Фізіологія мелатоніну, функції та медичне застосування

The мелатонін Це гормон, який присутня у людей, тварин, рослин, грибів, бактерій і навіть деяких водоростей. Його наукова назва N-цетил-5-метокситриптамин і синтезується з незамінної амінокислоти триптофану.

У людей і тварин мелатонін виробляється переважно в шишкоподібній залозі і є основною речовиною для широкого спектру клітинних, нейроендокринних і нейрофізіологічних процесів..

Найважливіша функція мелатоніну полягає в регулюванні щоденного циклу сну, тому його застосовують у деяких випадках як лікування розладів сну..

Однією з основних характеристик цієї молекули є її біосинтез, який значною мірою залежить від змін зовнішнього освітлення.

Характеристики мелатоніну

Мелатонін - гормон, що виділяється шишкоподібною залозою, відкриття якої було встановлено в 1917 році. Зокрема, його існування було виявлено за допомогою дослідження, в якому головоломки отримували екстракт епіфіза..

При введенні екстракту шишкоподібної залози спостерігалося поява темних плям на шкірі тварин через скорочення мелофороса..

Цю речовину називали мелатоніном і вперше виділили за сорок один рік після свого відкриття в 1958 році. Близько десяти років потому була описана циклічна природа її секреції та її здатність викликати сон..

Мелатонін тепер вважається нейрогормоном, який виробляється шишкоподібним каналом (типу клітини) шишкоподібної залози, структурою мозку, що знаходиться в проміжному мозку..

Епіфіз генерує мелатонін під впливом супрахіазматичного ядра, області гіпоталамуса, який отримує інформацію від сітківки про щоденні закономірності світла і темряви..

Люди відчувають постійну генерацію мелатоніну в мозку, що помітно зменшується до 30 років. Аналогічно, від підліткового віку зазвичай відбуваються кальцифікати в епіфізах, які називаються corpora arenacea.

Синтез мелатоніну частково визначається навколишнім освітленням, завдяки його зв'язку з супрахіазматичними ядрами гіпоталамуса. Тобто, чим більше освітлення, тим менше виробництво мелатоніну і чим нижче освітлення, тим більше виробництво цього гормону.

Цей факт підкреслює важливу роль мелатоніну в регулюванні сну людей, а також важливості освітлення в цьому процесі..

В даний час було показано, що мелатонін має дві основні функції: регулювати біологічний годинник і зменшувати окислення. Крім того, дефіцит мелатоніну зазвичай супроводжується симптомами, такими як безсоння або депресія, і може стимулювати поступове прискорення старіння..

Хоча мелатонін є речовиною, синтезованою самим організмом, його також можна спостерігати в деяких харчових продуктах, таких як овес, вишня, кукурудза, червоне вино, помідори, картопля, горіхи або рис.

Крім того, мелатонін продається сьогодні в аптеках і парафармаціях з різними презентаціями і використовується як альтернатива лікарським рослинам або рецептурним препаратам для боротьби, головним чином, з безсонням..

Фізіологія

Шишкоподібна залоза - це структура, яка розташована в центрі мозочка, за третім мозковим шлуночком. У цій структурі є пінеалоцити, клітини, які генерують індоламіни (мелатонін) і вазоактивні пептиди.

Таким чином, виробництво і секреція гормону мелатоніну стимулюється волокнами постгангліонарного нерва сітківки. Ці нерви проходять через ретіногіпоталамічний тракт до супрахіазматичного ядра (гіпоталамус).

Коли вони знаходяться в супрахіазматичному ядрі, волокна постгангліонарного нерва проходять через верхній шийний ганглій до досягнення шишкової залози..

Як тільки вони досягають шишкоподібної залози, вони стимулюють синтез мелатоніну, тому чому темрява активізує виробництво мелатоніну, а світло гальмує секрецію цього гормону..

Хоча зовнішнє світло впливає на вироблення мелатоніну, цей фактор не визначає загального функціонування гормону.

Тобто циркадний ритм секреції мелатоніну контролюється ендогенним кардіостимулятором, розташованим у самому супрахіазматичному ядрі, який не залежить від зовнішніх факторів..

Однак навколишнє світло має здатність збільшувати або повторно інтенсифікувати процес залежним від дози способом. Мелатонін потрапляє шляхом дифузії в кров, де він має пік концентрації між двома і чотирма ранком.

Згодом кількість мелатоніну в крові поступово зменшується протягом решти періоду темряви.

З іншого боку, мелатонін також має фізіологічні відмінності в залежності від віку людини. До трьох місяців людський мозок виділяє невеликі кількості мелатоніну.

Згодом синтез гормону збільшується, досягаючи концентрацій близько 325 пг / мл протягом дитинства. У молодих людей нормальна концентрація становить від 10 до 60 пг / мл, а у процесі старіння виробництво мелатоніну поступово зменшується.

Біосинтез і метаболізм

Мелатонін є речовиною, яка біосинтезується з триптофану, незамінної амінокислоти, що походить з їжі.

Зокрема, триптофан перетворюється безпосередньо в мелатонін через фермент триптофангидроксилазу. Згодом це з'єднання декарбоксилируют і генерує серотонін.

Як згадувалося, темрява активізує нейрональну систему і мотивує виробництво нейромедіаторного вивільнення норадреналіну. Коли норепінефрин зв'язується з адренорецепторами b1 бінаноцитів, активується аденілциклаза.

Цим процесом також збільшується циклічний АМФ і мотивується новий синтез арилалкиламинового N-ацилтрансферази (фермент синтезу меланіну). Нарешті, через цей фермент серотонін перетворюється на меланін.

Що стосується його метаболізму, мелатонін є гормоном, який метаболізується в мітохондріях і цитохромі р-гепатоцитів і швидко перетворюється в 6-гідроксимелатонін. Згодом вона конъюгирована з глюкуроновою кислотою і виводиться з сечею.

Фактори, які модулюють секрецію мелатоніну

В даний час елементи, які здатні модифікувати секрецію мелатоніну, можуть бути згруповані в дві різні категорії: фактори навколишнього середовища і ендогенні фактори.

Фактори навколишнього середовища в основному утворені фотоперіодом (сезонами сонячного циклу), сезонами року та температурою навколишнього середовища..

Що стосується ендогенних факторів, як стрес, так і вік, здається, є елементами, які можуть мотивувати скорочення виробництва мелатоніну.

Крім того, встановлено три різні моделі секреції мелатоніну: тип 1, тип 2 і тип три.

Характер типу секреції мелатоніну спостерігається у хом'яків і характеризується різким піком секреції.

Модель типу 2 типова для щурів альбіноса, а також для людей. У цьому випадку секреція характеризується поступовим збільшенням до досягнення максимального піку секреції.

Нарешті, зупинка типу три спостерігається у овець, вона також характеризується поступовим збільшенням, але вона відрізняється від другого типу для досягнення максимального рівня секреції і перебування на деякий час, поки вона не почне зменшуватися..

Фармакокінетика

Мелатонін є широко доступним гормоном. Організм не представляє морфологічних бар'єрів для цієї молекули, так що мелатонін може швидко всмоктуватися через слизову оболонку носа, перорально або шлунково-кишкового тракту..

Крім того, мелатонін є гормоном, який розподіляється внутрішньоклітинно у всіх органелах. Після введення максимальний рівень в плазмі досягається між 20 і 30 хвилинами пізніше. Цю концентрацію підтримують протягом приблизно півтора години, а потім швидко знижується з періодом напіврозпаду 40 хвилин.

На рівні головного мозку мелатонін виробляється в шишкоподібній залозі і діє як ендокринний гормон, оскільки він викидається в кров. У ділянках головного мозку дії мелатоніну знаходяться гіпокамп, гіпофіз, гіпоталамус і епіфіз.

З іншого боку, мелатонін також продукується в сітківці і в шлунково-кишковому тракті, місцях, де він діє як паракринний гормон. Аналогічно, мелатонін поширюється в ненейронних регіонах, таких як гонади, кишечник, судини і імунні клітини..

Функції

Мелатонін містить специфічні, насичувані і оборотні рецептори, а ділянки його дії переважно впливають на циркадні ритми. З іншого боку, ненурові рецептори мелатоніну впливають на репродуктивну функцію, а периферія має різні функції.

Рецептори мелатоніну є важливими в механізмах навчання і пам'яті мишей, і припускається, що цей гормон може змінювати електрофізіологічні процеси, пов'язані з пам'яттю, такі як тривале потенціювання.

З іншого боку, мелатонін впливає на імунну систему і пов'язаний з такими станами, як СНІД, рак, старіння, серцево-судинні захворювання, щоденні зміни ритму, сон і деякі психічні розлади..

Деякі клінічні дослідження показують, що мелатонін також може відігравати важливу роль у розвитку патологій, таких як мігрень і головний біль, оскільки цей гормон є хорошим терапевтичним варіантом для боротьби з ними..

З іншого боку, було доведено, що мелатонін зменшує пошкодження тканин, викликаних ішемією, як у мозку, так і в серці.

Нарешті, зараз відомо, що мелатонін діє на імунну систему, хоча деталі про її наслідки дещо заплутані. У цьому сенсі мелатонін, як видається, викликає вироблення імуноглобуліну і стимуляцію фагоцитів.

Таким чином, функції мелатоніну багато і різноманітні, діючи як на рівні мозку, так і на рівні тіла. Однак основна функція цього гормону полягає в регуляції біологічного годинника.

Медичне використання

Численні ефекти, які викликає мелатонін на фізичне і церебральне функціонування людей, а також здатність витягувати цю речовину з певних харчових продуктів мотивує високий рівень досліджень щодо його медичного застосування.

Однак мелатонін був схвалений лише як препарат для короткочасного лікування безсоння першого ступеня у людей старше 55 років. У цьому сенсі недавнє дослідження показало, що мелатонін значно збільшив загальний час сну у людей, які страждають від позбавлення сну.

Дослідження про мелатонін

Хоча єдиним затвердженим медикаментозним застосуванням мелатоніну є короткочасне лікування первинної безсоння, в даний час проводяться багаторазові дослідження терапевтичних ефектів цієї речовини..

Зокрема, досліджено роль мелатоніну як терапевтичного засобу для нейродегенеративних захворювань, таких як хвороба Альцгеймера, хвороба Хантінгтона, хвороба Паркінсона або аміотрофічний бічний склероз..

Постулюється, що цей гормон може бути лікарським засобом, який в майбутньому буде ефективним у боротьбі з цими патологіями, однак сьогодні практично немає досліджень, які б давали наукові докази його терапевтичної корисності..

З іншого боку, кілька авторів публікують мелатонін як хороше речовина для боротьби з мареннями у літніх пацієнтів. У деяких випадках ця терапевтична корисність вже виявилася ефективною.

Нарешті, мелатонін представляє інші дослідницькі шляхи дещо менш вивчені, але з хорошими перспективами.

Одним з найбільш бурхливих випадків сьогодні є роль цього гормону як стимулюючої речовини. Деякі дослідження показали, що введення мелатоніну суб'єктам з СДУГ зменшує час, необхідний для засипання.

Іншими терапевтичними напрямками дослідження є головний біль, розлади настрою (де він показав свою ефективність при лікуванні сезонних афективних розладів), рак, жовч, ожиріння, захист від радіації і шум у вухах..

Список літератури

1. Cardinali DP, Brusco LI, Liberczuk C et al. Застосування мелатоніну при хворобі Альцгеймера. Neuro Endocrinol Lett 2002; 23: 20-23.

2. Conti A, Conconi S, Hertens E, Skwarlo-Sonta K, Markowska M, Maestroni JM. Докази синтезу мелатоніну в клітинах кісткового мозку миші і людини. J Pineal Re. 2000; 28 (4): 193-202.

3. Poeggeler B, Balzer I, Hardeland R, Lerchl A. Гінекологічний гормон мелатонін осцилює також у динофлагелляті Gonyaulax polyedra. Naturwissenschaften. 1991; 78, 268-9.

4. Reiter RJ, Pablos MI, Agapito TT et al. Мелатонін в контексті теорії старіння вільних радикалів. Ann N Y Acad Sci 1996; 786: 362-378.

5. Van Coevorden A, Mockel J, Laurent E. Нейроендокринні ритми і сон у старих чоловіків. Am J Physiol. 1991; 260: E651-E661.

6. Жаданова І.В., Wurtman RJ, Regan MM et al. Лікування Мелатоніном для вікової безсоння. J Clin Endocrinol Metab 2001; 86: 4727-4730.