Melatonins kemiska struktur, funktion och användningsområden

2818
Jonah Lester

De melatonin Det är ett hormon som finns i människor, djur, växter, svampar, bakterier och till och med vissa alger. Dess vetenskapliga namn är N-cetyl-5-metoxytryptamin och det syntetiseras från en essentiell aminosyra, tryptofan.

Melatonin anses idag vara ett neurohormon som produceras av pinealocyter (en typ av cell) i tallkörteln, en hjärnstruktur som finns i diencefalon. Dess viktigaste funktion är regleringen av den dagliga sömncykeln, varför den i vissa fall används som en behandling för sömnstörningar.

Melatoninmolekyl med kemisk formel

Pinealkörteln genererar melatonin under påverkan av den suprachiasmatiska kärnan, en region i hypotalamus som får information från näthinnan om dagliga mönster av ljus och mörker.

Artikelindex

  • 1 Egenskaper för melatonin
  • 2 Biosyntes och metabolism
  • 3 melatonin, pinealkörtel och ljus
    • 3.1 Fysiologiska variationer
  • 4 faktorer som modulerar melatoninsekretion
    • 4.1 Miljöfaktorer
    • 4.2 Endogena faktorer
    • 4.3 Släpp mönster
  • 5 Farmakokinetik
  • 6 funktioner
    • 6.1 Minne och inlärning
    • 6.2 Immunsystemet
    • 6.3 Utveckling av patologier
  • 7 Medicinsk användning
    • 7.1 Forskning om melatonin
  • 8 Referenser

Melatoninegenskaper

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

Människor upplever en konstant generation av melatonin i hjärnan, som minskar markant med 30 års ålder. Från ungdomar produceras förkalkningar vanligtvis i tallkottkörteln, som kallas corpora arenacea.

Melatoninsyntes bestäms delvis av omgivande belysning tack vare dess anslutning till hypotalamusens suprachiasmatiska kärna. Ju högre ljus, desto lägre produktion av melatonin och ju lägre ljus, desto högre produktion av detta hormon..

Detta faktum belyser den viktiga roll som melatonin spelar för att reglera människors sömn, liksom vikten av belysning i denna process..

Melatonin har nu visat sig ha två huvudfunktioner: att reglera den biologiska klockan och minska oxidationen. Likaså åtföljs vanligtvis melatoninunderskott av symtom som sömnlöshet eller depression och kan orsaka en gradvis acceleration av åldrandet..

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

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

Biosyntes och ämnesomsättning

Melatonin är ett ämne som biosyntetiseras från tryptofan, en essentiell aminosyra som kommer från maten.

Kemisk struktur av tryptofan

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

Mörkhet aktiverar det neuronala systemet som orsakar produktionen av en böljning av neurotransmittorn noradrenalin. När noradrenalin binder till b1-adrenoceptorer på pinealocyter aktiveras adenylcyklas.

På samma sätt ökas cykliskt AMP genom denna process och en ny syntes av arylalkylamin N-acyltransferas (melaninsyntesenzym) orsakas. Slutligen, genom detta enzym, omvandlas serotonin till melanin.

När det gäller dess metabolism är melatonin ett hormon som metaboliseras i mitokondrierna och cytokrom p i hepatocyten och omvandlas snabbt till 6-hydroxymelatonin. Därefter konjugeras det med glukuronsyra och utsöndras i urinen..

Melatonin, tallkottkörtel och ljus

När ögonen får solljus hämmas produktionen av melatonin i tallkörteln och de producerade hormonerna håller oss vaken. När ögonen inte får ljus produceras i sin tur melatonin i tallkottkörteln och människan blir trött. Srruhh [CC BY-SA]

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

Således stimuleras produktionen och utsöndringen av hormonet melatonin av fibrer i näthinnans postganglioniska nerv. Dessa nerver färdas genom retinohypothalamikanalen till den suprachiasmatiska kärnan (hypothalamus).

När de hittas i den suprachiasmatiska kärnan, passerar postganglioniska nervfibrer överlägsen livmoderhalsganglion för att nå pinealkörteln.

När de väl har nått tallkottkörteln stimulerar de syntesen av melatonin, vilket är anledningen till att mörker aktiverar produktionen av melatonin medan ljus hämmar utsöndringen av detta hormon..

Även om yttre ljus påverkar produktionen av melatonin, bestämmer inte denna faktor hormonets övergripande funktion. Det vill säga den dygnsrytmen av melatoninsekretion styrs av en endogen pacemaker belägen i själva suprachiasmatisk kärna, som är oberoende av externa faktorer..

Emellertid har omgivande ljus förmågan att öka eller sakta ner processen på ett dosberoende sätt. Melatonin kommer in i blodomloppet genom diffusion, där det toppar mellan två och fyra på morgonen.

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

Fysiologiska variationer

Å andra sidan presenterar melatonin också fysiologiska variationer beroende på personens ålder. Upp till tre månaders liv utsöndrar den mänskliga hjärnan låga mängder melatonin.

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

Faktorer som modulerar utsöndring av melatonin

Inträdet av ljus till SCN förhindrar att pinealkörteln producerar melatonin och omvänt ökar produktionen och utsöndringen av melatonin under mörkret. Zhiqiang Ma, Yang Yang, Chongxi Fan, Jing Han, Dongjin Wang, Shouyin Di, Wei Hu, Dong Liu, Xiaofei Li, Russel J. Reiter och Xiaolong Yan [CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by / 4.0)]

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

Miljöfaktorer

Miljöfaktorerna bildas huvudsakligen av fotoperioden (solcykelns årstider), årstiderna och omgivningstemperaturen..

Endogena faktorer

När det gäller endogena faktorer verkar både stress och ålder vara element som kan motivera en minskning av melatoninproduktionen.

Släpp mönster

På samma sätt har tre olika mönster av melatoninsekretion fastställts: typ en, typ två och typ tre..

Det typ ett mönster av melatoninsekretion observeras i hamstrar och kännetecknas av en kraftig utsöndring av utsöndringen.

Typ två-mönstret är typiskt för albino-råttan, liksom för människor. I detta fall kännetecknas utsöndringen av en gradvis ökning tills den når den maximala utsöndringstoppen..

Slutligen har typ 3-stoppet observerats hos får, det kännetecknas också av att man uppvisar en gradvis ökning men skiljer sig från typ två genom att nå en maximal sekretionsnivå och stanna en stund tills den börjar minska..

Farmakokinetik

Melatonin är ett mycket biotillgängligt hormon. Kroppen har inga morfologiska barriärer för denna molekyl, så melatonin kan snabbt absorberas genom nasal, oral eller gastrointestinal slemhinna.

På samma sätt är melatonin ett hormon som distribueras intracellulärt i alla organeller. Efter administrering når den maximala plasmanivån mellan 20 och 30 minuter senare. Denna koncentration bibehålls i ungefär en och en halv timme och minskar sedan snabbt med en halveringstid på 40 minuter..

På hjärnnivå produceras melatonin i tallkottkörteln och fungerar som ett endokrin hormon, eftersom det släpps ut i blodomloppet. Hjärnans verkningsområden för melatonin är hippocampus, hypofysen, hypotalamus och pinealkörteln.

Tallkottkörteln. Nephron [CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

Å andra sidan produceras också melatonin i näthinnan och mag-tarmkanalen, platser där det fungerar som ett parakrinhormon. På samma sätt distribueras melatonin av icke-neurala regioner som könsorganen, tarmen, blodkärlen och immunceller.

Funktioner

Huvudfunktionen för detta hormon ligger i regleringen av den biologiska klockan.

Minne och lärande

Melatoninreceptorer verkar vara viktiga för inlärnings- och minnesmekanismer hos möss; detta hormon kan förändra elektrofysiologiska processer associerade med minne, såsom långvarig förbättring.

Immunförsvar

Å andra sidan påverkar melatonin immunförsvaret och är relaterat till tillstånd som AIDS, cancer, åldrande, hjärt-kärlsjukdomar, dagliga rytmförändringar, sömn och vissa psykiatriska störningar.

Utveckling av patologier

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

Å andra sidan har det bevisats att melatonin minskar vävnadsskador orsakade av ischemi, både på hjärnnivå och i hjärtat.

Medicinsk användning

De många effekterna som melatonin orsakar på människors fysiska och cerebrala funktion samt förmågan att extrahera detta ämne från vissa livsmedel har motiverat en hög forskning om dess medicinska användning..

Emellertid har melatonin endast godkänts som ett läkemedel för kortvarig behandling av primär sömnlöshet hos personer över 55 år. I den meningen visade en nyligen genomförd studie att melatonin signifikant ökade den totala sömntiden hos personer som led av sömnbrist.

Forskning om melatonin

Även om den enda godkända medicinska användningen för melatonin är vid kortvarig behandling av primär sömnlöshet, genomförs för närvarande flera undersökningar av terapeutiska effekter av detta ämne..

Specifikt undersöks melatonins roll som ett terapeutiskt verktyg för neurodegenerativa sjukdomar såsom Alzheimers sjukdom, Huntingtons chorea, Parkinsons sjukdom eller amyotrof lateral skleros..

Detta hormon kan utgöra ett läkemedel som i framtiden kommer att vara effektivt för att bekämpa dessa patologier, men idag finns det knappast några verk som ger vetenskapliga bevis för dess terapeutiska nytta..

Å andra sidan undersöker flera författare melatonin som ett bra ämne för att bekämpa vanföreställningar hos äldre patienter. I vissa fall har denna terapeutiska användbarhet redan visat sig vara effektiv.

Slutligen presenterar melatonin andra forskningsvägar som är något mindre studerade men med goda framtidsutsikter. Ett av de mest populära fallen idag är detta hormons roll som ett stimulerande ämne. Viss forskning har visat att administrering av melatonin till personer med ADHD minskar den tid som krävs för att somna.

Andra terapeutiska forskningsområden är huvudvärk, humörsjukdomar (där det har visat sig vara effektivt vid behandling av säsongsaffektiv störning), cancer, galla, fetma, strålskydd och tinnitus..

Referenser

  1. Cardinali DP, Brusco LI, Liberczuk C et al. Användningen av melatonin vid Alzheimers sjukdom. Neuro Endocrinol Lett 2002; 23: 20-23.
  2. Conti A, Conconi S, Hertens E, Skwarlo-Sonta K, Markowska M, Maestroni JM. Bevis för melatoninsyntes i mus- och humana benmärgsceller. J Pineal Re.2000; 28 (4): 193-202.
  3. Poeggeler B, Balzer I, Hardeland R, Lerchl A. Pinealhormon melatonin oscillerar också i dinoflagellat Gonyaulax polyedra. Naturwissenschaften. 1991; 78, 268-9.
  4. Reiter RJ, Pablos MI, Agapito TT et al. Melatonin inom ramen för teorin om fria radikaler om åldrande. Ann N och Acad Sci 1996; 786: 362-378.
  5. Van Coevorden A, Mockel J, Laurent E. Neuroendokrina rytmer och sömn hos åldrande män. Är J Physiol. 1991; 260: E651-E661.
  6. Zhadanova IV, Wurtman RJ, Regan MM et al. Melatoninbehandling för åldersrelaterad sömnlöshet. J Clin Endocrinol Metab 2001; 86: 4727-4730.

Ingen har kommenterat den här artikeln än.