Melatonin: Fysiologi, funktioner och medicinsk användning

Melatonin är ett hormon närvarande i människor, djur, växter, svampar, bakterier och även vissa alger. Dess vetenskapliga namn är N-cetyl-5-metoxytryptamin och syntetiseras från en essentiell aminosyra, tryptofan.

Hos människor och djur produceras melatonin huvudsakligen i tallkörteln och är en grundämne för en mängd olika cellulära, neuroendokrina och neurofysiologiska processer.

Den viktigaste funktionen av melatonin ligger i regleringen av den dagliga sömncykeln, varför den används i vissa fall som en behandling för sömnstörningar.

En av de viktigaste egenskaperna hos denna molekyl ligger i dess biosyntes, som i stor utsträckning beror på förändringar i omgivande belysning.

Karakteristik av melatonin

Melatonin är ett hormon utsöndrat av tallkörteln, vars upptäckt grundades 1917. Specifikt upptäcktes dess existens genom en undersökning där tadpoles matades med ett extrakt av tallkörteln.

Vid administrering av extraktet av tallkörteln sågs utseendet på mörka fläckar på djuren hos djuren på grund av sammandragningen av meláforerna.

Detta ämne kallades melatonin och isolerades för första gången en och ettta år efter dess upptäckt 1958. Cirka tio år senare beskrevs dess cykliska natur och dess förmåga att framkalla sömn.

Melatonin anses nu vara en neurohormon som produceras av pinealocyterna (en celltyp) av tallkörteln, en hjärnstruktur som ligger i diencephalonen.

Pinealkirteln genererar melatonin under påverkan av den suprachiasmatiska kärnan, en region av hypotalamus som tar emot information från näthinnan om de dagliga mönster av ljus och mörker.

Människor upplever en konstant generation av melatonin i hjärnan, vilket minskar markant vid 30 års ålder. På samma sätt från tonåren finns det vanligen kalcifiering i tallkörteln, som kallas corpora arenacea .

Syntesen av melatonin bestäms delvis av omgivande belysning tack vare dess samband med hypotalamusens suprachiasmatiska kärnor. Det är ju desto större belysningen är, desto lägre produktion av melatonin och desto lägre belysningen är desto större produktion av detta hormon.

Detta faktum framhäver den viktiga roll som melatonin spelar för regleringen av människors sömn, liksom betydelsen av belysning i denna process.

För närvarande har det visat sig att melatonin har två huvudfunktioner: reglera den biologiska klockan och minska oxidationen. På samma sätt åtföljs melatoninunderskott oftast av symtom som sömnlöshet eller depression, och kan orsaka en gradvis acceleration av åldrandet.

Även om melatonin är ett ämne som syntetiseras av själva kroppen, kan det också observeras i vissa livsmedel som havre, körsbär, majs, rött vin, tomater, potatis, nötter eller ris.

På samma sätt säljs melatonin idag i apotek och parafarmacies med olika presentationer och används som ett alternativ till medicinska växter eller receptbelagda läkemedel för att bekämpa, huvudsakligen sömnlöshet.

fysiologi

Pinealkörteln är en struktur som ligger i mitten av cerebellum bakom den tredje hjärnkammaren. Denna struktur innehåller pinealociter, celler som genererar indolaminer (melatonin) och vasoaktiva peptider.

Således stimuleras produktionen och utsöndringen av hormonet melatonin genom fibrer i näthinnans postganglioniska nerv. Dessa nerver reser genom retinohipotalamuskanalen till den suprachiasmatiska kärnan (hypotalamus).

När de befinner sig i den suprachiasmatiska kärnan, passerar fibrerna i den postganglioniska nerven genom de överlägsna cervikala ganglierna tills de når pinealkörteln.

När de når pinealkörteln stimulerar de melatoninsyntes, varför mörkret aktiverar produktionen av melatonin medan ljus hämmar utsöndringen av detta hormon.

Även om yttre ljus påverkar produktionen av melatonin, bestämmer denna faktor inte hormons övergripande funktion.

Det vill säga, den cirkadiska rytmen av melatoninsekretion styrs av en endogen pacemaker som ligger i den suprachiasmatiska kärnan i sig, vilket är oberoende av yttre faktorer.

Emellertid har omgivande ljus förmågan att öka eller återintegrera processen på ett dosberoende sätt. Melatonin går genom diffusion i blodet, där den har en koncentrationstopp mellan två och fyra på morgonen.

Därefter minskar mängden melatonin i blodet gradvis under resten av den mörka perioden.

Å andra sidan presenterar melatonin också fysiologiska variationer beroende på åldern hos personen. Upp till tre månaders ålder utsöndrar den mänskliga hjärnan små mängder melatonin.

Därefter ökar syntesen av hormonet och når koncentrationer på ca 325 pg / ml under barndomen. Hos unga vuxna varierar den normala koncentrationen mellan 10 och 60 pg / ml och under åldring minskar produktionen av melatonin gradvis.

Biosyntes och metabolism

Melatonin är ett ämne som biosyntesiseras från tryptofan, en essentiell aminosyra som kommer från mat.

Specifikt omvandlas tryptofan direkt till melatonin genom enzymet tryptofanhydroxylas. Därefter dekarboxyleras denna förening och genererar serotonin.

Som nämnts aktiverar mörkret nervsystemet och motiverar produktionen av en neurotransmittor-norepinefrinavladdning. När norepinefrin binder till beta1-adrenerga receptorer av pinealocyter aktiveras adenylcyklas.

På samma sätt ökas cyklisk AMP med denna process och en ny syntes av arylalkylamin-N-acyltransferas (enzym av melaninsyntes) motiveras. Slutligen omvandlas serotonin till melanin genom detta enzym.

Med avseende på dess metabolism är melatonin ett hormon som metaboliseras i mitokondrier och p-hepatocyt och omvandlas snabbt till 6-hydroxymelatonin. Därefter konjugeras den med glukuronsyra och utsöndras i urinen.

Faktorer som modulerar melatoninsekretion

För närvarande kan de element som kan modifiera utsöndringen av melatonin grupperas i två olika kategorier: miljöfaktorer och endogena faktorer.

Miljöfaktorerna bildas huvudsakligen av fotoperioden (årstiderna för solcykeln), årstiderna och miljötemperaturen.

När det gäller de endogena faktorerna verkar både stress och ålder vara element som kan motivera en minskning av produktionen av melatonin.

På samma sätt har tre olika mönster av melatoninsekretion etablerats: typ ett, typ två och typ tre.

Det typiska mönstret av melatoninsekretion observeras i hamstrar och kännetecknas av en abrupt topp av utsöndring.

Typ två mönstret är typiskt för albino råttan, såväl som människor. I detta fall kännetecknas sekretionen av en gradvis ökning tills den når maximal utsöndringstopp.

Slutligen har typ 3-stoppet observerats hos får, det karakteriseras också av en gradvis ökning men det skiljer sig från typ två för att uppnå en maximal utsöndringsnivå och stanna en tid tills den börjar minska.

farmakokinetik

Melatonin är ett allmänt biologiskt tillgängligt hormon. Organismen presenterar inte morfologiska barriärer för denna molekyl, så att melatonin snabbt kan absorberas genom nasala, orala eller gastrointestinala slemhinna.

Likaså är melatonin ett hormon som distribueras intracellulärt i alla organeller. När en gång administrerats nås maximal nivå i plasma mellan 20 och 30 minuter senare. Denna koncentration bibehålls i ungefär en och en halv timme och sjunker därefter snabbt med halveringstiden på 40 minuter.

På hjärnnivå produceras melatonin i pinealkörteln och verkar som ett hormon för endokrina, eftersom det släpps ut i blodomloppet. Hjärnområdena av melatoninverkan är hippocampus, hypofysen, hypotalamusen och pinealkörteln.

Å andra sidan produceras melatonin också i näthinnan och i mag-tarmkanalen, där det verkar som ett parakrinhormon. På liknande sätt fördelas melatonin i icke-neurala regioner, såsom gonaderna, tarmarna, blodkärlen och immuncellerna.

funktioner

Melatonin innehåller specifika, mättade och reversibla receptorer, och dess verkningsställen påverkar huvudsakligen cirkadiska rytmer. Å andra sidan påverkar nonneurala melatoninreceptorer reproduktiv funktion och kringutrustning har olika funktioner.

Melatoninreceptorer förefaller vara viktiga i mekanismerna för att lära och minnas hos möss, och det är postulerat att detta hormon kan förändra elektrofysiologiska processer associerade med minne, såsom långsiktig potentiering.

Å andra sidan påverkar melatonin immunsystemet och är relaterat till tillstånd som aids, cancer, åldrande, hjärt-kärlsjukdomar, dagliga förändringar i rytmen, sömn och vissa psykiatriska störningar.

Vissa kliniska studier tyder på att melatonin också kan spela en viktig roll vid utvecklingen av patologier som migrän och huvudvärk, eftersom detta hormon är ett bra terapeutiskt alternativ att bekämpa dem.

Å andra sidan har det visat sig att melatonin minskar vävnadsskador orsakad av ischemi, både i hjärnan och i hjärtat.

Slutligen är det nu känt att melatonin verkar på immunsystemet, även om detaljerna om dess effekter är något förvirrande. I detta avseende verkar melatonin provocera produktionen av immunoglobulin och stimuleringen av fagocyter.

Således är melatonins funktioner många och varierade, både på hjärnnivå och på kroppsnivå. Men det här hormonets huvudsakliga funktion ligger i reglering av den biologiska klockan.

Medicinsk användning

De multipla effekter som melatonin orsakar på människors fysiska och cerebrala funktion, liksom förmågan att extrahera detta ämne från vissa livsmedel, har motiverat en hög nivå av forskning om medicinsk användning.

Melatonin har emellertid bara godkänts som läkemedel för kortvarig behandling av första gradens sömnlöshet hos personer över 55 år. I den meningen visade en ny studie att melatonin ökade betydligt den totala sömntiden hos personer som lider av sömnberövande.

Forskning om melatonin

Även om den enda godkända medicinsk användningen för melatonin ligger i den kortvariga behandlingen av primär sömnlöshet, är flera undersökningar av substansens terapeutiska effekter pågår.

Specifikt undersöks rollen av melatonin som ett terapeutiskt verktyg för neurodegenerativa sjukdomar, såsom Alzheimers sjukdom, Huntingtons sjukdom, Parkinsons sjukdom eller amyotrofisk lateralskleros.

Det är postulerat att detta hormon kan vara ett läkemedel som i framtiden kommer att vara effektivt för att bekämpa dessa patologier, men idag finns det knappast några studier som ger vetenskapliga bevis på dess terapeutiska användbarhet.

Å andra sidan postar flera författare melatonin som en bra substans för att bekämpa vanföreställningar hos äldre patienter. I vissa fall har detta terapeutiska verktyg redan visat sig vara effektivt.

Slutligen presenterar melatonin andra forskningsvägar något mindre studerade men med goda framtidsutsikter.

Ett av de mest blomstrande fallen idag är det här hormons roll som stimulerande ämne. Vissa undersökningar har visat att administrationen av melatonin till patienter med ADHD minskar den tid som behövs för att somna.

Andra terapeutiska forskningsområden är huvudvärk, humörsjukdomar (där det har visat sig vara effektivt vid behandling av säsongsbunden affectiv sjukdom), cancer, gall, fetma, skydd mot strålning och tinnitus.