MELATONINA: BUDOWA CHEMICZNA, FUNKCJA I ZASTOSOWANIA - GEOGRAFÍA - 2025

Melatonina jest obecny hormonu u ludzi, zwierząt, roślin, grzybów, bakterii, a nawet w pewnym glonów. Jej nazwa naukowa to N-cetylo-5-metoksytryptamina i jest syntetyzowana z niezbędnego aminokwasu, tryptofanu.

Melatonina jest dziś uważana za neurohormon wytwarzany przez szyszynki (rodzaj komórki) szyszynki, struktury mózgowej zlokalizowanej w międzymózgowiu. Jego najważniejszą funkcją jest regulacja dobowego cyklu snu, dlatego w niektórych przypadkach stosowany jest w leczeniu zaburzeń snu.

Cząsteczka melatoniny o wzorze chemicznym

Szyszynka wytwarza melatoninę pod wpływem jądra nadskrzyżowaniowego, obszaru podwzgórza, który otrzymuje z siatkówki informacje o codziennych wzorach światła i ciemności.

Charakterystyka melatoniny

Jedną z głównych cech tej cząsteczki jest jej biosynteza, która w dużym stopniu zależy od zmian oświetlenia otoczenia.

Ludzie doświadczają ciągłego wytwarzania melatoniny w mózgu, które znacznie spada do 30 roku życia. Podobnie, od okresu dojrzewania zwykle w szyszynce występują zwapnienia zwane ciałami arenacea.

Syntezę melatoniny częściowo determinuje oświetlenie otoczenia, dzięki połączeniu z jądrem nadskrzyżowaniowym podwzgórza. Oznacza to, że im wyższe światło, tym niższa produkcja melatoniny, a im niższe światło, tym wyższa produkcja tego hormonu.

Fakt ten podkreśla ważną rolę, jaką melatonina odgrywa w regulacji snu ludzi, a także znaczenie oświetlenia w tym procesie.

Obecnie wykazano, że melatonina pełni dwie główne funkcje: reguluje zegar biologiczny i zmniejsza utlenianie. Podobnie deficytom melatoniny zwykle towarzyszą objawy, takie jak bezsenność lub depresja, i mogą one powodować stopniowe przyspieszenie starzenia.

Chociaż melatonina jest substancją syntetyzowaną przez sam organizm, można ją również zaobserwować w niektórych produktach spożywczych, takich jak owies, wiśnie, kukurydza, czerwone wino, pomidory, ziemniaki, orzechy włoskie czy ryż.

Podobnie melatonina jest obecnie sprzedawana w aptekach i parafarmaceutykach w różnych postaciach i jest stosowana jako alternatywa dla roślin leczniczych lub leków na receptę, głównie w walce z bezsennością.

Biosynteza i metabolizm

Melatonina to substancja biosyntetyzująca z tryptofanu, niezbędnego aminokwasu pochodzącego z pożywienia.

Struktura chemiczna tryptofanu

W szczególności tryptofan jest bezpośrednio konwertowany do melatoniny przez enzym tryptofanohydroksylazę. Następnie związek ten ulega dekarboksylacji i wytwarza serotoninę.

Ciemność aktywuje system neuronalny powodując wyrzut neuroprzekaźnika norepinefryny. Kiedy norepinefryna wiąże się z adrenoceptorami b1 na pinealocytach, aktywowana jest cyklaza adenylowa.

Podobnie, poprzez ten proces, cykliczny AMP jest zwiększany i wywoływana jest nowa synteza aryloalkiloaminy N-acylotransferazy (enzym syntezy melaniny). Wreszcie, poprzez ten enzym, serotonina jest przekształcana w melaninę.

Jeśli chodzi o jej metabolizm, melatonina jest hormonem, który jest metabolizowany w mitochondriach i cytchromie p w hepatocytach i jest szybko przekształcany do 6-hydroksymelatoniny. Później jest sprzężony z kwasem glukuronowym i wydalany z moczem.

Melatonina, szyszynka i światło

Kiedy do oczu wpada światło słoneczne, produkcja melatoniny w szyszynce zostaje zahamowana, a wytwarzane hormony nie pozwalają nam zasnąć. Z kolei, gdy do oczu nie dociera światło, w szyszynce wytwarzana jest melatonina i człowiek ulega zmęczeniu. Srruhh

Szyszynka to struktura znajdująca się w centrum móżdżku, za trzecią komorą mózgową. Ta struktura zawiera pinealocyty, komórki wytwarzające indolaminy (melatoninę) i peptydy wazoaktywne.

Zatem produkcja i wydzielanie hormonu melatoniny jest stymulowane przez włókna nerwu postganglionowego siatkówki. Nerwy te przemieszczają się drogą siatkówkowo-podwzgórzową do jądra nadskrzyżowaniowego (podwzgórza).

Znajdujące się w jądrze nadskrzyżowaniowym włókna nerwu postganglionowego przechodzą przez zwoj szyjny górny, docierając do szyszynki.

Po dotarciu do szyszynki stymulują syntezę melatoniny, dlatego ciemność aktywuje produkcję melatoniny, a światło hamuje wydzielanie tego hormonu.

Chociaż światło zewnętrzne wpływa na produkcję melatoniny, czynnik ten nie determinuje ogólnej funkcji hormonu. Oznacza to, że dobowy rytm wydzielania melatoniny jest kontrolowany przez endogenny rozrusznik umieszczony w samym jądrze nadskrzyżowaniowym, który jest niezależny od czynników zewnętrznych.

Jednak światło otoczenia może zwiększać lub spowalniać proces w sposób zależny od dawki. Melatonina dostaje się do krwiobiegu poprzez dyfuzję, gdzie osiąga szczyt między drugą a czwartą rano.

Następnie ilość melatoniny we krwi stopniowo spada w pozostałej części ciemnego okresu.

Wariacje fizjologiczne

Z drugiej strony melatonina wykazuje również fizjologiczne różnice w zależności od wieku osoby. Do trzech miesięcy życia ludzki mózg wydziela niewielkie ilości melatoniny.

Następnie synteza hormonu wzrasta, osiągając w dzieciństwie stężenie około 325 pg / ml. U młodych dorosłych normalne stężenie wynosi od 10 do 60 pg / ml, a podczas starzenia produkcja melatoniny stopniowo spada.

Czynniki modulujące wydzielanie melatoniny

Wejście światła do SCN zapobiega wytwarzaniu melatoniny przez szyszynkę i odwrotnie, produkcja i wydzielanie melatoniny wzrasta w okresie ciemności. Zhiqiang Ma, Yang Yang, Chongxi Fan, Jing Han, Dongjin Wang, Shouyin Di, Wei Hu, Dong Liu, Xiaofei Li, Russel J. Reiter i Xiaolong Yan

Obecnie elementy, które mogą modyfikować wydzielanie melatoniny, można podzielić na dwie różne kategorie: czynniki środowiskowe i czynniki endogenne.

Czynniki środowiskowe

Czynniki środowiskowe są kształtowane głównie przez fotoperiod (pory cyklu słonecznego), pory roku i temperatura otoczenia.

Czynniki endogeniczne

Jeśli chodzi o czynniki endogenne, zarówno stres, jak i wiek wydają się być elementami, które mogą motywować do zmniejszenia produkcji melatoniny.

Wzorce zwolnień

Podobnie ustalono trzy różne wzorce wydzielania melatoniny: typ pierwszy, typ drugi i typ trzeci.

Wzorzec wydzielania melatoniny typu 1 jest widoczny u chomików i charakteryzuje się ostrym wzrostem wydzielania.

Wzorzec typu drugiego jest typowy dla szczurów albinosów, a także dla ludzi. W tym przypadku wydzielanie charakteryzuje się stopniowym wzrostem, aż do osiągnięcia maksymalnego piku wydzielania.

Wreszcie u owiec zaobserwowano zatrzymanie typu trzeciego, które również charakteryzuje się stopniowym wzrostem, ale różni się od typu drugiego osiągnięciem maksymalnego poziomu wydzielania i utrzymaniem się przez pewien czas, aż zacznie spadać.

Farmakokinetyka

Melatonina jest hormonem o szerokiej biodostępności. Organizm nie ma barier morfologicznych dla tej cząsteczki, więc melatonina może być szybko wchłaniana przez błonę śluzową nosa, jamy ustnej lub przewodu pokarmowego.

Podobnie melatonina jest hormonem rozprowadzanym wewnątrzkomórkowo we wszystkich organellach. Po podaniu maksymalne stężenie w osoczu osiągane jest po 20-30 minutach. To stężenie utrzymuje się przez około półtorej godziny, a następnie szybko spada z okresem półtrwania wynoszącym 40 minut.

Na poziomie mózgu melatonina jest wytwarzana w szyszynce i działa jako hormon endokrynologiczny, ponieważ jest uwalniana do krwiobiegu. Obszary mózgu, w których działa melatonina, to hipokamp, ​​przysadka mózgowa, podwzgórze i szyszynka.

Szyszynka. Nephron

Z drugiej strony melatonina jest również wytwarzana w siatkówce oka oraz w przewodzie pokarmowym, gdzie działa jako hormon parakrynny. Podobnie melatonina jest rozprowadzana przez regiony nieneuronalne, takie jak gonady, jelita, naczynia krwionośne i komórki odpornościowe.

cechy

Główną funkcją tego hormonu jest regulacja zegara biologicznego.

Pamięć i uczenie się

Wydaje się, że receptory melatoniny odgrywają ważną rolę w mechanizmach uczenia się i pamięci myszy; hormon ten może zmieniać procesy elektrofizjologiczne związane z pamięcią, takie jak długotrwałe wzmocnienie.

Układ odpornościowy

Z drugiej strony melatonina wpływa na układ odpornościowy i jest związana ze stanami, takimi jak AIDS, rak, starzenie się, choroby sercowo-naczyniowe, codzienne zmiany rytmu, sen i niektóre zaburzenia psychiczne.

Rozwój patologii

Niektóre badania kliniczne wskazują, że melatonina może również odgrywać ważną rolę w rozwoju patologii, takich jak migreny i bóle głowy, ponieważ ten hormon jest dobrą opcją terapeutyczną do ich zwalczania.

Z drugiej strony wykazano, że melatonina zmniejsza uszkodzenia tkanek spowodowane niedokrwieniem, zarówno w mózgu, jak iw sercu.

Zastosowanie medyczne

Wielorakie skutki, jakie melatonina wywiera na fizyczne i mózgowe funkcjonowanie ludzi, a także zdolność do ekstrakcji tej substancji z niektórych pokarmów zmotywowały wysoki stopień badań nad jej medycznym zastosowaniem.

Jednak melatonina została zatwierdzona tylko jako lek do krótkotrwałego leczenia bezsenności pierwotnej u osób powyżej 55 roku życia. W tym sensie ostatnie badanie wykazało, że melatonina znacząco wydłuża całkowity czas snu u osób, które cierpiały na brak snu.

Badania nad melatoniną

Chociaż jedynym zatwierdzonym zastosowaniem medycznym melatoniny jest krótkotrwałe leczenie bezsenności pierwotnej, obecnie trwają liczne badania dotyczące terapeutycznego działania tej substancji.

W szczególności badana jest rola melatoniny jako narzędzia terapeutycznego w chorobach neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera, pląsawica Huntingtona, choroba Parkinsona czy stwardnienie zanikowe boczne.

Hormon ten mógłby stanowić lek, który w przyszłości będzie skuteczny w walce z tymi patologiami, jednak dziś prawie nie ma prac, które dostarczają naukowych dowodów na jego terapeutyczną przydatność.

Z drugiej strony, kilku autorów bada melatoninę jako dobrą substancję do zwalczania urojeń u starszych pacjentów. W niektórych przypadkach wykazano już, że ta użyteczność terapeutyczna jest skuteczna.

Wreszcie melatonina przedstawia inne ścieżki badawcze, które są nieco mniej zbadane, ale mają dobre perspektywy na przyszłość. Jednym z najpopularniejszych obecnie przypadków jest rola tego hormonu jako substancji stymulującej. Badania wykazały, że podawanie melatoniny osobom z ADHD skraca czas zasypiania.

Inne terapeutyczne obszary badań to bóle głowy, zaburzenia nastroju (w przypadku których wykazano skuteczność w leczeniu sezonowych zaburzeń afektywnych), rak, żółć, otyłość, ochrona przed promieniowaniem i szum w uszach.

Bibliografia

1. Cardinali DP, Brusco LI, Liberczuk C i wsp. Zastosowanie melatoniny w chorobie Alzheimera. Neuro Endocrinol Lett 2002; 23: 20-23.
2. Conti A, Conconi S, Hertens E, Skwarlo-Sonta K, Markowska M, Maestroni JM. Dowody na syntezę melatoniny w mysich i ludzkich komórkach szpiku kostnego. J Pineal Re. 2000; 28 (4): 193–202.
3. Poeggeler B, Balzer I, Hardeland R, Lerchl A. Szyszynka hormon melatonina oscyluje również w Dinoflagellate Gonyaulax polyedra. Naturwissenschaften. 1991; 78, 268-9.
4. Reiter RJ, Pablos MI, Agapito TT i wsp. Melatonina w kontekście teorii starzenia się wolnych rodników. Ann NY Acad Sci 1996; 786: 362-378.
5. Van Coevorden A, Mockel J, Laurent E.Rytmy neuroendokrynne i sen u starzejących się mężczyzn. Jestem J Physiol. 1991; 260: E651-E661.
6. Zhadanova IV, Wurtman RJ, Regan MM i wsp. Leczenie melatoniny na bezsenność związaną z wiekiem. J Clin Endocrinol Metab 2001; 86: 4727-4730.