В настоящее время установлено, что старение тесно связано с нарушением функций митохондрий.
Усиление окислительного стресса и ухудшение Са2+ гомеостаза при старении считаются важными
факторами в развитии митохондриальной дисфункции, в результате приводящей к программируемой
гибели клеток. Причиной клеточной гибели может служить неспецифическое увеличение проницаемости
внутренней мембраны (permeability transition, мРТР), вызванное повышением уровня Са2+ в
митохондриальном матриксе до сверхпорогового значения. Большое внимание уделяется исследованиям,
направленным на повышение защитной реакции на окислительный стресс с помощью различных
антиоксидантов, чтобы уменьшить возраст-зависимые окислительные повреждения и дисфункцию
митохондрий. Среди эффективных антиоксидантов следует отметить мелатонин, поскольку он является
природным соединением, нейроэндокринным гормоном, вырабатываемым шишковидной железой
(эпифизом). Мелатонин является известным антиоксидантом и эффективно защищает митохондриальные
биоэнергетические функции. Данные, полученные нами ранее, продемонстрировали вовлечение
мелатонина в процессы, улучшающие функции митохондрий при старении. Мы заметили, что мелатонин
проявлял протекторный эффект при его длительном хроническом введении старым животным. В
настоящем исследовании мы проверили эффект мелатонина на функциональное состояние митохондрий
мозга и печени крыс при непосредственном его добавлении к изолированным митохондриям. Согласно
полученным данным скорости входа Са2+ в митохондриях мозга и печени старых крыс уменьшались по
сравнению с молодыми на 25% и 30% соответственно. Пороговая концентрация кальция снижалась на 50%
и 45% по сравнению с контролем. Митохондрии из старых крыс были менее устойчивы к ионам кальция, что
говорит о том, что чувствительность мРТР к Са2+ повышается со старением. При добавлении 2 нм
мелатонина митохондриям печени и 10 нМ к изолированным митохондриям мозга молодых и старых крыс
мы заметили замедление открытия мРТР, тогда как более высокие концентрации мелатонина вызывали
индукцию открытия мРТР в митохондриях как молодых, так и старых крыс. Сравнение хронического и
острого введения мелатонина подтверждает защитное действие мелатонина.
Работа поддержана мегагрантом Правительства Российской Федерации №14.Z50.0028.

Nowdays it has been established that aging is closely related to the dysfunction of mitochondria. Increased
oxidative stress and worsening of Ca2 + homeostasis during aging are considered important factors in the
development of mitochondrial dysfunction, resulting in a programmed cell death. Cell death might be induced by
nonspecific increase in the permeability of the inner mitochondrial membrane (mPTP), caused by an increase in
the Ca2+ level in the mitochondrial matrix up to super-threshold concentration. Much attention is paid to research
aimed at increasing the protective response to oxidative stress by various antioxidants to reduce age-dependent
oxidative damage and mitochondrial dysfunction. Melatonin should be noted among effective antioxidants, because
it is a natural compound, a neuroendocrine hormone produced by the pineal gland (epiphysis). Melatonin is a
known antioxidant and effectively protects mitochondrial bioenergetics. The data obtained earlier by us
demonstrated the involvement of melatonin in processes that improve the function of mitochondria in aging. Earlier,
we noticed that melatonin showed a protective effect with its prolonged chronic administration to the old animals. In
the present study, we tested the effect of melatonin on the functional state of rat brain and liver mitochondria when
it was directly added to isolated mitochondria. According to the obtained data, the rates of Ca2+ uptake by the
mitochondria isolated from the brain and liver of old rats decreased in comparison with the young ones by 25% and 30%, respectively. The threshold concentration of calcium decreased by 50% and 45% compared with control.
Mitochondria from old rats were less resistant to calcium ions, indicating that the sensitivity of mPTP to Ca2+
increases with aging. When 2 nM melatonin was added to isolated liver mitochondria and 10 nM to isolated brain
mitochondria of young and old rats, we noticed that opening of mPTP was slowed down, whereas higher
concentrations of melatonin caused induction of the mPTP opening in mitochondria of both young and old rats.
Comparison of chronic and acute administration of melatonin confirms the protective effect of melatonin.
This study was supported by megagrant of Russian Federation Government (N14.Z50.0028).