MELATONIN: CHEMICKÁ STRUKTURA, FUNKCE A POUŽITÍ - GEOGRAFÍA - 2025

Melatonin je hormon přítomen u lidí, zvířat, rostlin, hub, bakterií a dokonce v některých řas. Jeho vědecký název je N-cetyl-5-methoxytryptamin a je syntetizován z esenciální aminokyseliny, tryptofanu.

Melatonin je dnes považován za neurohormon, který je produkován pinealocyty (typ buňky) epifýzy, mozkovou strukturou, která je umístěna v diencephalonu. Jeho nejdůležitější funkcí je regulace denního spánkového cyklu, a proto se v některých případech používá jako léčba poruch spánku.

Molekula melatoninu s chemickým vzorcem

Šišinka vytváří melatonin pod vlivem suprachiasmatického jádra, oblasti hypotalamu, která přijímá informace z sítnice o denních vzorcích světla a tmy.

Vlastnosti melatoninu

Jedna z hlavních charakteristik této molekuly spočívá v její biosyntéze, která je vysoce závislá na změnách okolního osvětlení.

Lidé zažívají v mozku neustálé generování melatoninu, který se do 30. let výrazně snižuje. Podobně se od dospívání obvykle vyskytují kalcifikace v epifýze, které se nazývají corpora arenacea.

Syntéza melatoninu je částečně určena okolním osvětlením díky jeho spojení s suprachiasmatickým jádrem hypotalamu. To znamená, že čím vyšší je světlo, tím nižší je produkce melatoninu a čím nižší je světlo, tím vyšší je produkce tohoto hormonu.

Tato skutečnost zdůrazňuje důležitou roli, kterou hraje melatonin při regulaci spánku lidí, a také význam osvětlení v tomto procesu.

Nyní bylo prokázáno, že melatonin má dvě hlavní funkce: regulaci biologických hodin a redukci oxidace. Podobně jsou nedostatky melatoninu obvykle doprovázeny příznaky, jako je nespavost nebo deprese, a mohly by způsobit postupné zrychlení stárnutí.

Ačkoli melatonin je látka syntetizovaná samotným tělem, lze ji pozorovat také v určitých potravinách, jako je oves, třešně, kukuřice, červené víno, rajčata, brambory, vlašské ořechy nebo rýže.

Podobně se dnes melatonin prodává v lékárnách a parafarmatkách s různou prezentací a používá se jako alternativa k léčivým rostlinám nebo lékům na předpis k potírání zejména nespavosti.

Biosyntéza a metabolismus

Melatonin je látka, která biosyntetizuje z tryptofanu, esenciální aminokyseliny, která pochází z potravy.

Chemická struktura tryptofanu

Konkrétně je tryptofan přímo konvertován na melatonin prostřednictvím enzymu tryptofanhydroxylázy. Následně je tato sloučenina dekarboxylována a vytváří serotonin.

Tma aktivuje neuronální systém a způsobuje nárůst neurotransmiteru norepinefrinu. Když se norepinefrin váže na bl adrenoceptory na pinealocytech, aktivuje se adenylcykláza.

Podobně se tímto postupem zvyšuje cyklický AMP a způsobuje se nová syntéza arylalkylamin-N-acyltransferázy (enzymu syntézy melaninu). Nakonec se tímto enzymem serotonin transformuje na melanin.

Pokud jde o jeho metabolismus, melatonin je hormon, který je metabolizován v mitochondrii a cytchromu p v hepatocytu a rychle se přeměňuje na 6-hydroxymelatonin. Později je konjugován s kyselinou glukuronovou a vylučuje se močí.

Melatonin, šišinka a světlo

Když oči dostanou sluneční světlo, produkce melatoninu v epifýze je inhibována a produkované hormony nás udržují vzhůru. Když zase oči nedostanou světlo, produkuje se melatonin v epifýze a člověk se unavuje. Srruhh

Šišinka je struktura nalezená ve středu mozečku, za třetí mozkovou komorou. Tato struktura obsahuje pinealocyty, buňky, které vytvářejí indolaminy (melatonin) a vazoaktivní peptidy.

Produkce a sekrece hormonu melatoninu je tedy stimulována vlákny postganglionického nervu sítnice. Tyto nervy putují retinohypotalamickým traktem k suprachiasmatickému jádru (hypothalamus).

Když jsou nalezeny v suprachiasmatickém jádru, postganglionická nervová vlákna procházejí nadřazeným krčním ganglionem, aby dosáhly epifýzy.

Jakmile dosáhnou epifýzy, stimulují syntézu melatoninu, a proto temnota aktivuje produkci melatoninu, zatímco světlo inhibuje sekreci tohoto hormonu.

Ačkoli vnější světlo ovlivňuje produkci melatoninu, tento faktor neurčuje celkovou funkci hormonu. To znamená, že cirkadiánní rytmus sekrece melatoninu je řízen endogenním kardiostimulátorem umístěným v samotném suprachiasmatickém jádru, které je nezávislé na vnějších faktorech.

Okolní světlo má však schopnost zvyšovat nebo zpomalovat proces v závislosti na dávce. Melatonin vstupuje do krevního řečiště difúzí, kde vrcholí ráno mezi dvěma a čtyřmi.

Následně se množství melatoninu v krevním řečišti během zbytku temné periody postupně snižuje.

Fyziologické variace

Na druhé straně melatonin také představuje fyziologické variace v závislosti na věku člověka. Až tři měsíce života lidský mozek vylučuje nízká množství melatoninu.

Následně se během dětství zvyšuje syntéza hormonu a dosahuje koncentrace asi 325 pg / ml. U mladých dospělých se normální koncentrace pohybuje mezi 10 a 60 pg / ml a během stárnutí se produkce melatoninu postupně snižuje.

Faktory, které modulují sekreci melatoninu

Vstup světla do SCN brání epifýze produkovat melatonin a naopak, produkce a sekrece melatoninu se zvyšuje v období tmy. Zhiqiang Ma, Yang Yang, Chongxi Fan, Jing Han, Dongjin Wang, Shouyin Di, Wei Hu, Dong Liu, Xiaofei Li, Russel J. Reiter a Xiaolong Yan

V současné době lze prvky, které jsou schopné modifikovat sekreci melatoninu, rozdělit do dvou různých kategorií: faktory prostředí a endogenní faktory.

Environmentální faktory

Faktory prostředí jsou tvořeny hlavně fotoperiodou (ročními obdobími slunečního cyklu), ročními obdobími a okolní teplotou.

Endogenní faktory

Pokud jde o endogenní faktory, zdá se, že stres i věk jsou prvky, které mohou motivovat ke snížení produkce melatoninu.

Uvolňovací vzory

Podobně byly stanoveny tři různé vzorce sekrece melatoninu: typ jedna, typ dva a typ tři.

Typ sekrece melatoninu prvního typu je vidět u křečků a je charakterizován ostrým vrcholem sekrece.

Vzor typu dva je typický pro albínské krysy i pro lidi. V tomto případě je sekrece charakterizována postupným zvyšováním až do dosažení maximálního maxima sekrece.

Nakonec byla u ovcí pozorována zastávka typu tři, která se také vyznačuje postupným zvyšováním, ale liší se od typu 2 dosažením maximální úrovně sekrece a setrvá po určitou dobu, dokud nezačne klesat.

Farmakokinetika

Melatonin je široce biologicky dostupný hormon. Tělo nemá žádné morfologické bariéry pro tuto molekulu, takže melatonin může být rychle absorbován nosní, orální nebo gastrointestinální sliznicí.

Podobně je melatonin hormon, který je distribuován intracelulárně ve všech organelách. Po podání je maximální plazmatické hladiny dosaženo o 20 až 30 minut později. Tato koncentrace je udržována asi hodinu a půl a pak rychle klesá s poločasem 40 minut.

Na úrovni mozku se melatonin produkuje v epifýze a působí jako endokrinní hormon, protože se uvolňuje do krevního řečiště. Mozkovými oblastmi působení melatoninu jsou hippocampus, hypofýza, hypothalamus a epifýza.

Šišinka. Nefron

Na druhé straně se melatonin produkuje také v sítnici a v gastrointestinálním traktu, kde působí jako paracrinový hormon. Podobně je melatonin distribuován v neurálních oblastech, jako jsou gonády, střevo, krevní cévy a imunitní buňky.

Funkce

Hlavní funkce tohoto hormonu spočívá v regulaci biologických hodin.

Paměť a učení

Melatoninové receptory se zdají být důležité v mechanismech učení a paměti myší; tento hormon by mohl změnit elektrofyziologické procesy spojené s pamětí, jako je dlouhodobé zlepšení.

Imunitní systém

Na druhé straně melatonin ovlivňuje imunitní systém a souvisí s podmínkami, jako jsou AIDS, rakovina, stárnutí, kardiovaskulární onemocnění, denní rytmické změny, spánek a některé psychiatrické poruchy.

Vývoj patologií

Některé klinické studie naznačují, že melatonin může také hrát důležitou roli ve vývoji patologických stavů, jako jsou migrény a bolesti hlavy, protože tento hormon je dobrou terapeutickou možností, jak proti nim bojovat.

Na druhé straně se ukázalo, že melatonin snižuje poškození tkáně způsobené ischemií v mozku i v srdci.

Lékařské použití

Mnohočetné účinky, které melatonin působí na fyzickou a mozkovou činnost lidí, jakož i schopnost extrahovat tuto látku z určitých potravin, motivovaly vysoký stupeň výzkumu jejího lékařského využití.

Melatonin byl však schválen jako lék pro krátkodobou léčbu primární nespavosti u lidí starších 55 let. V tomto smyslu nedávná studie ukázala, že melatonin významně zvýšil celkovou dobu spánku u lidí, kteří trpěli deprivací spánku.

Výzkum melatoninu

Ačkoliv jediným schváleným lékařským použitím melatoninu je krátkodobá léčba primární nespavosti, v současné době probíhají četné výzkumy terapeutických účinků této látky.

Konkrétně se zkoumá úloha melatoninu jako terapeutického nástroje pro neurodegenerativní choroby, jako je Alzheimerova choroba, Huntingtonova chorea, Parkinsonova choroba nebo amyotropní laterální skleróza.

Tento hormon by mohl představovat lék, který bude v budoucnu účinný v boji proti těmto patologiím, dnes však téměř neexistuje práce, která by poskytla vědecké důkazy o jeho terapeutické užitečnosti.

Na druhé straně několik autorů zkoumá melatonin jako dobrou látku pro boj proti klamům u starších pacientů. V některých případech se tato terapeutická užitečnost již ukázala jako účinná.

Nakonec melatonin představuje další výzkumné cesty, které jsou poněkud méně studovány, ale mají dobré vyhlídky do budoucna. Jedním z nejpopulárnějších případů dnes je role tohoto hormonu jako stimulační látky. Výzkum ukázal, že podávání melatoninu subjektům s ADHD zkracuje dobu potřebnou k usnutí.

Dalšími terapeutickými oblastmi výzkumu jsou bolesti hlavy, poruchy nálady (u kterých se ukázalo, že jsou účinné při léčbě sezónní afektivní poruchy), rakovina, žluč, obezita, radiační ochrana a tinnitus.

Reference

1. Cardinali DP, Brusco LI, Liberczuk C et al. Použití melatoninu při Alzheimerově chorobě. Neuro Endocrinol Lett 2002; 23: 20-23.
2. Conti A, Conconi S, Hertens E, Skwarlo-Sonta K, Markowska M, Maestroni JM. Důkaz syntézy melatoninu v buňkách myší a lidské kostní dřeně. J Pineal Re. 2000; 28 (4): 193-202.
3. Poeggeler B, Balzer I, Hardeland R, Lerchl A. Melatonin pinealského hormonu osciluje také v dinoflagelátovém Gonyaulax polyedře. Naturwissenschaften. 1991; 78, 268-9.
4. Reiter RJ, Pablos MI, Agapito TT a kol. Melatonin v kontextu teorie volných radikálů stárnutí. Ann NY Acad Sci 1996; 786: 362-378.
5. Van Coevorden A, Mockel J, Laurent E. Neuroendokrinní rytmy a spánek u stárnoucích mužů. Am J Physiol. 1991; 260: E651-E661.
6. Zhadanova IV, Wurtman RJ, Regan MM a kol. Léčba melatoninem pro nespavost související s věkem. J Clin Endocrinol Metab 2001; 86: 4727-4730.