MELATONÍN: CHEMICKÁ ŠTRUKTÚRA, FUNKCIA A POUŽITIE - GEOGRAFIA - 2026

Melatonín je hormón prítomný u ľudí, zvierat, rastlín, húb, baktérií a dokonca v niektorých rias. Jeho vedecký názov je N-cetyl-5-metoxytryptamín a je syntetizovaný z esenciálnej aminokyseliny, tryptofánu.

Melatonín je dnes považovaný za neurohormón, ktorý je produkovaný pinealocytmi (typ bunky) epifýzy, mozgovou štruktúrou, ktorá sa nachádza v diencefalone. Jeho najdôležitejšou funkciou je regulácia denného spánkového cyklu, a preto sa v niektorých prípadoch používa ako liečba porúch spánku.

Molekula melatonínu s chemickým vzorcom

Šišinka vytvára melatonín pod vplyvom suprachiasmatického jadra, oblasti hypotalamu, ktorá prijíma informácie od sietnice o denných obrazcoch svetla a tmy.

Charakteristiky melatonínu

Jednou z hlavných charakteristík tejto molekuly je jej biosyntéza, ktorá je vysoko závislá od zmien okolitého osvetlenia.

Ľudia zažívajú konštantnú generáciu melatonínu v mozgu, ktorá sa výrazne znižuje do veku 30 rokov. Podobne sa od dospievania zvyčajne vyskytujú kalcifikácie v epifýze, ktoré sa nazývajú corpora arenacea.

Syntéza melatonínu je čiastočne determinovaná okolitým osvetlením vďaka jeho prepojeniu s suprachiasmatickým jadrom hypotalamu. To znamená, že čím vyššie je svetlo, tým nižšia je produkcia melatonínu a čím nižšie je svetlo, tým vyššia je produkcia tohto hormónu.

Táto skutočnosť zdôrazňuje dôležitú úlohu, ktorú hrá melatonín pri regulácii spánku ľudí, ako aj dôležitosť osvetlenia v tomto procese.

Teraz sa ukázalo, že melatonín má dve hlavné funkcie: reguláciu biologických hodín a redukciu oxidácie. Podobne deficity melatonínu sú zvyčajne sprevádzané príznakmi, ako sú nespavosť alebo depresia, a mohli by spôsobiť postupné zrýchlenie starnutia.

Aj keď je melatonín látkou syntetizovanou samotným telom, možno ho pozorovať aj v niektorých potravinách, ako sú ovos, čerešne, kukurica, červené víno, paradajky, zemiaky, vlašské orechy alebo ryža.

Podobne sa dnes melatonín predáva v lekárňach a parafarmatúrach s rôznym podaním a používa sa ako alternatíva k liečivým rastlinám alebo liekom na predpis na boj proti nespavosti.

Biosyntéza a metabolizmus

Melatonín je látka, ktorá sa biosyntetizuje z tryptofánu, esenciálnej aminokyseliny, ktorá pochádza z potravy.

Chemická štruktúra tryptofánu

Konkrétne sa tryptofán priamo premieňa na melatonín prostredníctvom enzýmu tryptofanhydroxylázy. Následne je táto zlúčenina dekarboxylovaná a vytvára serotonín.

Temnota aktivuje neuronálny systém a spôsobuje tvorbu nárastu neurotransmitera norepinefrínu. Keď sa noradrenalín viaže na bl adrenoceptory na pinealocytoch, aktivuje sa adenylcykláza.

Podobne sa týmto procesom zvyšuje cyklický AMP a spôsobuje nová syntéza arylalkylamín N-acyltransferázy (enzým syntézy melanínu). Nakoniec sa prostredníctvom tohto enzýmu serotonín transformuje na melanín.

Pokiaľ ide o jeho metabolizmus, melatonín je hormón, ktorý je metabolizovaný v mitochondriách a cytchróme p v hepatocyte a rýchlo sa premieňa na 6-hydroxymelatonín. Neskôr je konjugovaný s kyselinou glukurónovou a vylučuje sa močom.

Melatonín, epifýza a svetlo

Keď oči dostanú slnečné svetlo, produkcia melatonínu v epifýze je inhibovaná a produkované hormóny nás udržujú hore. Keď zase oči nedostanú svetlo, melatonín sa vytvára v epifýze a človek sa unaví. Srruhh

Šišinka je štruktúra nachádzajúca sa v strede mozgu, za treťou mozgovou komorou. Táto štruktúra obsahuje pinealocyty, bunky, ktoré generujú indolaminy (melatonín) a vazoaktívne peptidy.

Produkcia a sekrécia hormónu melatonínu je teda stimulovaná vláknami postganglionického nervu sietnice. Tieto nervy putujú cez retinohypotalamický trakt do suprachiasmatického jadra (hypotalamus).

Keď sa nachádzajú vlákna v suprachiasmatickom jadre, vlákna postgangliového nervu prechádzajú cez vynikajúci krčný ganglion a dostávajú sa do epifýzy.

Len čo sa dostanú do epifýzy, stimulujú syntézu melatonínu, a preto temnota aktivuje produkciu melatonínu, zatiaľ čo svetlo inhibuje sekréciu tohto hormónu.

Hoci produkciu melatonínu ovplyvňuje vonkajšie svetlo, tento faktor neurčuje celkovú funkciu hormónu. To znamená, že cirkadiánny rytmus sekrécie melatonínu je riadený endogénnym kardiostimulátorom umiestneným v samotnom suprachiasmatickom jadre, ktorý je nezávislý od vonkajších faktorov.

Okolité svetlo má však schopnosť proces zvyšovať alebo spomaľovať spôsobom závislým od dávky. Melatonín vstupuje do krvného riečišťa difúziou, kde dosahuje vrchol medzi dvoma a štyrmi ráno.

Následne sa množstvo melatonínu v krvnom riečišti počas zvyšku tmavej fázy postupne znižuje.

Fyziologické variácie

Na druhej strane melatonín tiež predstavuje fyziologické variácie v závislosti od veku osoby. Až tri mesiace života ľudský mozog vylučuje malé množstvo melatonínu.

Následne sa syntéza hormónu zvyšuje a počas detstva dosahuje koncentrácie asi 325 pg / ml. U mladých dospelých sa normálna koncentrácia pohybuje medzi 10 a 60 pg / ml a počas starnutia sa produkcia melatonínu postupne znižuje.

Faktory, ktoré modulujú sekréciu melatonínu

Vstup svetla do SCN bráni epifýze produkovať melatonín a naopak, produkcia a sekrécia melatonínu sa zvyšuje v období tmy. Zhiqiang Ma, Yang Yang, ventilátor Chongxi, Jing Han, Dongjin Wang, Shouyin Di, Wei Hu, Dong Liu, Xiaofei Li, Russel J. Reiter a Xiaolong Yan

V súčasnosti môžu byť prvky, ktoré sú schopné modifikovať sekréciu melatonínu, rozdelené do dvoch rôznych kategórií: faktory životného prostredia a endogénne faktory.

Enviromentálne faktory

Faktory životného prostredia sú tvorené hlavne fotoperiódou (sezóny slnečného cyklu), ročnými obdobiami a okolitou teplotou.

Endogénne faktory

Čo sa týka endogénnych faktorov, stres a vek sa javia ako prvky, ktoré môžu motivovať zníženie produkcie melatonínu.

Vzory uvoľnenia

Podobne boli stanovené tri rôzne vzorce sekrécie melatonínu: typ jedna, typ dva a typ tri.

Typ sekrécie melatonínu typu 1 je viditeľný u škrečkov a je charakterizovaný ostrým hrotom sekrécie.

Vzor typu dva je typický pre potkanov albínov, ako aj pre ľudí. V tomto prípade je sekrécia charakterizovaná postupným zvyšovaním až do dosiahnutia maximálneho maxima sekrécie.

Nakoniec bola u oviec pozorovaná zastávka typu tri, vyznačuje sa tiež postupným zvyšovaním, ale líši sa od typu dva dosiahnutím maximálnej úrovne sekrécie a zotrvaním po dobu, kým sa nezačne znižovať.

farmakokinetika

Melatonín je široko biologicky dostupný hormón. Telo nemá morfologické bariéry pre túto molekulu, takže melatonín sa môže rýchlo absorbovať nazálnou, orálnou alebo gastrointestinálnou sliznicou.

Podobne je melatonín hormón, ktorý je intracelulárne distribuovaný vo všetkých organelách. Po podaní sa maximálna hladina v plazme dosiahne o 20 až 30 minút neskôr. Táto koncentrácia sa udržuje asi hodinu a pol a potom rýchlo klesá s polčasom 40 minút.

Na úrovni mozgu sa melatonín produkuje v epifýze a pôsobí ako endokrinný hormón, keď sa uvoľňuje do krvného obehu. Mozgovými oblasťami pôsobenia melatonínu sú hippocampus, hypofýza, hypotalamus a epifýza.

Šišinka. Nefrón

Na druhej strane sa melatonín produkuje aj v sietnici a v gastrointestinálnom trakte, kde pôsobí ako parakrinný hormón. Podobne je melatonín distribuovaný v neurálnych oblastiach, ako sú pohlavné žľazy, črevo, krvné cievy a imunitné bunky.

Vlastnosti

Hlavnou funkciou tohto hormónu je regulácia biologických hodín.

Pamäť a učenie

Melatonínové receptory sa javia ako dôležité v mechanizmoch učenia a pamäti myší; tento hormón by mohol zmeniť elektrofyziologické procesy spojené s pamäťou, ako napríklad dlhodobé zlepšenie.

Imunitný systém

Na druhej strane melatonín ovplyvňuje imunitný systém a súvisí so stavmi, ako sú AIDS, rakovina, starnutie, kardiovaskulárne choroby, denné zmeny rytmu, spánok a niektoré psychiatrické poruchy.

Vývoj patológií

Niektoré klinické štúdie naznačujú, že melatonín môže tiež zohrávať dôležitú úlohu pri rozvoji patológií, ako sú migrény a bolesti hlavy, pretože tento hormón je dobrou terapeutickou možnosťou na boj proti nim.

Na druhej strane sa ukázalo, že melatonín znižuje poškodenie tkaniva spôsobené ischémiou v mozgu aj v srdci.

Lekárske použitie

Viacnásobné účinky, ktoré melatonín spôsobuje na fyzické a mozgové fungovanie ľudí, ako aj schopnosť extrahovať túto látku z určitých potravín, viedli k vysokému stupňu výskumu jej lekárskeho použitia.

Melatonín bol však schválený ako liek na krátkodobú liečbu primárnej nespavosti u ľudí starších ako 55 rokov. V tomto zmysle nedávna štúdia ukázala, že melatonín významne zvýšil celkový čas spánku u ľudí trpiacich nedostatkom spánku.

Výskum melatonínu

Aj keď jediným schváleným lekárskym použitím melatonínu je krátkodobá liečba primárnej nespavosti, v súčasnosti prebiehajú viaceré výskumy terapeutických účinkov tejto látky.

Konkrétne sa skúma úloha melatonínu ako terapeutického nástroja pre neurodegeneratívne choroby, ako je Alzheimerova choroba, Huntingtonova chorea, Parkinsonova choroba alebo amyotrofická laterálna skleróza.

Tento hormón by mohol predstavovať liek, ktorý bude v budúcnosti účinný v boji proti týmto patológiám, dnes však sotva existujú práce, ktoré by poskytovali vedecké dôkazy o jeho terapeutickej užitočnosti.

Na druhej strane, viacerí autori skúmajú melatonín ako dobrú látku v boji proti klamom u starších pacientov. V niektorých prípadoch sa už táto terapeutická užitočnosť ukázala ako účinná.

Nakoniec melatonín predstavuje ďalšie výskumné cesty, ktoré sú trochu študované, ale majú dobré vyhliadky do budúcnosti. Jedným z najpopulárnejších prípadov v súčasnosti je úloha tohto hormónu ako stimulačnej látky. Výskum ukázal, že ak sa melatonín podáva subjektom s ADHD, skracuje sa čas zaspávania.

Ďalšími terapeutickými oblasťami výskumu sú bolesti hlavy, poruchy nálady (kde sa preukázalo, že sú účinné pri liečbe sezónnych afektívnych porúch), rakovina, žlč, obezita, ochrana pred žiarením a tinitus.

Referencie

1. Cardinali DP, Brusco LI, Liberczuk C a kol. Použitie melatonínu pri Alzheimerovej chorobe. Neuro Endocrinol Lett 2002; 23: 20-23.
2. Conti A, Conconi S, Hertens E, Skwarlo-Sonta K, Markowska M, Maestroni JM. Dôkaz syntézy melatonínu v bunkách kostnej drene myší a ľudí. J Pineal Re. 2000; 28 (4): 193-202.
3. Poeggeler B, Balzer I, Hardeland R, Lerchl A. Melatonín z pinealského hormónu osciluje tiež v dinoflagelátovom polylyne Gonyaulax. Naturwissenschaften. 1991; 78, 268 - 9.
4. Reiter RJ, Pablos MI, Agapito TT a kol. Melatonín v kontexte teórie voľných radikálov starnutia. Ann NY Acad Sci 1996; 786: 362-378.
5. Van Coevorden A, Mockel J, Laurent E. Neuroendokrinné rytmy a spánok u starnúcich mužov. Am J Physiol. 1991; 260: E651-E661.
6. Zhadanova IV, Wurtman RJ, Regan MM a kol. Liečba melatonínu pri nespavosti spojenej s vekom. J Clin Endocrinol Metab 2001; 86: 4727-4730.