Fyziologie melatoninu, funkce a lékařské použití

melatonin Je to hormon přítomný u lidí, zvířat, rostlin, hub, bakterií a dokonce i některých řas. Jeho vědecký název je N-cetyl-5-methoxytryptamin a je syntetizován z esenciální aminokyseliny, tryptofanu..

U lidí a zvířat se melatonin vyrábí hlavně v epifýze a je základní látkou pro širokou škálu buněčných, neuroendokrinních a neurofyziologických procesů..

Nejdůležitější funkcí melatoninu je regulace denního spánkového cyklu, proto se v některých případech používá jako léčba poruch spánku..

Jedna z hlavních vlastností této molekuly spočívá v její biosyntéze, která do značné míry závisí na změnách okolního osvětlení.

Charakteristika melatoninu

Melatonin je hormon vylučovaný epifýzou, jejíž objev byl založen v roce 1917. Konkrétně, jeho existence byla zjištěna vyšetřováním, při němž byly pulci krmeny extraktem epifýzy..

Při podávání extraktu epifýzy byl pozorován výskyt tmavých skvrn na kůži zvířat v důsledku kontrakce meláoforos.

Tato látka se nazývala melatonin a byla poprvé izolována čtyřicet jedna let po jejím objevení v roce 1958. O deset let později byla popsána cyklická povaha jeho sekrece a její schopnost navodit spánek..

Melatonin je nyní zvažován neurohormone, který je produkován pinealocytes (typ buňky) epifýzy, mozková struktura, která je lokalizována v diencephalon..

Šišinka vytváří melatonin pod vlivem suprachiasmatického jádra, oblasti hypotalamu, která přijímá informace ze sítnice o denních vzorcích světla a tmy.

Lidé prožívají v mozku konstantní generaci melatoninu, která se výrazně snižuje o 30 let. Podobně, z adolescence kalcifikace v epifýze obvykle nastanou, který být volán corpora arenacea.

Syntéza melatoninu je částečně dána okolním osvětlením, a to díky svému spojení s suprachiasmatickými jádry hypotalamu. To znamená, že čím větší je osvětlení, tím nižší je produkce melatoninu a čím nižší je osvětlení, tím větší je produkce tohoto hormonu..

Tato skutečnost upozorňuje na významnou roli, kterou hraje melatonin v regulaci spánku lidí, stejně jako význam osvětlení v tomto procesu..

V současné době bylo prokázáno, že melatonin má dvě hlavní funkce: regulaci biologických hodin a snížení oxidace. Stejně tak deficity melatoninu jsou obvykle doprovázeny symptomy, jako je nespavost nebo deprese, a mohly by motivovat postupné zrychlení stárnutí..

I když je melatonin látkou syntetizovanou samotným tělem, lze jej pozorovat také v některých potravinách, jako jsou oves, třešně, kukuřice, červené víno, rajčata, brambory, ořechy nebo rýže.

Stejně tak se melatonin prodává dnes v lékárnách a parafarmakách s různou prezentací a používá se jako alternativa k léčivým rostlinám nebo lékům na předpis k boji proti nespavosti..

Fyziologie

Šišinka je struktura, která se nachází ve středu mozečku, za třetí mozkovou komorou. Tato struktura obsahuje pinealocyty, buňky, které generují indolaminy (melatonin) a vazoaktivní peptidy.

Produkce a sekrece hormonu melatoninu je tedy stimulována vlákny postganglionického nervu sítnice. Tyto nervy cestují přes retinohipothalamic trakt k suprachiasmatic jádru (hypothalamus) \ t.

Když jsou v suprachiasmatickém jádru, vlákna postganglionického nervu procházejí přes špičkový krční ganglion až do dosažení epifýzy..

Jakmile se dostanou do epifýzy, stimulují syntézu melatoninu, což je důvod, proč tma aktivuje produkci melatoninu, zatímco světlo inhibuje vylučování tohoto hormonu..

Ačkoli vnější světlo ovlivňuje produkci melatoninu, tento faktor neurčuje celkovou funkci hormonu.

To znamená, že cirkadiánní rytmus sekrece melatoninu je řízen endogenním kardiostimulátorem umístěným v suprachiasmatickém jádru, které je nezávislé na vnějších faktorech..

Nicméně okolní světlo má schopnost zvýšit nebo znovu zesílit proces způsobem závislým na dávce. Melatonin vstupuje difúzí do krevního oběhu, kde má koncentrační vrchol mezi dvěma a čtyřmi ráno.

Následně se množství melatoninu v krevním řečišti během zbytku temnoty postupně snižuje.

Na druhé straně, melatonin také představuje fyziologické variace v závislosti na věku osoby. Až do tří měsíců věku lidský mozek vylučuje malá množství melatoninu.

Následně se zvyšuje syntéza hormonu a dosahuje koncentrace přibližně 325 pg / ml během dětství. U mladých dospělých se normální koncentrace pohybuje mezi 10 a 60 pg / ml a během stárnutí se produkce melatoninu postupně snižuje.

Biosyntéza a metabolismus

Melatonin je látka, která je biosyntetizována z tryptofanu, esenciální aminokyseliny, která pochází z potravin.

Konkrétně je tryptofan konvertován přímo na melatonin prostřednictvím enzymu tryptofanhydroxylázy. Následně je tato sloučenina dekarboxylována a vytváří serotonin.

Jak již bylo zmíněno, temnota aktivuje neuronální systém a motivuje k produkci uvolňování norepinefrinového neurotransmiteru. Když se norepinefrin váže na b1 adrenergní receptory pineallocytů, aktivuje se adenylcykláza.

Podobně je tímto způsobem zvýšen cyklický AMP a je motivována nová syntéza arylalkylamin-N-acyltransferázy (enzymu syntézy melaninu). Nakonec se tímto enzymem serotonin transformuje na melanin.

S ohledem na jeho metabolismus je melatonin hormon, který je metabolizován v mitochondriích a p-hepatocyte citrochromu a rychle přeměněn na 6-hydroxymelatonin. Následně je konjugován s kyselinou glukuronovou a vylučován močí.

Faktory, které modulují sekreci melatoninu

V současné době lze prvky, které jsou schopny modifikovat sekreci melatoninu, rozdělit do dvou různých kategorií: faktory prostředí a endogenní faktory.

Faktory životního prostředí tvoří hlavně fotoperioda (roční období slunečního cyklu), roční období a teplota prostředí..

Pokud jde o endogenní faktory, stres i věk se zdají být prvky, které mohou motivovat ke snížení produkce melatoninu..

Podobně byly stanoveny tři různé vzorce vylučování melatoninu: typ jedna, typ dva a typ tři.

Vzorek sekrece melatoninu typu 1 je pozorován u křečků a je charakterizován prudkým vrcholem sekrece.

Vzorec typu dva je typický pro krysy albínů i pro lidi. V tomto případě je sekrece charakterizována postupným zvyšováním až do dosažení maximálního sekrečního píku.

Konečně byla u ovcí pozorována zastávka typu 3, která je také charakterizována postupným nárůstem, ale liší se od typu dva pro dosažení maximální úrovně sekrece a setrvání po dobu, dokud nezačne klesat..

Farmakokinetika

Melatonin je široce biologicky dostupný hormon. Pro tuto molekulu organismus nepředstavuje morfologické bariéry, takže melatonin může být rychle absorbován nosní, orální nebo gastrointestinální sliznicí..

Podobně je melatonin hormon, který je distribuován intracelulárně ve všech organelách. Po podání je maximální hladina v plazmě dosažena o 20 až 30 minut později. Tato koncentrace se udržuje asi hodinu a půl a pak rychle klesá s poločasem rozpadu 40 minut.

Na úrovni mozku se melatonin produkuje v epifýze a působí jako endokrinní hormon, protože se uvolňuje do krevního oběhu. Mozkové oblasti působení melatoninu jsou hipokampus, hypofýza, hypotalamus a epifýza..

Melatonin je také produkován v sítnici a v gastrointestinálním traktu, kde působí jako parakrinní hormon. Podobně je melatonin distribuován v neuronálních oblastech, jako jsou gonády, střevo, krevní cévy a imunitní buňky..

Funkce

Melatonin obsahuje specifické, saturovatelné a reverzibilní receptory a jeho akční místa ovlivňují hlavně cirkadiánní rytmy. Na druhé straně neneurální receptory melatoninu ovlivňují reprodukční funkci a periferie mají různé funkce.

Receptory melatoninu se zdají být důležité v mechanismech učení a paměti myší a předpokládá se, že tento hormon může měnit elektrofyziologické procesy spojené s pamětí, jako je dlouhodobá potenciace..

Na druhé straně melatonin ovlivňuje imunitní systém a souvisí s podmínkami, jako je AIDS, rakovina, stárnutí, kardiovaskulární onemocnění, denní změny rytmu, spánku a určitých psychiatrických poruch..

Některé klinické studie ukazují, že melatonin může také hrát důležitou roli ve vývoji patologií, jako je migréna a bolesti hlavy, protože tento hormon je dobrou léčebnou možností boje proti nim..

Na druhé straně bylo prokázáno, že melatonin snižuje poškození tkání způsobené ischemií, a to jak v mozku, tak v srdci..

Konečně je nyní známo, že melatonin působí na imunitní systém, i když podrobnosti o jeho účincích jsou poněkud matoucí. V tomto smyslu se zdá, že melatonin způsobuje produkci imunoglobulinu a stimulaci fagocytů.

Funkce melatoninu jsou tedy četné a rozmanité a působí jak na úrovni mozku, tak na úrovni těla. Hlavní funkce tohoto hormonu však spočívá v regulaci biologických hodin.

Lékařské použití

Mnohonásobné účinky, které melatonin způsobuje na fyzickou a mozkovou činnost lidí, stejně jako schopnost extrahovat tuto látku z určitých potravin, motivovaly vysokou úroveň výzkumu o jeho lékařském využití..

Melatonin však byl schválen pouze jako lék pro krátkodobou léčbu nespavosti prvního stupně u lidí starších 55 let. V tomto smyslu nedávná studie ukázala, že melatonin významně zvýšil celkovou dobu spánku u lidí trpících deprivací spánku.

Výzkum melatoninu

Ačkoli jediné schválené lékařské použití melatoninu spočívá v krátkodobé léčbě primární insomnie, v současné době probíhají četné studie terapeutických účinků této látky..

Konkrétně je zkoumána úloha melatoninu jako terapeutického nástroje pro neurodegenerativní onemocnění, jako je Alzheimerova choroba, Huntingtonova choroba, Parkinsonova choroba nebo amyotrofická laterální skleróza..

Předpokládá se, že tento hormon by mohl být lékem, který bude v budoucnu účinný v boji proti těmto patologiím, dnes však téměř žádné studie neposkytují vědecké důkazy o jeho terapeutickém využití..

Na druhou stranu, několik autorů postoupilo melatonin jako dobrou látku pro boj s bludy u starších pacientů. V některých případech se tato terapeutická účinnost již ukázala jako účinná.

Nakonec, melatonin představuje další výzkumné cesty poněkud méně studované, ale s dobrými vyhlídkami do budoucna.

Jedním z nejvýraznějších případů dnes je úloha tohoto hormonu jako stimulující látky. Některé výzkumy ukázaly, že podávání melatoninu subjektům s ADHD zkracuje dobu potřebnou k usnutí.

Dalšími terapeutickými oblastmi výzkumu jsou bolesti hlavy, poruchy nálady (kde bylo prokázáno, že jsou účinné při léčbě sezónních afektivních poruch), rakovina, žluč, obezita, ochrana před zářením a tinnitem..

Odkazy

1. Cardinali DP, Brusco LI, Liberczuk C et al. Použití melatoninu při Alzheimerově chorobě. Neuro Endocrinol Lett 2002; 23: 20-23.

2. Conti A, Conconi S, Hertens E, Skwarlo-Sonta K, Markowska M, Maestroni JM. Důkaz syntézy melatoninu v buňkách myší a lidské kostní dřeně. J. Pineal Re. 2000, 28 (4): 193-202.

3. Poeggeler B, Balzer I, Hardeland R, Lerchl A. Pineal hormon melatonin osciluje také v dinoflagelátu Gonyaulax polyedra. Naturwissenschaften. 1991, 78, 268-9.

4. Reiter RJ, Pablos MI, Agapito TT a kol. Melatonin v kontextu teorie volných radikálů stárnutí. Ann N Y Acad Sci 1996; 786: 362-378.

5. Van Coevorden A, Mockel J, Laurent E. Neuroendokrinní rytmy a spánek u stárnoucích mužů. Am. J. Physiol. 1991, 260: E651-E661.

6. Zhadanova IV, Wurtman RJ, Regan MM a kol. Léčba melatoninem pro nespavost související s věkem. J Clin Endocrinol Metab 2001; 86: 4727-4730.