Физиология на мелатонина, функции и медицинска употреба

на мелатонин Това 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 е в нейната биосинтеза, която зависи до голяма степен от промените в околната 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 пинеалоцити (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. По същия начин, от юношеството обикновено се появяват калцификации в епифизата, 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 осветяването, толкова по-ниска 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 мотивират 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 лечебните растения или лекарствените продукти, 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 пинеалоцити, клетки, които генерират индоламини (мелатонин) и вазоактивни пептиди.

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

Когато са в супрахиазматичното ядро, влакната на постганглионния нерв преминават през горния цервикален ганглий до достигане на епифизната жлеза..

Щом стигнат до епифизната жлеза, те стимулират синтеза на мелатонин, причината тъмнината да 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.

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

Обаче, околното осветление 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 кръвта постепенно намалява през останалата част от мрака.

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

Впоследствие, синтеза 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 беше споменато, тъмнината активира невронната система и мотивира производството на невротрансмитерно освобождаване на норепинефрин. Когато норепинефрин се свързва с b1 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 цитохрома на 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..

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

По отношение на 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 модели на секреция на мелатонин: тип 1, тип две 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 също се характеризира с постепенно нарастване, 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 да се абсорбира бързо 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 епифизната жлеза и действа като ендокринен хормон, тъй като се освобождава в кръвния поток. Мозъчните области на действие на мелатонина са хипокампа, хипофизната жлеза, хипоталамуса 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 региони като гонадите, червата, кръвоносните съдове и имунните клетки..

функции

Мелатонинът съдържа специфични, насищащи 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 памет на мишки, и се предполага, че този хормон може да промени електрофизиологичните процеси, свързани с паметта, като например дълготрайно потенциране..

От друга страна, мелатонинът влияе върху имунната система и е свързан със състояния като СПИН, рак, стареене, сърдечносъдови 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, мелатонинът предизвиква производството на имуноглобулин и стимулирането на фагоцитите.

Така функциите на мелатонина 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 е мотивирало 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 неговата терапевтична 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 изследователски пътища 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 прилагането на мелатонин при пациенти с ADHD намалява времето, необходимо за заспиване.

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

препратки

1. Cardinali DP, Brusco LI, Liberczuk C et al. Използването на мелатонин при болестта на Алцхаймер. Neuro Endocrinol Lett 2002; 23: 20-23.

2. Conti A, Conconi S, Hertens E, Skwarlo-Sonta K, Markowska M, Maestroni JM. Доказателства за синтеза на мелатонин в миши и човешки клетки от костен мозък. J Pineal Re. 2000; 28 (4): 193-202.

3. Poeggeler B, Balzer I, Hardeland R, Lerchl A. Пинеалният хормон мелатонин осцилира и в динофлагелата Gonyaulax polyedra. Naturwissenschaften. 1991; 78, 268-9.

4. Reiter RJ, Pablos MI, Agapito TT et al. Мелатонин в контекста на теорията за остаряването на свободните радикали. Ann N Y Acad Sci 1996; 786: 362-378.

5. Ван Коеворден А, Мокел Й, Лоран Е. Невроендокринни ритми и сън при възрастни мъже. Am J Physiol. 1991; 260: E651-E661.

6. Zhadanova IV, Wurtman RJ, Regan MM et al. Мелатониново лечение на свързана с възрастта безсъние. J Clin Endocrinol Metab 2001; 86: 4727-4730.