Гипотеза: Влияние Луны на продолжительность менструального цикла

Продолжительность менструального цикла в среднем равна 29 суткам, поэтому менструации традиционно еще именуют месячными. Очевидно, что данный термин сложился исторически в силу простого совпадения длительности биологического и астрономического ритмов. Однако в 1986 году было продемонстрировано, что у 28% женщин овуляция происходила в периоды полнолуния. В другие 7 фаз лунного цикла овулировало лишь по 8-12% женщин.

Проанализировав изменение концентрации мелатонина в крови женщин, авторы пришли к выводу, что снижение светочувствительного гормона в полнолуние разблокировало синтез эстрогенов и инициировало овуляцию. Но как менструальные циклы ведущего дневной образ жизни человека могут быть связаны с фазами луны? Ответ на этот вопрос можно попробовать найти в далеком прошлом предков млекопитающих.

Первые млекопитающие были ночными животными
Появившись 230 млн лет назад первые млекопитающие еще 160 млн лет сожительствовали с динозаврами. В те времена крупные хищные динозавры пока еще доминировали на планете, но не 24 часа в сутки. С наступлением ночи в результате снижения температуры окружающей среды метаболизм холоднокровных динозавров замедлялся. Между тем зверообразные ящеры (род. Синапсиды), чтобы не конкурировать за нишу с более крупными динозаврами, стали адаптироваться к активности в ночное время и приобрели способность поддерживать высокую температуру тела вне зависимости от температуры окружающей среды и впервые обзавелись волосяным покровом.

Но выжили в итоге самые мелкие травоядные Синапсиды, способные быстро прогревать свое маленькое тело ночью, а днем прятаться в норах, чтобы не попасться на глаза крупным хищным динозаврам. Таким образом адаптация к уникальным условиям превратила крупных, холодных и лысых рептилий в маленьких пушистых теплокровных зверьков, напоминающих современных белок:

Эти эволюционные приобретения еще неоднократно пригодятся млекопитающим на пути к доминированию на планете, но мы пока обратим внимание на изменения, связанные с их адаптацией к жизни в сумерках и лунным циклам.

Адаптация органа зрения к ночному образу жизни
Для максимальной светочувствительности ночью орган зрения первых млекопитающих постепенно видоизменился в сторону увеличения площади роговицы. Кроме того, в дополнение к фоторецепторам-колбочкам в глазах у ночных млекопитающих впервые в эволюции появились высокочувствительные фоторецепторы-палочки, которые обеспечивают способность видеть в сумерках. Также дополнительная светочувствительность стала возможна за счет увеличения количества ганглиозных клеток, расположенных в самом поверхностном слое сетчатки. Такое расположение обеспечивает данным фоторецепторам более высокую светочувствительность, чем у палочек и колбочек, которые находятся на самом "дне" сетчатки:

Влияние фотопериодов Солнца и Луны на биоритмы
В отличии от обеспечивающих зрение палочек и колбочек, ганглиозные клетки отвечают за передачу в организм информации о степени освещенности. Даже минимального раздражения светом через закрытые веки достаточно для активации ганглиозных клеток и передачи сигнала по зрительному нерву к гипоталамусу. В результате этого блокируются импульсы гипоталамуса в шишковидную железу (эпифиз), который в ответ на это перестает синтезировать мелатонин:

В свою очередь снижение концентрации мелатонина разблокирует синтез гормонов гипофиза, в результате чего активируются половые железы (созревание половых клеток и синтез половых гормонов), щитовидная железа (ускорение метаболизма и увеличение температуры тела) и надпочечники (мобилизация углеводов и резистентность к стрессу). При условии произвольного пробуждения после рассвета, эффекты таких гормональных переключений мы можем наблюдать каждое утро в виде высокой физической и сексуальной готовности, хорошего аппетита, сосудистой и иммунологической толерантности к холодной погоде и т.д. Например, я заметно легче просыпаюсь после рассвета весной-летом и с трудом - до рассвета поздней осенью и зимой. Таким образом Солнце определяет суточный биоритм современных животных и человека, а также влияет на их сезонную активность.

Аналогичным образом происходили переключения режимов активности и в организме первых млекопитающих, но в следствии ночного образа жизни оптическим осциллятором их биоритмов являлась Луна с принципиально иными фотопериодами нежели у Солнца. В полнолуние отражаемый Луной солнечный свет имеет интенсивность всего 0,3-1 люкс, но этого более чем достаточно для влияния на биоритмы ночных животных. Данный свет блокировал синтез мелатонина, в результате чего метаболическая, физическая и половая активность возрастала. Таким образом у самок первых млекопитающих созревание и овуляция яйцеклетки предположительно совпадали с периодом полнолуния, в это же время активировался сперматогенез и половая активность самцов. Кроме того более высокая освещенность в полнолуние содействовала поиску пищи и активности в целом. Но, как мы теперь знаем, так было не навсегда.

Переход млекопитающих к дневному образу жизни
Около 65 млн лет назад в результате глобального похолодания крупные холоднокровные динозавры вымерли, уступив дневную нишу теплокровным млекопитающим. Переход большей части млекопитающих к дневному образу жизни спровоцировал бурное видообразование и ускорил их эволюцию. В том числе благодаря теплокровности млекопитающие благополучно заселили все среды биосферы - подземелье, сушу, воду, атмосферу и даже космос.

Биоритмы дневных млекопитающих с тех пор стали задаваться в основном Солнцем, а периодичность репродуктивной активности значительно изменилась у подавляющего большинства видов. Например, у многих диких млекопитающих овуляция происходит только раз в году весной по мере увеличения продолжительности светового дня, что говорит о сохранении ведущей роли мелатонина в регуляции половой активности. В целом частота и продолжительность половых циклов у современных млекопитающих варьирует в широких пределах. В том числе и среди приматов продолжительность менструального цикла неоднородна, но у 80% видов приматов данный показатель сфокусирован в диапазоне 20-40 суток.

Почему у человека менструальный цикл сохранил не только свою высокочастотность, но и продолжительность, примерно равную лунному месяцу, а также синхронность с фазами земного спутника? Не исключено, что данная синхронизация способствует репродуктивной активности, а виды и индивиды ее сохраняющие имеют эволюционное преимущество. В результате, несмотря на низкий коэффициент воспроизводства (одна беременность = один плод), но в том числе благодаря круглогодичной фертильности и высокой сексуальной активности, человек благополучно заселил всю планету, поставив рекорд численности (поголовье аналогичных по массе тела животных в среднем равно 100 000).

Есть целый ряд исследований в пользу этого тезиса. Во-первых, было продемонстрировано, что чем ближе продолжительность менструального цикла к 29,5, тем выше фертильность женщины. В других исследованиях было показано, что женщины с длинной менструального цикла 30+\-3 суток сексуально более активны, у них раньше наступает половая жизнь и позже менопауза. Еще одно исследование позволило установить, что у женщин с продолжительностью менструального цикла 29,5+\-1 сутки чаще наблюдается синхронность этапов цикла с фазами Луны.

Выше изложенное было бы более убедительным, если бы человек вел ночной образ жизни и без использования искусственного освещения, интенсивность которого на несколько порядков выше отражаемого Луной света. Однако мы - дневные существа, и даже те из нас, которые "совы" - видят Луну разве что на виджетах прогноза погоды.

Как же объяснить сохранение данного биоритма через миллионы лет эволюции в условиях дневного образа жизни и использования искусственного освещения? Очевидно, что в нейроэндокринной системе должна существовать иная - неоптическая связь с Луной.

Гипотеза грависенсоров
Традиционно считается, что гравитационное воздействие Луны на живые организмы опосредовано исключительно приливами и отливами мирового океана. Амплитуда приливов максимальна в периоды новолуния и полнолуния, когда Солнце и Луна располагаются напротив Земли и их гравитационные силы суммируются (1 и 2 на схеме ниже). В фазы растущей и убывающей Луны направленные под прямым углом приливные силы Луны и Солнца частично нивелируют друг друга, поэтому приливы в эти периоды времени заметно слабее (3).

Таким образом в периоды полнолуния и новолуния суммированная гравитация Луны и Солнца косвенно (например, изменяя доступ к пище) влияет на живые организмы, обитающие в литеральной зоне (территория суши, оголяемая в периоды отливов). Очевидно, что в случае с приматами, эволюция которых шла преимущественно в глубине материка, влияние гравитации на биоритмы невозможно обосновать приливами и отливами.

Тем не менее гипотеза гравитационного воздействия на эндокринную систему человека имеет косвенные подтверждения в исследованиях. В 2013 году в журнале Cell опубликованы результаты двойного слепого исследования добровольцев, которые ночевали в изолированном от света помещении. Концентрация мелатонина, скорость засыпания и продолжительность сна были значимо выше в периоды новолуния, когда гравитационные силы Солнца и Луны однонаправлены и потому суммируются. В другом исследовании частота родов увеличивалась в период минимальной гравитации Луны (апогей лунной орбиты), аналогичная зависимость показана и в исследовании частоты выкидышей. Интересно также, что по данным одних авторов овуляция у женщин чаще наступает в новолуние, а по данным других - в полнолуние, то есть в периоды максимальных гравитационных воздействий. Однако авторы затрудняются объяснить механизм реализации обнаруженных зависимостей.

Таким образом имеются свидетельства в пользу наличия воздействия гравитационного поля Луны на человека, которое реализуется непосредственно, а не опосредованно приливами и отливами. В таком случае в организме должен присутствовать сенсор с достаточной чувствительностью к относительно слабому гравитационному полю.

Известно, что вестибулярный аппарат (орган равновесия) передает в ЦНС информацию об ускорении тела и о его положении относительно сил гравитационного поля Земли, но его чувствительность достаточна лишь для восприятия высокоамплитудных колебаний с частотой около 1 Гц. Между тем амплитуда и частота колебаний гравитационных сил Солнца и Луны у поверхности Земли на несколько порядков ниже данных значений. Тем не менее устройство и принцип действия вестибулярного аппарата натолкнули исследователей на поиск аналогичного гипотетического гравитационного сенсора в эндокринной системе.

Известный биолог Алексей Оловников в 2005 году первым выдвинул гипотезу грависенсеров, согласно которой медиаторами передачи энергии гравитации могут являться кристаллические включения соединений кальция (округлые кальцификаты - сферолиты), которые в действительности обнаруживаются в эпифизе у всех здоровых людей. В вестибулярном аппарате аналогичные образования (ушной камень - отолит) как раз отвечают за сенсорику положения и ускорения тела в пространстве. Таким образом и в вестибулярном аппарате и в эпифизе обнаруживаются аналогичные образования, которые по крайней мере в первом органе однозначно отвечают за восприятие гравитации. Однако наиболее интересен предполагаемый механизм работы гипотетического грависенсора.

В случае с вестибулярным аппаратом, при изменение положения головы в пространстве, отолиты смещаются и оказывают давление на отростки сенсорных клеток, которые в ответ на это активируются и передают сигнал в ЦНС. В случае же с эпифизом в периоды полнолуния наблюдается смещение сферолитов из центра клетки в ее отростки - непосредственно к мембране. Здесь сферолиты в условиях более низкого pH высвобождают ионы кальция, от концентрации которых зависит активность секреции мелатонина в кровь. Таким образом можно объяснить более высокую амплитуду концентрации мелатонина в периоды увеличения гравитации. Кроме аналогий между вестибулярным аппаратом и эпифизом не менее информативными оказываются различия в сроках образования и размеров кальцификатов в данных органах.

В случае вестибулярного аппарата отолиты формируются еще внутриутробно достигая размеров 3-6 мкм, а сферолиты эпифиза начинают обнаруживаться лишь накануне полового созревания и с возрастом достигают 30 мкм. Более крупные размеры сферолитов эпифиза закономерны: чем больше размер и/или плотность сферолита, тем выше его грависенсорная чувствительность, что актуально для оценки слабого гравитационного поля Луны и Солнца. По мере увеличения размеров сферолитов - они полностью замещают собой клетку, что предположительно ведет к снижению секреции мелатонина с возрастом. Почему это так важно? Дело в том, что высокая круглосуточная концентрация мелатонина у детей тормозит половое созревание, а снижение суточной амплитуды его секреции снимает данное торможение и запускает половое созревание. Таким образом, согласно гипотезе, кальцификация предположительно ведет с одной стороны к снижению секреции мелатонина и половому созреванию, а с другой - к увеличению амплитуды гормона в периоды полнолуния и/или новолуния, что обуславливает появление месячных гормональных циклов не только у женщин, но и у мужчин.

Гипотеза грависенсоров крайне смелая и спорная, но я хочу напомнить, что Оловников является автором теломерной гипотезы клеточного старения, которая была предложена им в 1971 году. Тогда над ним посмеивались коллеги, но в 1998 году существование теломер было экспериментально доказано американскими учеными, за что последние в 2009 году получили Нобелевскую премию. Это я к тому, что гипотеза грависенсоров принадлежит авторитетному автору. Быть может кого-то уже ждет очередная Нобелевская премия за открытие механизма биологических часов или даже методов разворота процессов старения вспять!

В будущем я планирую раскрыть тему биоритмов шире в контексте проблематики замедления процессов старения и сохранения молодости. А пока я продолжу тему менструальных циклов и в последующих статьях расскажу о причинах ухудшения настроения при ПМС и о феномене менструальных кровотечений, которые, кроме человека, наблюдаются еще лишь у нескольких видов животных.