melatonin | |
---|---|
| |
Všeobecné | |
Systematický název |
N- [2-(5-methoxy -1H -indol-3-yl)ethyl] ethanamid |
Chem. vzorec | C13H16N2O2 _ _ _ _ _ _ _ |
Fyzikální vlastnosti | |
Molární hmotnost | 232,278 g/ mol |
Klasifikace | |
Reg. Číslo CAS | 73-31-4 |
PubChem | 896 |
Reg. číslo EINECS | 200-797-7 |
ÚSMĚVY | CC(=0)NCCC1=CNC2=C1C=C(C=C2)OC |
InChI | InChI=1S/C13H16N2O2/c1-9(16)14-6-5-10-8-15-13-4-3-11(17-2)7-12(10)13/h3-4,7- 8,15H,5-6H2,1-2H3,(H,14,16)DRLFMBDRBRZALE-UHFFFAOYSA-N |
CHEBI | 16796 |
ChemSpider | 872 |
Údaje jsou založeny na standardních podmínkách (25 °C, 100 kPa), pokud není uvedeno jinak. | |
Mediální soubory na Wikimedia Commons |
Melatonin je hlavním hormonem epifýzy , regulátorem cirkadiánního rytmu všech živých organismů. Mezi další důležité funkce melatoninu patří jeho antioxidační aktivita u zvířat. Antioxidační účinek melatoninu byl zjištěn i u rostlin. Vzhledem k tomu, že melatonin je produkován hlavně v noci během spánku , nazývá se „hormon spánku“.
Přípravky s melatoninem mohou být užívány ústy, aby napomohly navození spánku a také ke korekci poruch cirkadiánního rytmu u pracovníků na směny , zejména těch, kteří mají noční směny nebo jet lag . Existuje však jen málo důkazů o účinnosti melatoninu při léčbě nespavosti a řada studií jeho účinnost zpochybňuje .
Podle systematického přehledu a metaanalýzy z roku 2021 melatonin pozitivně ovlivnil kvalitu spánku u dospělých s respiračními a metabolickými chorobami a primárními poruchami spánku, nikoli však s psychiatrickými poruchami a neurodegenerativními chorobami .
Melatonin byl objeven v roce 1958 profesorem dermatologie A. B. Lernerem a kolegy z Yale University . Lerner, který studoval povahu vitiliga , upozornil na článek publikovaný v roce 1917 (CP McCord a FP Allen), který uvádí, že rozdrcené epifýzy krav umístěné ve sklenici pulců změnily barvu jejich kůže během 30 minut, takže bylo možné pozorovat pro práci srdce a střev. V roce 1953 Lerner izoloval extrakt z bovinních epifýz, který zesvětluje kůži žáby. Pro hledání hlavní složky bylo zpracováno 250 tisíc epifýz a bylo možné identifikovat strukturu účinné látky, které Lerner dal název „melatonin“ [1] .
V polovině 70. let vědci prokázali denní cykličnost produkce melatoninu v lidské epifýze [2] . V roce 1993 objevil R. Reiter antioxidační účinek melatoninu [3] .
V těle je také přítomen melatonin, který se tvoří mimo epifýzu . V roce 1974 sovětští vědci N. T. Raikhlin a I. M. Kvetnoy zjistili, že melatonin je syntetizován v buňkách apendixu střeva. Pak se ukázalo, že melatonin se tvoří i v jiných částech trávicího traktu, stejně jako v mnoha dalších orgánech [3] . Přesto zůstává epifyzární melatonin v centru pozornosti [4] :4 .
Melatonin je hlavním hormonem epifýzy – orgánu, který přenáší informace o světelném režimu prostředí do vnitřního prostředí těla [* 1] . Změny koncentrace melatoninu mají znatelný denní rytmus – obvykle vysoké hladiny během noci a nízké hladiny během dne. Je produkován hlavními sekrečními buňkami epifýzy – pinealocyty (jeden z názvů epifýzy je epifýza).
Syntéza a sekrece melatoninu závisí na osvětlení - nadbytek světla snižuje jeho produkci a pokles osvětlení ji zvyšuje. Dopad světla závisí do značné míry na jeho spektrálním složení, největší vliv má modrá a zelená barva spektra [5] :260 . Zároveň byly zaznamenány různé mechanismy a odlišný charakter vlivu modré a zelené barvy na denní cyklus produkce melatoninu. Modrá barva je vnímána v sítnici malou skupinou světlocitlivých gangliových buněk obsahujících pigment melanopsin a zelená je vnímána tyčinkami a čípky [6] .
Regulační role melatoninu je univerzální pro všechny živé organismy – přítomnost tohoto hormonu a jasný rytmus jeho tvorby je prokázán u všech známých živočichů počínaje jednobuněčnými [3] , stejně jako u rostlin [7] :13 . .
V lidském těle je melatonin syntetizován z aminokyseliny tryptofan , která se podílí na syntéze neurotransmiteru (neurotransmiteru) serotoninu , a ten se zase vlivem enzymu N-acetyltransferázy přeměňuje na melatonin . Melatonin je indolový derivát serotoninu a je syntetizován enzymy N-acetyltransferázou a hydroxyindol-O-methyltransferázou.
Světelná informace z tyčinek a čípků prostřednictvím gangliových buněk a přímo z gangliových buněk citlivých na světlo (z buněk melanopsinu) vstupuje do párového suprachiasmatického jádra (SCN) hypotalamu . Tyto signály pak putují do krční míchy, odkud putují zpět do mozku a dostávají se do epifýzy. Během spánku ve tmě, kdy je většina neuronů SCN neaktivní, nervová zakončení uvolňují norepinefrin , který aktivuje syntézu melatoninu v pinealocytech. Jasné světlo blokuje syntézu, zatímco v neustálé tmě je zachována rytmická produkce, udržovaná periodickou aktivitou SCN [8] .
Koncentrace melatoninu v lidském séru se začíná zvyšovat přibližně 2 hodiny před obvyklým spaním subjektu (pokud není jasné světlo) [8] [* 2] . Maximální hodnoty koncentrace jsou pozorovány vždy během temné fáze přirozeného cyklu střídání dne a noci (obvykle mezi půlnocí a 5:00 místního slunečního času [3] ) nebo uměle vytvořeného denního cyklu střídavého osvětlení [7] :13 . Maximální koncentrace se často nachází ve 2-3 hodin ráno [8] [3] [7] :14 [6] [5] :260 [* 3] .
Došlo k posunu vrcholové koncentrace v závislosti na chronotypu , určitý vliv na posun může být také: strava [12] , jasný rozvrh spánku a bdění, cvičení a další sociální vlivy [13] . Nejvýznamnější je ranní světelný podnět, který způsobuje postupující fázový posun cirkadiánních rytmů sekrece melatoninu a tělesné teploty , zároveň posun doby spánku má malý vliv na fázi rytmu sekrece melatoninu [14] . Studie například prokázaly (2009), že studenti středních škol, kteří nejsou ráno vystaveni dennímu světlu (kvůli brzkému začátku školního dne), přesouvají večerní zvýšení produkce melatoninu na pozdější denní dobu [15] .
U dospělého člověka se za den syntetizuje asi 30 μg melatoninu, jeho koncentrace v krvi v noci je desetkrát větší než ve dne [8] . Při běžném denním režimu (s nočním spánkem) připadá na noc přibližně 70 % denní produkce melatoninu. V klinických podmínkách bylo zjištěno, že noční spánková deprivace vede k narušení cirkadiánního rytmu produkce melatoninu – produkce v noci klesá a blíží se denní úrovni [4] :22-25 .
Vystavení nočnímu světlu, které se od vynálezu elektrického osvětlení stalo nezbytnou součástí lidského životního stylu, narušuje endogenní cirkadiánní rytmus, potlačuje noční produkci melatoninu, což může vést k vážným poruchám chování a zdraví, včetně kardiovaskulárních chorob a rakoviny [3] . Údaje o cirkadiánním rytmu melatoninu u lidí pracujících na noční směny nebo výhradně v noci nejsou jednoznačné – od zachování obvyklého rytmu až po jeho inverzi. Je možné, že je to způsobeno mírou umělého osvětlení na pracovišti. Podle výsledků jedné ze studií (2008) byla snížená produkce melatoninu v noci pouze u 3 % nočních pracovníků a inverze melatoninového rytmu se vyskytla u čtvrtiny všech pozorovaných [16] :103 .
Kromě závislosti na osvětlení je pravděpodobná i závislost produkce melatoninu na magnetických polích a dalších kosmických a geofyzikálních faktorech [4] :12 . Pravděpodobnost toho potvrzují pokusy na zvířatech při modelování v laboratorních podmínkách kmitání elektromagnetických polí, podobně silné jako elektromagnetické pole Země [7] :85 . Studie ruských vědců pod vedením doktora lékařských věd S. I. Rapoporta , provedené na pacientech s ischemickou chorobou srdeční a arteriální hypertenzí, prokázaly významný pokles produkce melatoninu během geomagnetických bouří [7] : 86-87 [17] [18] .
Melatonin není vylučován v těle embryí a novorozených savců, včetně člověka - je využíván matkou, procházející placentou a po porodu - s mateřským mlékem. Sekrece u lidí začíná ve třetím měsíci vývoje. Poté se syntéza epifyzárního melatoninu prudce zvyšuje a maxima dosahuje do pěti let, poté postupně (v pubertě prudčeji) v průběhu života klesá [8] .
Podle studií (RJ Reiter, J. Robinson, 1995) zvyšují produkci melatoninu [1] :
Snižte produkci melatoninu [1] :
Speciální studie ukazují nízké hladiny melatoninu u kuřáků a lidí se závislostí na alkoholu [4] :12-13 .
Melatonin syntetizovaný v epifýze vstupuje do krve a mozkomíšního moku (CSF), po průchodu kterým se hromadí v hypotalamu . Kromě krve a mozkomíšního moku se melatonin nachází v moči, slinách a plodové vodě .
Melatonin je transportován sérovým albuminem , po uvolnění z albuminu se váže na specifické receptory na membráně cílových buněk, proniká do jádra a tam působí. Biologický poločas melatoninu je 30–50 minut [8] . Melatonin se rychle hydrolyzuje v játrech a vylučuje se močí. U lidí je hlavním metabolitem melatoninu 6-hydroxymelatonin sulfát (6-sulfatoxymelatonin), jehož obsah umožňuje nepřímo usuzovat na produkci melatoninu epifýzou – jeho koncentrace v moči dobře koreluje s celkovou hladinou melatoninu v krvi během období odběru vzorků [5] :260 , se zpožděním za dobou produkce a koncentrací alespoň 2 hodiny [16] :98 [* 4] .
Množství a rytmus produkce melatoninu během dne může sloužit jako ukazatel stupně desynchronózy – porušení cirkadiánního rytmu [20] .
Melatonin je vzácným příkladem hormonu, který má membránové i jaderné receptory . Savci mají dva melatoninové membránové receptory, MTNR1A (MT1), který je exprimován hlavně na buňkách předního laloku hypofýzy a SCN, ale je také přítomen v mnoha periferních orgánech, a MTNR1B (MT2), který je exprimován v některých jiných částech hypofýzy. mozku, v sítnici a v plicích. . Ptáci, obojživelníci a ryby mají třetí receptor, MTNR1C (MT3), který dosud nebyl klonován u savců. Receptory melatoninu patří do rodiny receptorů spřažených s G proteinem a působí prostřednictvím proteinu Gai ke snížení hladin cAMP .
Nedávno objevené jaderné melatoninové receptory patří do podrodiny RZR/ROR retinoidních receptorů. Jejich prostřednictvím je zjevně zprostředkováno mnoho imunostimulačních a protinádorových účinků melatoninu.
Melatonin je funkčně mnohostranný aktivní faktor, přičemž řada níže uvedených vlastností je založena na jeho antioxidačních a imunostimulačních účincích.
Hlavní funkce [4] :13 :
Některé soukromé efekty [4] :13 :
Porušení denního rytmu produkce melatoninu vede ke změnám ve vyšší nervové aktivitě, které jsou spojeny s [5] :265 :
Všechny biologické rytmy se řídí hlavním kardiostimulátorem umístěným v SCN [3] , což je generátor cirkadiánního rytmu neboli „biologické hodiny“ [* 6] . Melatonin je hormon, který přenáší informace o rytmech generovaných v SCN do orgánů a tkání [7] :13 - přímo ovlivňuje buňky a mění úroveň sekrece dalších hormonů a biologicky aktivních látek, jejichž koncentrace závisí na čase dne.
U denních (denních) zvířat, včetně lidí, se vylučování melatoninu epifýzou shoduje s obvyklými hodinami spánku. Studie ukazují, že zvýšení hladiny melatoninu není nezbytným signálem pro nástup spánku. U většiny subjektů vyvolalo užívání fyziologických dávek melatoninu pouze mírný sedativní účinek a sníženou reaktivitu na normální podněty z okolního prostředí. Předpokládá se, že melatonin působí hlavně ve fázi usínání, „otevírá brány spánku“, vytváří určitou „predispozici ke spánku“ inhibicí mechanismů bdění [8] .
Rytmus sekrece melatoninu patří do skupiny tzv. „silných“ rytmů generovaných tělem. Začátek sekrece melatoninu v tlumeném světle ( DLMO ) ve studiích vlastností hlavního kardiostimulátoru je spolehlivým indikátorem lidské cirkadiánní fáze a je na druhém místě po tradičním indikátoru, době do minimální tělesné teploty , pokud jde o frekvenci. použití . Přestože se vylučování melatoninu shoduje s obvyklými hodinami spánku, lidský cyklus spánek-bdění se označuje jako „slabé“ rytmy (na rozdíl od cirkadiánních fluktuací úrovně bdělosti-ospalosti, které nejsou jednoduchým odrazem cyklu spánek-bdění a patří stejně jako sekrece melatoninu do skupiny „silných“ rytmů) [21] :248 .
Protože produkce melatoninu závisí na délce denního světla, mnoho zvířat jej používá jako „sezónní hodiny“. U lidí, stejně jako u zvířat, je produkce melatoninu v létě nižší než v zimě. Melatonin tedy může regulovat funkce závislé na fotoperiodě – rozmnožování, migrační chování, sezónní línání. U druhů ptáků a savců, které se rozmnožují dlouhé dny, melatonin inhibuje sekreci gonadotropinů a snižuje úroveň sexuální aktivity. U zvířat, která se rozmnožují během krátkého denního světla, melatonin stimuluje sexuální aktivitu.
U dětí od jednoho roku do puberty zůstává produkce melatoninu na poměrně vysoké úrovni, zatímco melatonin plní dvě důležité funkce: prodlužuje spánek a potlačuje sekreci pohlavních hormonů. Během puberty vrcholná (noční) koncentrace melatoninu prudce klesá [3] .
U mnoha lidí se během zamračených podzimních dnů rozvine zimní depresivní syndrom nebo sezónní afektivní porucha , což je komplex poruch, které se vyskytují v určitých obdobích roku, obvykle v zimě. Současně je pozorována zvýšená únava, nadměrný spánek , zvýšená chuť k jídlu , chutě na sladké. Vše výše uvedené lze sice vysvětlit zpomalením metabolismu (tyto projevy přispívají k zachování energie), avšak u pacientů trpících tímto syndromem je rychlost metabolismu naopak zvýšená [5] : 265 .
Jednou z příčin sezónní afektivní poruchy může být nedostatečná tvorba melatoninu se závažným narušením rytmu – vrchol produkce může místo obvyklých 2-3 hodin ráno připadnout na interval dne od svítání do poledne. Naproti tomu u pacientů s bipolární poruchou může být produkce melatoninu nadměrně zvýšená [5] :265 .
Hlavním zaměřením antioxidačního působení melatoninu je ochrana jaderné DNA , proteinů a lipidů , která se projevuje v každé buňce živého organismu a ve vztahu ke všem buněčným strukturám. Účinek je spojen se schopností melatoninu neutralizovat volné radikály , včetně těch, které vznikají při peroxidaci lipidů , a také s aktivací glutathionperoxidázy , enzymatického ochranného faktoru proti radikálové oxidaci. Řada experimentů prokázala, že melatonin neutralizuje hydroxylové radikály aktivněji než antioxidanty jako glutathion a mannitol a ve vztahu k peroxylovým radikálům je dvakrát silnější než vitamín E [3] .
Ve vědeckých kruzích se zvláště aktivně diskutuje o možné roli epifýzy při zajišťování protinádorové odolnosti organismu – melatonin je považován za potenciální prostředek v boji proti nádorovému bujení. Studie ukazují, že aktivace funkce epifýzy nebo zavedení melatoninových preparátů snižují počet případů výskytu a rozvoje nádorů. Melatonin inhibuje proliferační aktivitu buněk a angiogenezi , čímž brání vzniku a rozvoji nádorového procesu [5] :265 .
Výchozím bodem rozvoje stresu u vysoce organizovaných zvířat, a ještě více u lidí, jsou negativní emoce. Melatonin oslabuje emoční reaktivitu. Negativním důsledkem stresu může být zvýšení oxidace volných radikálů, včetně peroxidace lipidů – melatonin proti tomu působí tím, že vykazuje antioxidační vlastnosti. Stres je obvykle doprovázen rozsáhlými poruchami v endokrinní sféře, které primárně postihují systém hypotalamus-hypofýza- nadledviny . Zde je melatonin spojen s endokrinní regulací pouze při prudkých odchylkách v práci nadledvin [1] .
Chronický stres nepříznivě ovlivňuje imunitní systém, zejména klesá hladina T-lymfocytů v krvi. V tomto případě má melatonin jak přímý účinek na imunokompetentní buňky, tak nepřímý účinek prostřednictvím hypotalamu a dalších neuroendokrinních struktur [1] .
Chronický stres spojený např. s bolestí nebo imobilizací způsobuje nesoulad cirkadiánních rytmů - odtud problémy se spánkem, změny EEG , zhoršená sekrece řady biologicky aktivních látek. Zde se role melatoninu projevuje v regulaci cirkadiánního rytmu [1] .
Účinek melatoninových přípravků na imunitní systém nebyl definitivně prokázán. V pracích na tento problém bylo zaznamenáno, že melatonin má s největší pravděpodobností dvojí účinek [7] :29 , současně aktivuje některé a potlačuje jiné části imunitního systému. K zavedení melatoninových preparátů do terapie jako imunitního aktivátoru jsou proto nutné další studie, aby se předešlo závažným vedlejším účinkům takové terapie [22] .
Množství hormonu, který je produkován v epifýze - epifýze (neboli epifýze), nestačí k zajištění tak četných biologických účinků melatoninu. Při pokusech s odstraněním epifýzy u pokusných zvířat bylo v krvi nalezeno značné množství melatoninu, což svědčilo o jeho extrapineální syntéze. Zpočátku se melatonin, jeho prekurzory a související katalytické enzymy nacházely ve strukturách anatomicky spojených se zrakovým systémem [23] .
Extrapineálními zdroji syntézy melatoninu jsou sítnice oka, Harderova žláza [7] :7 , mozeček, štítná žláza a enterochromafinní buňky gastrointestinálního traktu (EC buňky), které obsahují až 95 % veškerého endogenního serotoninu. , prekurzor melatoninu. Syntéza melatoninu byla odhalena ve velkém počtu neuroendokrinních buněk dýchacích cest, plic, v kortikální vrstvě ledvin a podél hranice mezi kortikálním a medullou nadledvin, pod jaterním pouzdrem, v paraganglii , vaječnících, endometriu , placenta, žlučník, vnitřní ucho [23] , prostata [24] a také v neendokrinních buňkách, jako jsou [23] :
Funkčně patří mnoho buněk produkujících melatonin do tzv. difuzního neuroendokrinního systému, univerzálního systému pro adaptaci a udržení tělesné homeostázy . V rámci tohoto systému se rozlišují dva články buněk produkujících melatonin [23] :
Extrapineální melatonin působí přímo tam, kde je syntetizován [1] .
Melatonin je po desetiletí považován především za živočišný neurohormon. Když byl v 70. letech 20. století objeven melatonin v kávových extraktech, mělo se za to, že jde o vedlejší produkt procesu extrakce. Následně však byl melatonin nalezen ve všech studovaných rostlinách. Je přítomen v různých částech rostlin, včetně listů, stonků, kořenů, plodů a semen, v různých poměrech. Zvláště vysoké koncentrace melatoninu byly naměřeny v oblíbených nápojích, jako je káva, čaj, víno a pivo, a také v plodinách, jako je kukuřice, rýže, pšenice, ječmen a oves. Předpokládá se, že melatonin může působit jako regulátor růstu. Melatonin plní u rostlin funkci ochrany před oxidativním stresem, to znamená, že vykazuje antioxidační účinek. Melatonin jako antioxidant chrání rostlinné produkty před peroxidací, čímž zlepšuje jejich kvalitu a prodlužuje jejich trvanlivost [25] .
Američtí lékaři zjistili, že pacienti s těžkou formou koronavirové infekce COVID-19 , stejně jako s jinými plicními infekcemi nebo poraněními dýchacích cest, kteří z nějakého důvodu dostávali melatonin nebo jejichž hladina melatoninu byla zpočátku vysoká, zemřeli po připojení k ventilátoru asi 10 krát méně časté než u ostatních pacientů [26] [* 7] .
K dispozici v tabletách, v USA je považován za doplněk stravy . Melatoninové tablety jsou volně prodejné téměř ve všech zemích světa [27] . V Rusku je dostupný jako droga pod názvy Melaxen, Sonnovan, Melapur, Melatonin, Yukalin, Circadin, Melarena [28] . K dostání také v obchodech se sportovní výživou, nejčastěji pod názvem Melatonin .
Systematický přehled a metaanalýza z roku 2005 zkoumající účinky melatoninu u pacientů s primárními poruchami spánku dospěly k závěru, že existují důkazy, které naznačují, že melatonin není účinný u těchto pacientů při krátkodobém užívání (4 týdny nebo méně) [29] .
Metaanalýza 19 studií z roku 2013 zahrnujících 1 683 pacientů zjistila, že účastníci ve skupině s melatoninem usnuli v průměru o 7 minut rychleji než ve skupině s placebem a v průměru spali o 8 minut déle. Tyto míry byly skromnější než ty, které byly zjištěny v metaanalýzách, které zkoumaly účinek léků na předpis na spánek (zejména benzodiazepinů ) [30] .
Podle Cochrane review z roku 2014 existují nekvalitní důkazy, že u pracovníků na směny, kteří mají potíže se spánkem po noční směně, melatonin prodlužuje dobu spánku v průměru o 24 minut, ale pravděpodobně na tyto pacienty nemá vliv. míry) spánku, jako je čas potřebný k usnutí [31] .
Zastřešující přehled z roku 2019 shrnující údaje ze systematických přehledů a metaanalýz dospěl k závěru, že dvanáct studií prokázalo statisticky významný nárůst usínání a prodloužení celkové doby spánku s melatoninem, ale neexistuje shoda v tom, zda jsou tyto údaje klinicky významné. Kromě toho se v přehledu uvádí, že současné důkazy o účinnosti melatoninu a agonistů melatoninu jsou omezeny heterogenní metodologickou kvalitou některých studií a také nedostatečným konsensem ohledně výstupních kritérií ve studiích účinnosti některých způsobů léčby nespavosti [32 ] .
Podle systematického přehledu a metaanalýzy z roku 2021 zahrnující 23 RCT měl melatonin pozitivní vliv na kvalitu spánku u dospělých s respiračními chorobami , metabolickými poruchami , primárními poruchami spánku, ale ne s psychiatrickými poruchami , neurodegenerativními chorobami a jinými chorobami [33] .
Další metaanalýza z roku 2021 ukázala, že terapeutický účinek melatoninu u dospělých pacientů je slabý, ale u starších pacientů stále poměrně významný [34] .
![]() | |
---|---|
V bibliografických katalozích |
|
Psychofarmaka od TiHKAL | |
---|---|
|