Мелатонин: физиология, функции и медицинска употреба

Мелатонинът е хормон, присъстващ при хора, животни, растения, гъби, бактерии и дори някои водорасли. Научното му наименование е N-цетил-5-метокситриптамин и се синтезира от есенциална аминокиселина триптофан.

При хората и животните мелатонинът се произвежда главно в епифизата и е основно вещество за голямо разнообразие от клетъчни, невроендокринни и неврофизиологични процеси.

Най-важната функция на мелатонина е в регулирането на дневния цикъл на съня, поради което се използва в някои случаи като лечение на нарушения на съня.

Една от основните характеристики на тази молекула се крие в неговата биосинтеза, която зависи до голяма степен от промените в околното осветление.

Характеристики на мелатонина

Мелатонинът е хормон, секретиран от епифизната жлеза, чието откритие е установено през 1917 г. По-конкретно, неговото съществуване е открито чрез изследване, в което поповите лъвове са били хранени с екстракт от епифизата.

При прилагане на екстракта от епифизната жлеза се наблюдава появата на тъмни петна по кожата на животните, дължаща се на свиването на мелофорите.

Това вещество се нарича мелатонин и се изолира за първи път четиридесет и една години след откриването му през 1958 г. Около десет години по-късно се описва цикличният характер на неговата секреция и способността му да предизвиква сън.

Мелатонинът сега се смята за неврохормон, който се произвежда от пинеалоцитите (клетъчен тип) на епифизната жлеза, мозъчна структура, която се намира в диенцефалона.

Епифизата произвежда мелатонин под влиянието на супрахиазматичното ядро, област на хипоталамуса, която получава информация от ретината за дневните модели на светлина и тъмнина.

Хората изпитват постоянно поколение на мелатонин в мозъка си, което намалява значително с 30-годишна възраст. Също така, от юношеството обикновено има калцификации в епифизната жлеза, които се наричат corpora arenacea .

Синтезът на мелатонина се определя частично от околното осветление, благодарение на връзката му с супрахиазматичните ядра на хипоталамуса. Това означава, че колкото по-голямо е осветлението, толкова по-ниско е производството на мелатонин и колкото по-ниско е осветлението, толкова по-голямо е производството на този хормон.

Този факт подчертава важната роля на мелатонин в регулирането на съня на хората, както и важността на осветлението в този процес.

Понастоящем е доказано, че мелатонинът има две основни функции: регулира биологичния часовник и намалява окислението. По същия начин дефицитите на мелатонин обикновено са придружени от симптоми като безсъние или депресия и могат да причинят постепенно ускоряване на стареенето.

Въпреки че мелатонинът е вещество, синтезирано от самия организъм, то може да се наблюдава и при някои храни като овес, череши, царевица, червено вино, домати, картофи, ядки или ориз.

По същия начин, мелатонинът се продава днес в аптеките и парафармации с различни презентации и се използва като алтернатива на лечебни растения или лекарствени средства, отпускани с рецепта, за борба главно с безсъние.

физиология

Епифизната жлеза е структура, която се намира в центъра на малкия мозък, зад третата мозъчна камера. Тази структура съдържа pinealocites, клетки, които генерират индоламини (мелатонин) и вазоактивни пептиди.

По този начин, производството и секрецията на хормона мелатонин се стимулира от влакна на постганглионния нерв на ретината. Тези нерви преминават през ретиноипоталамовия тракт до супрахиазматичното ядро ​​(хипоталамус).

Когато се намират в супрахиазматичното ядро, влакната на постганглионния нерв преминават през горните цервикални ганглии до достигане на епифизната жлеза.

Щом стигнат до епифизата, те стимулират синтеза на мелатонин, поради което тъмнината активира производството на мелатонин, докато светлината потиска секрецията на този хормон.

Въпреки че външната светлина влияе върху производството на мелатонин, този фактор не определя цялостното функциониране на хормона.

Тоест циркадният ритъм на мелатониновата секреция се контролира от ендогенен пейсмейкър, разположен в самия супрахиазматичен ядро, който е независим от външни фактори.

Обаче, светлината на околната среда има способността да повишава или да интензифицира процеса по дозо-зависим начин. Мелатонинът влиза чрез дифузия в кръвния поток, където има пик на концентрация между две и четири сутринта.

Впоследствие количеството на мелатонин в кръвния поток постепенно намалява през останалата част от тъмния период.

От друга страна, мелатонинът също представя физиологични вариации в зависимост от възрастта на човека. До тримесечна възраст човешкият мозък отделя малки количества мелатонин.

Впоследствие, синтезата на хормона се увеличава, достигайки концентрации от около 325 pg / mL през детството. При млади хора нормалната концентрация варира между 10 и 60 pg / mL и по време на стареенето производството на мелатонин постепенно намалява.

Биосинтеза и метаболизъм

Мелатонинът е вещество, което е биосинтезирано от триптофан, незаменима аминокиселина, която идва от храната.

По-специално, триптофанът се превръща директно в мелатонин чрез ензима триптофанхидроксилаза. Впоследствие, това съединение се декарбоксилира и генерира серотонин.

Както споменахме, тъмнината активира невронната система и мотивира производството на невротрансмитерно освобождаване от норепинефрин. Когато норепинефрин се свързва с бета1 адренергичните рецептори на пинеалоцитите, се активира аденил циклаза.

По подобен начин, цикличният АМР се повишава чрез този процес и се стимулира нов синтез на арилалкиламин N-ацилтрансфераза (ензим на синтеза на меланин). И накрая, чрез този ензим серотонинът се превръща в меланин.

По отношение на метаболизма му, мелатонинът е хормон, който се метаболизира в митохондриите и р-хепатоцитите и бързо се превръща в 6-хидроксимелатонин. Впоследствие той се конюгира с глюкуронова киселина и се екскретира с урината.

Фактори, които модулират секрецията на мелатонин

Понастоящем елементите, които могат да модифицират секрецията на мелатонин, могат да бъдат групирани в две различни категории: фактори на околната среда и ендогенни фактори.

Факторите на околната среда се формират основно от фотопериода (сезони на слънчевия цикъл), сезоните на годината и температурата на околната среда.

Що се отнася до ендогенните фактори, както стресът, така и възрастта са елементи, които могат да мотивират намаляване на производството на мелатонин.

По същия начин са установени три различни модела на секреция на мелатонин: тип 1, тип 2 и тип три.

Моделът тип 1 на мелатониновата секреция се наблюдава при хамстери и се характеризира с рязък пик на секреция.

Моделът тип 2 е типичен за плъха албино, както и за хората. В този случай, секрецията се характеризира с постепенно увеличаване до достигане на максималния пик на секреция.

И накрая, в овцете е наблюдавано спиране от тип 3, което се характеризира и с постепенно увеличаване, но се различава от втория за достигане на максимално ниво на секреция и престой за известно време, докато започне да намалява.

фармакокинетика

Мелатонинът е широко бионаличен хормон. Организмът не представя морфологични бариери за тази молекула, така че мелатонинът може бързо да се абсорбира през назалната, оралната или стомашно-чревната лигавица.

По същия начин, мелатонинът е хормон, който се разпределя вътреклетъчно във всички органели. Веднъж приложени, максималното ниво в плазмата се достига между 20 и 30 минути по-късно. Тази концентрация се поддържа за около час и половина и след това бързо намалява с период на полуразпад от 40 минути.

В мозъчното ниво мелатонинът се произвежда в епифизата и действа като ендокринен хормон, тъй като се освобождава в кръвния поток. Мозъчните области на действие на мелатонин са хипокампусът, хипофизната жлеза, хипоталамусът и епифизната жлеза.

От друга страна, мелатонинът се произвежда и в ретината и в стомашно-чревния тракт, където той действа като паракринен хормон. По същия начин, мелатонинът се разпределя в не-неврални области, като например гонадите, червата, кръвоносните съдове и имунните клетки.

функции

Мелатонинът съдържа специфични, насищащи се и обратими рецептори, а местата му на действие засягат предимно циркадни ритми. От друга страна, неевралните рецептори на мелатонина влияят върху репродуктивната функция, а периферните устройства имат различни функции.

Мелатониновите рецептори изглеждат важни в механизмите на учене и паметта на мишки и се предполага, че този хормон може да промени електрофизиологичните процеси, свързани с паметта, като дългосрочно потенциране.

От друга страна, мелатонинът влияе върху имунната система и е свързан със състояния като СПИН, рак, стареене, сърдечно-съдови заболявания, ежедневни промени в ритъма, съня и някои психични разстройства.

Някои клинични проучвания показват, че мелатонинът може също да играе важна роля в развитието на патологии като мигрена и главоболие, тъй като този хормон е добра терапевтична възможност за борба с тях.

От друга страна, доказано е, че мелатонинът намалява увреждането на тъканите, причинено от исхемия, както в мозъка, така и в сърцето.

Накрая, сега е известно, че мелатонинът действа върху имунната система, въпреки че подробностите за неговите ефекти са донякъде объркващи. В този смисъл изглежда, че мелатонинът провокира производството на имуноглобулин и стимулирането на фагоцитите.

По този начин, функциите на мелатонин са многобройни и разнообразни, действайки както на ниво мозък, така и на ниво тяло. Въпреки това, основната функция на този хормон е в регулирането на биологичния часовник.

Медицинска употреба

Многобройните ефекти, които мелатонинът причинява на физическото и мозъчното функциониране на хората, както и способността за извличане на това вещество от определени храни, са мотивирали високо ниво на изследвания за неговата медицинска употреба.

Въпреки това, мелатонинът е одобрен само като лекарство за краткосрочно лечение на безсъние от първа степен при хора над 55-годишна възраст. В този смисъл неотдавнашно проучване показа, че мелатонинът значително увеличава общото време на сън при хора, страдащи от лишаване от сън.

Изследвания за мелатонин

Въпреки че единствената одобрена медицинска употреба на мелатонин е в краткосрочното лечение на първична безсъние, в момента се провеждат многобройни изследвания върху терапевтичните ефекти на това вещество.

По-специално, изследва се ролята на мелатонин като терапевтичен инструмент за невродегенеративни заболявания като болестта на Алцхаймер, болестта на Хънтингтън, болестта на Паркинсон или амиотрофична латерална склероза.

Предполага се, че този хормон може да бъде лекарство, което в бъдеще ще бъде ефективно в борбата с тези патологии, но днес почти няма изследвания, които да предоставят научни доказателства за терапевтичната му полезност.

От друга страна, няколко автори публикуват мелатонин като добро вещество за борба с заблуди при пациенти в напреднала възраст. В някои случаи тази терапевтична полезност вече е доказала своята ефективност.

И накрая, мелатонинът представя други изследвания, малко по-малко проучени, но с добри перспективи за бъдещето.

Един от най-бурните случаи днес е ролята на този хормон като стимулиращо вещество. Някои изследвания показват, че администрирането на мелатонин при пациенти с ADHD намалява времето, необходимо за заспиване.

Други терапевтични области на изследване са главоболие, разстройства на настроението (където е доказано, че са ефективни при лечението на сезонни афективни разстройства), рак, жлъчка, затлъстяване, защита от радиация и шум в ушите.