Циркадтық жүйенің орталығы — гипоталамустың супрахиазмальды ядросы (SCN), ол көз торшалары арқылы жарық сигналдарын қабылдап, организмге “қашан жарық, қашан қараңғылық” екенін жібереді. SCN сигналдары арқылы негізгі перифериялық органдар мен жасушалар да кіріктіріліп, жалпы синхронды жұмыс істейді.

Мелатонин — эпифиз (pineal gland) шығаратын гормон, қараңғылық сигналын ағзаға жіберуші негізгі агенттердің бірі. Оның негізгі қасиеттері:

• Жарық-қараңғылық циклін “соңғы сигнал” ретінде қабылдап, оны уақытқа айналдырады

• Ұйқы басталуын ынталандырады, циркадтық фазаны реттеуге қатысады

• Антиоксиданттық қасиеттері бар, жасушаларды тотығу стресінен қорғауы мүмкін

• Перифериялық органдардағы циркадтық ген өрнекшілеріне әсері болуы мүмкін

Мелатониннің секрециясы түнгі уақытта жоғарылайды (орташа, сән-қалыпта мелатониннің түнгі шың уақытын «dim light melatonin onset» (DLMO) деп атайды), ал күндіз өте төмен деңгейде болады.

Мелатониннің басқа ролдері арасында нейропротекторлық әсер, иммуномодуляция, митохондриялы функцияны қолдау, тіпті қартаюға қарсы потенциал қарастырылады.

Зерттеулер көрсеткендей, жас ұлғайған сайын эпифиз қызметі төмендеп, түнгі мелатонин секрециясының көлемі азаяды. Бұл өзгеріс ұйқының бұзылуына, таңертең ерте оянуға (phase advance) және жалпы циркадтық ырғақтардың амплитудасының қысқаруына алып келеді. Оған эпифиздің морфологиялық өзгерістері (кішірею, кальцификация), SCN-ның нейрондық желісінің өзгерістері және жарыққа сезімталдықтың өзгерістері себепші болуы мүмкін.

1. Мелатонин секрециясының төмендеуі.
   Жас ұлғайған сайын түнгі мелатонин секрециясы азаяды. Эпифиз безінің қызметі төмендеп, кальцификация (қатайып, әктенуі) жүреді. Соның салдарынан түнгі уақытта ағза «қараңғылық сигналына» нашар жауап береді. Бұл ұйқының қысқаруы мен сапасының төмендеуіне әкеледі.

2. Циркадтық амплитуданың әлсіреуі.
   Адамның жасына қарай биологиялық ырғақтардың күші (амплитудасы) әлсірейді. Яғни тәуліктік температура, гормондар деңгейі, қан қысымы сияқты көрсеткіштердің күндізгі және түнгі айырмашылығы азаяды. Бұл ағзаның сыртқы ортаға бейімделу қабілетін төмендетеді.

3. Фазаның жылжуы (phase advance).
   Егде жаста адамдардың ұйқысы ертерек келіп, таңертең ерте оянуға бейім болады. Бұл циркадтық фазаның алға жылжуы деп аталады. Мұндай жағдай ұйқының сапасын бұзып, күндізгі сергектік пен көңіл күйге әсер етуі мүмкін.

4. Синхрондаудың бұзылуы (перифериялық ырғақтардың үйлеспеушілігі).
   Жас ұлғайған сайын орталық сағат (гипоталамустың супрахиазмальды ядросы) пен ішкі органдардағы (бауыр, жүрек, бүйрек) перифериялық ырғақтардың үйлесімі нашарлайды. Бұл метаболизмнің, иммундық және жүрек-тамыр жүйесінің бұзылыстарына ықпал етуі мүмкін.

5. Жарық сезімталдығының төмендеуі.
   Егде адамдарда көздің тор қабығындағы жарық қабылдағыштар (рецепторлар) әлсірейді, нәтижесінде жарыққа реакция төмендейді. Бұл ағзаның “күн мен түнді ажырату” қабілетін әлсіретіп, циркадтық сигналдардың бұзылуына себеп болады.

Орталық сағат — супрахиазмальды ядро (SCN) гипоталамусқа орналасқан; ол жарық-қараңғылық сигналдарын реттейді. SCN арқылы эпифизге жолдама жіберіледі, нәтижесінде мелатонин түнгі уақытта бөлінеді. Мелатониннің «қараңғылық сигналы» ретінде әрекеті ұйқы басталуын қолдайды және перифериялық сағаттарды синхрондай алады.

Мелатонин деңгейінің төмендеуі. Көп зерттеулер көрсеткендей, сыңғырлау (nocturnal) мелатонин өндірісі жас ұлғайған сайын төмендейді; кейбір нәтижелер егде жаста айқын азаюды көрсетеді. Бұл эпифиздің морфологиялық өзгерісімен (кішіру, кальцификация) және нейроэндокринальды өзгерістермен байланысты болуы мүмкін.

Фазалық жылжу (phase advance). Ересектерде ұйқы басталуы мен ұйқыдан ояну уақыты жас ұлғайған сайын ертерек болуға бейім — яғни «таңғы типке» ауысу. Бұл циркадтық фазаға байланысты өзгерістерді көрсетеді.

Амплитуда мен интеграцияның төмендеуі. Циркадтық амплитуда (мыс., дене температурасы, гормондық деңгейлер) қысқарады және орталық–перифериялық ырғақтар арасындағы үйлесім әлсірейді. Бұл метаболизм мен когнитивті тұрақтылыққа әсер етеді.

Жас ұлғайған сайын эпифиз безінің морфологиялық және функционалдық өзгерістері байқалады: кальцификация процесі күшейіп, түнгі мелатонин секрециясы төмендейді. Соның нәтижесінде циркадтық ырғақтардың амплитудасы әлсірейді, фаза жылжуы (phase advance) пайда болады, орталық және перифериялық ырғақтардың үйлесімділігі бұзылады. Сонымен қатар көздің жарыққа сезімталдығының төмендеуі де биологиялық ырғақтардың тұрақсыздануына әсер етеді.

Бұл өзгерістердің барлығы егде жастағы адамдарда ұйқының бұзылуына, когнитивтік функциялардың төмендеуіне және метаболикалық, жүрек-қантамырлық, эндокриндік жүйелердің тепе-теңдігінің бұзылуына әкелуі мүмкін. Сондықтан биологиялық ырғақтардың жасқа байланысты ерекшеліктерін түсіну — геронтология мен клиникалық медицинада үлкен маңызға ие.

Жалпы алғанда, мелатонин деңгейін тұрақтандыру, жарық-қараңғылық режимін дұрыс сақтау және циркадтық синхрондауды қолдау — егде жастағы адамдардың өмір сапасын жақсартуға бағытталған маңызды стратегия болып саналады.