 ч после включения света), 3 нед.	12 / 12	Sprague-Dawley (диета 40% жира)	1.5	430	15 / 14 *	ПМТ, лептин, Ж
Prunet-Marcassus B. 2003 (2) [18]	30 мг/кг/день, через зонд (за 1 ч до выключения света), 3 нед.	12 / 12	Sprague-Dawley (диета 40% жира)	1.5	430	16 / 14 *	ПМТ, лептин, Ж
Puchalski S.S. 2003 [54]	0.4 мкг/мл (0.04 мг/кг/день), с питьевой водой, 10 нед.	12 / 12	Sprague-Dawley	9	525	7 / 7	ПМТ, лептин, Ж
Ríos-Lugo M.J. 2010 [55]	25 мкг/мл (3 мг/кг/день), с питьевой водой (в темную фазу), 9 нед.	12 / 12	Wistar и диета 35% жира	1.5	–	8 / 8	ПК, лептин
Rasmussen D.D. 1999 [56]	4 мкг/мл (0.3 мг/кг/день) с питьевой водой, 48 нед.	14 / 10	Sprague-Dawley	10	544	8 / 8	ПМТ, лептин
Terrón M.P. 2013 [57]	2 мг/кг/день, с питьевой водой, 15 нед.	12 / 12	Wistar	взрос.	227	10 / 10	ПМТ, ПК, ПВ
Tung Y.T. 2020 (1) [58]	10 мг/кг/день, с питьевой водой, 8 нед.	12 / 12	Sprague-Dawley + жирная диета	4	619	6 / 6	ПМТ, ПК, ПВ, Ж
Tung Y.T. 2020 (2) [58]	20 мг/кг/день, с питьевой водой, 8 нед.	12 / 12	Sprague-Dawley + жирная диета	4	625	6 / 6	ПМТ, ПК, ПВ, Ж
Tung Y.T. 2020 (3) [58]	50 мг/кг/день, с питьевой водой, 8 нед.	12 / 12	Sprague-Dawley + жирная диета	4	611	6 / 6	ПМТ, ПК, ПВ, Ж
Wang L. 2021 [59]	10 мг/кг/день, орально через зонд (в 16:00), 8 нед.	12 / 12	Sprague-Dawley	1.5	155	10 / 10 *	ПМТ, ПК, лептин, Ж
Wolden- Hanson T. 2000 [60]	0.4 мкг/мл (0.04 мг/кг/день), с питьевой водой, 12 нед.	14 / 10	Sprague-Dawley	10	524	19 / 18	ПМТ, ПК, лептин, Ж
Wongchitrat P. 2017 [61]	10 мг/кг/день, внутрибрюшинно (10:00–11:00), 6 нед.	12 / 12	Wistar МС (диета 68% жира)	взрос.	220	9 / 9	ПМТ, Ж
Xu M.F. 2001 [62]	6 мг/кг/день, внутрибрюшинно (в 9:00), 2 нед.	12 / 12	Sprague-Dawley	2	340	9 / 6 *	ПМТ
Zanuto R. 2013 [63]	0.5 мг/кг/день, с питьевой водой (в темную фазу), 12 нед.	12 / 12	Wistar	12	389	14 / 14 *	ПМТ, ПК, ПВ, Ж

Примечание: ПМТ – прирост массы тела, ПК – потребление корма, ПВ – потребление воды, Ж – содержание жира, * – сообщение о рандомизации.

About the authors

N. V. Kuzmenko

Almazov National Medical Research Centre; First Pavlov State Medical University of St. Petersburg

Author for correspondence.
Email: nat.kuzmencko2011@yandex.ru
Russian Federation, St. Petersburg; St. Petersburg

V. A. Tsyrlin

Almazov National Medical Research Centre

Email: nat.kuzmencko2011@yandex.ru
Russian Federation, St. Petersburg

M. G. Pliss

Almazov National Medical Research Centre; First Pavlov State Medical University of St. Petersburg

Email: nat.kuzmencko2011@yandex.ru
Russian Federation, St. Petersburg; St. Petersburg

М. М. Galagudza

Almazov National Medical Research Centre

Email: nat.kuzmencko2011@yandex.ru
Russian Federation, St. Petersburg

References

Supplementary files