Melatonin: Fysiologi, funksjoner og medisinsk bruk

Melatonin er et hormon som er tilstede hos mennesker, dyr, planter, sopp, bakterier og til og med noen alger. Dens vitenskapelige navn er N-cetyl-5-metoksytryptamin og syntetiseres fra en essensiell aminosyre, tryptofan.

Hos mennesker og dyr produseres melatonin hovedsakelig i furuskjertelen og er en grunnleggende substans for et bredt spekter av cellulære, neuroendokrine og nevrofysiologiske prosesser.

Den viktigste funksjonen av melatonin ligger i reguleringen av den daglige sovesyklusen, og derfor brukes den i noen tilfeller som en behandling for søvnforstyrrelser.

Et av de viktigste egenskapene til dette molekylet ligger i sin biosyntese, som i stor grad avhenger av endringer i omgivelsesbelysning.

Egenskaper av melatonin

Melatonin er et hormon som utskilles av pinealkjertelen, hvis oppdagelse ble opprettet i 1917. Spesielt ble dets eksistens detektert gjennom en undersøkelse der tadpoles ble matet med et ekstrakt av pinealkjertelen.

Ved administrering av ekstraktet av furuskjertelen ble det observert utseende av mørke flekker på dyrene på huden, på grunn av sammentrekningen av meláforene.

Dette stoffet ble kalt melatonin og ble isolert for første gang førtiett år etter oppdagelsen i 1958. Omkring ti år senere ble den sykliske karakteren av sekresjonen og evnen til å indusere søvn beskrevet.

Melatonin anses nå som en nevrohormon som produseres av pinealocytene (en celletype) av furuskjertelen, en hjernestruktur som ligger i diencephalon.

Den pineale kjertelen genererer melatonin under påvirkning av den suprachiasmatiske kjernen, en region av hypothalamus som mottar informasjon fra netthinnen om det daglige mønsteret av lys og mørke.

Folk opplever en konstant generasjon melatonin i hjernen, som avtar markant ved 30 år. På samme måte fra ungdomsår er det vanligvis kalkninger i furuskjertelen, som kalles corpora arenacea .

Syntesen av melatonin er delvis bestemt av omgivende belysning, takket være forbindelsen med hypothalamusens suprachiasmatiske kjerner. Det er jo jo større belysning, jo lavere produksjon av melatonin og jo lavere belysning, desto større er produksjonen av dette hormonet.

Dette faktum fremhever den viktige rollen som melatonin spiller i reguleringen av folks søvn, samt betydningen av belysning i denne prosessen.

Foreløpig har det blitt vist at melatonin har to hovedfunksjoner: reguler den biologiske klokken og reduser oksydasjonen. På samme måte lider melatoninmangel vanligvis med symptomer som søvnløshet eller depresjon, og kan føre til en gradvis akselerasjon av aldring.

Selv om melatonin er et stoff som er syntetisert av kroppen selv, kan det også observeres i visse matvarer som havre, kirsebær, mais, rødvin, tomater, poteter, nøtter eller ris.

På samme måte selges melatonin i dag i apotek og parapharmacies med ulike presentasjoner og brukes som et alternativ til medisinske planter eller reseptbelagte legemidler for å bekjempe, hovedsakelig søvnløshet.

fysiologi

Den pineale kjertelen er en struktur som ligger i sentrum av hjernen, bak den tredje hjernen ventrikel. Denne strukturen inneholder pinealocites, celler som genererer indolaminer (melatonin) og vasoaktive peptider.

Dermed stimuleres produksjonen og utskillelsen av hormonet melatonin av fibre i näthinnets postganglioniske nerve. Disse nervene beveger seg gjennom retinohipothalamuskanalen til den suprachiasmatiske kjernen (hypothalamus).

Når de er i den suprachiasmatiske kjernen, passerer fibrene i postganglionisk nerve gjennom overlegen cervikal ganglia til de når pinealkjertelen.

Når de når pinealkirtlen, stimulerer de melatoninsyntesen, og derfor aktiverer mørket produksjonen av melatonin mens lys hemmer sekresjonen av dette hormonet.

Selv om eksternt lys påvirker produksjonen av melatonin, bestemmer denne faktoren ikke den generelle funksjonen av hormonet.

Det vil si at den sirkadiske rytmen av melatoninsekresjon styres av en endogen pacemaker som befinner seg i den suprachiasmatiske kjernen selv, som er uavhengig av eksterne faktorer.

Imidlertid har omgivende lys evne til å øke eller reintensifisere prosessen på en doseavhengig måte. Melatonin går gjennom diffusjon inn i blodet, hvor den har en konsentrasjonstopp mellom to og fire om morgenen.

Deretter reduseres mengden melatonin i blodet gradvis i resten av den mørke perioden.

På den annen side presenterer melatonin også fysiologiske variasjoner avhengig av personens alder. Opp til tre måneders alder, avhenger den menneskelige hjernen små mengder melatonin.

Etter hvert øker syntesen av hormonet og når konsentrasjoner på ca 325 pg / ml i barndommen. Hos unge voksne faller den normale konsentrasjonen mellom 10 og 60 pg / ml og under aldring reduseres produksjonen av melatonin gradvis.

Biosyntese og metabolisme

Melatonin er et stoff som er biosyntetisert fra tryptofan, en essensiell aminosyre som kommer fra mat.

Spesielt blir tryptofan omdannet direkte til melatonin gjennom enzymet tryptofanhydroxylase. Deretter dekarboksiseres denne forbindelsen og genererer serotonin.

Som nevnt, aktiverer mørket nevronsystemet og motiverer produksjonen av en nevrotransmitter-norepinefrinutladning. Når norepinefrin binder til beta1-adrenerge reseptorer av pinealocytter, aktiveres adenylsyklase.

På samme måte økes syklisk AMP ved denne prosessen, og en ny syntese av arylalkylamin-N-acyltransferase (enzym av melaninsyntese) er motivert. Til slutt, gjennom dette enzymet, blir serotonin omdannet til melanin.

Med hensyn til stoffskiftet er melatonin et hormon som metaboliseres i mitokondriene og p-hepatocytten, og omdannes raskt til 6-hydroksymelatonin. Deretter blir det konjugert med glukuronsyre og utskilles i urinen.

Faktorer som modulerer melatoninsekresjon

For tiden kan elementene som er i stand til å modifisere sekresjonen av melatonin, grupperes i to forskjellige kategorier: miljøfaktorer og endogene faktorer.

Miljøfaktorene er hovedsakelig dannet av fotoperioden (årstidene til solcellen), årstidene og miljøtemperaturen.

Når det gjelder endogene faktorer, synes både stress og alder å være elementer som kan motivere en reduksjon i produksjonen av melatonin.

På samme måte har tre forskjellige mønstre av melatoninsekresjon blitt etablert: type en, type to og type tre.

Det ene mønsteret av melatoninsekresjon observeres i hamstere og kjennetegnes ved en abrupt topp av sekresjon.

Type to mønster er typisk for albino rotter, så vel som mennesker. I dette tilfellet kjennetegnes sekresjonen av en gradvis økning inntil den maksimale sekresjonstoppen nås.

Til slutt, type tre stoppet har blitt observert hos sauer, det er også preget av en gradvis økning, men den adskiller seg fra type to for å oppnå maksimalt utskillelsesnivå og forblir en stund til den begynner å synke.

farmakokinetikk

Melatonin er et stort biotilgjengelig hormon. Organismen presenterer ikke morfologiske barrierer for dette molekylet, slik at melatonin raskt kan absorberes gjennom nasal, oral eller gastrointestinal slimhinne.

På samme måte er melatonin et hormon som distribueres intracellulært i alle organeller. Når administrert, nås maksimalnivået i plasma mellom 20 og 30 minutter senere. Denne konsentrasjonen opprettholdes i omtrent en og en halv time og avtar deretter raskt med en halveringstid på 40 minutter.

På hjernenivå produseres melatonin i pinealkjertelen og virker som et hormon som endokrine, siden det slippes ut i blodet. Hjernegruppene for virkning av melatonin er hippocampus, hypofysen, hypothalamus og pinealkjertelen.

På den annen side produseres melatonin også i retina og i fordøyelsessystemet, steder der det virker som et parakrine hormon. På samme måte fordeles melatonin i ikke-nevrale områder som gonadene, tarmene, blodkarene og immuncellene.

funksjoner

Melatonin inneholder spesifikke, mettbare og reversible reseptorer, og dets virkningssteder påvirker hovedsakelig sirkadiske rytmer. På den annen side påvirker ikke-magnetiske melatoninreceptorer reproduktiv funksjon, og periferiutstyr har forskjellige funksjoner.

Melatoninreceptorer synes å være viktige i mekanismer for læring og minne av mus, og det er postulert at dette hormonet kunne endre elektrofysiologiske prosesser assosiert med minne, som for eksempel langsiktig potensiering.

På den annen side påvirker melatonin immunsystemet og er relatert til tilstander som aids, kreft, aldring, hjerte-og karsykdommer, daglige endringer i rytme, søvn og visse psykiatriske lidelser.

Noen kliniske studier indikerer at melatonin også kan spille en viktig rolle i utviklingen av patologier som migrene og hodepine, siden dette hormonet er et godt terapeutisk alternativ for å bekjempe dem.

På den annen side har det vist seg at melatonin reduserer vevskader forårsaket av iskemi, både i hjernen og i hjertet.

Endelig er det nå kjent at melatonin virker på immunsystemet, selv om detaljene om dens effekter er noe forvirrende. På denne måten synes melatonin å provosere produksjonen av immunglobulin og stimuleringen av fagocytter.

Dermed er melatoninfunksjonene mange og varierte, både på hjernenivå og på kroppsnivå. Men hovedfunksjonen til dette hormonet ligger i reguleringen av den biologiske klokken.

Medisinsk bruk

De mange effektene som melatonin forårsaker på fysisk og cerebral funksjon av mennesker, samt evnen til å trekke ut dette stoffet fra bestemte matvarer, har motivert et høyt nivå av forskning om medisinsk bruk.

Melatonin er imidlertid bare godkjent som medisin for kortsiktig behandling av første grad søvnløshet hos personer over 55 år. I denne forstand viste en nylig studie at melatonin økte den totale søvntid betydelig hos personer som lider av søvnmangel.

Forskning om melatonin

Selv om den eneste godkjente medisinske bruken for melatonin ligger i kortsiktig behandling av primær søvnløshet, er det i gang med flere undersøkelser av terapeutiske effekter av dette stoffet.

Nærmere bestemt undersøkes rollen som melatonin som et terapeutisk verktøy for neurodegenerative sykdommer som Alzheimers sykdom, Huntingtons sykdom, Parkinsons sykdom eller amyotrofisk lateralsklerose.

Det er postulert at dette hormonet kan være et stoff som i fremtiden vil være effektivt i bekjempelse av disse patologiene, men i dag er det nesten ingen studier som gir vitenskapelig bevis på dens terapeutiske nytte.

På den annen side sender flere forfattere melatonin som et godt stoff for å bekjempe vrangforestillinger hos eldre pasienter. I noen tilfeller har dette terapeutiske verktøyet allerede vist seg å være effektivt.

Endelig presenterer melatonin andre forskningsveier noe mindre studert, men med gode fremtidsutsikter.

En av de mest blomstrende tilfellene i dag er rollen som dette hormonet som et stimulerende stoff. Enkelte undersøkelser har vist at administrering av melatonin til personer med ADHD reduserer tiden som trengs for å sovne.

Andre terapeutiske forskningsområder er hodepine, humørsykdommer (hvor det har vist seg å være effektive i behandling av sesongbasert affektiv lidelse), kreft, galde, fedme, beskyttelse mot stråling og tinnitus.