MELATONĪNS: ĶĪMISKĀ STRUKTŪRA, FUNKCIJA UN LIETOJUMS - GEOGRAFÍA - 2025

Melatonīns ir hormonu klāt cilvēkiem, dzīvniekiem, augiem, sēnēm, baktērijām un pat dažos aļģēm. Tās zinātniskais nosaukums ir N-cetil-5-metoksitriptamīns, un to sintezē no neaizvietojamās aminoskābes, triptofāna.

Mūsdienās melatonīnu uzskata par neirohormonu, ko ražo čiekurveidīgā dziedzera pinealocīti (šūnu tips) - smadzeņu struktūra, kas atrodas diencephalonā. Tās vissvarīgākā funkcija ir ikdienas miega cikla regulēšana, tāpēc dažos gadījumos to lieto kā miega traucējumu ārstēšanu.

Melatonīna molekula ar ķīmisko formulu

Čiekurveidīgais dziedzeris ģenerē melatonīnu suprachiasmatic kodola ietekmē - hipotalāmu reģionā, kas no tīklenes saņem informāciju par ikdienas gaišās un tumšās krāsas modeļiem.

Melatonīna īpašības

Viena no galvenajām šīs molekulas īpašībām ir tās biosintēze, kas ir ļoti atkarīga no apkārtējā apgaismojuma izmaiņām.

Cilvēkiem smadzenēs rodas pastāvīga melatonīna paaudze, kas ievērojami samazinās līdz 30 gadu vecumam. Tāpat no pusaudža vecuma pārkaļķošanās parasti notiek čiekurveidīgajā dziedzerī, ko sauc par corpora arenacea.

Melatonīna sintēzi daļēji nosaka apkārtējais apgaismojums, pateicoties tā savienojumam ar hipotalāmu suprachiasmatisko kodolu. Tas ir, jo augstāka ir gaisma, jo zemāka ir melatonīna ražošana un jo zemāka ir gaisma, jo augstāka ir šī hormona ražošana.

Šis fakts uzsver melatonīna nozīmīgo lomu cilvēku miega regulēšanā, kā arī apgaismojuma nozīmi šajā procesā.

Tagad ir pierādīts, ka melatonīnam ir divas galvenās funkcijas: bioloģiskā pulksteņa regulēšana un oksidācijas samazināšana. Tāpat melatonīna deficītu parasti pavada tādi simptomi kā bezmiegs vai depresija, un tas varētu izraisīt pakāpenisku novecošanās paātrināšanos.

Lai arī melatonīns ir viela, ko sintezē pats ķermenis, to var novērot arī noteiktos pārtikas produktos, piemēram, auzās, ķiršos, kukurūzā, sarkanvīnā, tomātos, kartupeļos, valriekstos vai rīsos.

Tāpat melatonīnu šodien pārdod aptiekās un parafarmācijās ar dažādiem noformējumiem, un to izmanto kā alternatīvu ārstniecības augiem vai recepšu medikamentiem, galvenokārt, bezmiega apkarošanai.

Biosintēze un metabolisms

Melatonīns ir viela, kas biosintezējas no triptofāna - neaizvietojamas aminoskābes, kas nāk no pārtikas.

Triptofāna ķīmiskā struktūra

Konkrēti, triptofāns caur fermentu triptofanhidroksilāzi tiek tieši pārveidots par melatonīnu. Pēc tam šis savienojums tiek dekarboksilēts un rada serotonīnu.

Tumsa aktivizē neironu sistēmu, izraisot neirotransmitera norepinefrīna pārspriegumu. Kad norepinefrīns saistās ar pinealocītu b1 adrenoreceptoriem, tiek aktivizēta adenilciklāze.

Tāpat šajā procesā tiek palielināts ciklisks AMP un tiek izraisīta jauna arilalkilamīna N-aciltransferāzes (melanīna sintēzes enzīma) sintēze. Visbeidzot, izmantojot šo fermentu, serotonīns tiek pārveidots par melanīnu.

Attiecībā uz metabolismu melatonīns ir hormons, kas tiek metabolizēts mitohondrijos un citohroma p hepatocītos un ātri tiek pārveidots par 6-hidroksimelatonīnu. Vēlāk tas tiek konjugēts ar glikuronskābi un izdalās ar urīnu.

Melatonīns, čiekurveidīgais dziedzeris un gaišs

Kad acis saņem saules gaismu, melatonīna ražošana čiekurveidīgajā tiek kavēta, un radītie hormoni mūs nomodā. Savukārt, kad acis nesaņem gaismu, čiekurveidīgajā dziedzerī rodas melatonīns un cilvēks nogurst. Srruhh

Čiekurveidīgais dziedzeris ir struktūra, kas atrodama smadzenīšu centrā, aiz trešā smadzeņu kambara. Šī struktūra satur pinealocītus, šūnas, kas rada indolamines (melatonīnu), un vazoaktīvos peptīdus.

Tādējādi hormona melatonīna ražošanu un sekrēciju stimulē tīklenes postganglioniskā nerva šķiedras. Šie nervi pārvietojas pa retinohipotalāma traktu uz suprachiasmatic kodolu (hipotalāmu).

Atrodot suprachiasmatiskajā kodolā, postganglioniskās nervu šķiedras šķērso augstāko dzemdes kakla gangliju, lai sasniegtu čiekurveidīgo dziedzeri.

Kad tie sasniedz čiekurveidīgo dziedzeri, tie stimulē melatonīna sintēzi, tāpēc tumsa aktivizē melatonīna ražošanu, bet gaisma kavē šī hormona sekrēciju.

Kaut arī ārējā gaisma ietekmē melatonīna ražošanu, šis faktors nenosaka vispārējo hormona darbību. Tas ir, melatonīna sekrēcijas diennakts ritmu kontrolē endogēns elektrokardiostimulators, kas atrodas pašā suprachiasmatiskajā kodolā un ir neatkarīgs no ārējiem faktoriem.

Tomēr apkārtējai gaismai ir iespēja palielināt vai palēnināt procesu atkarībā no devas. Melatonīns nonāk asinsritē difūzijas ceļā, kur tas sasniedz maksimumu no diviem līdz četriem no rīta.

Pēc tam melatonīna daudzums asinīs pakāpeniski samazinās atlikušajā tumšā perioda laikā.

Fizioloģiskās variācijas

No otras puses, melatonīns rada arī fizioloģiskas variācijas atkarībā no cilvēka vecuma. Līdz trīs dzīves mēnešiem cilvēka smadzenes izdala mazu melatonīna daudzumu.

Pēc tam hormona sintēze palielinās, bērnībā sasniedzot aptuveni 325 pg / ml koncentrāciju. Jauniem pieaugušajiem normāla koncentrācija svārstās no 10 līdz 60 pg / ml, un novecošanās laikā melatonīna ražošana pakāpeniski samazinās.

Faktori, kas modulē melatonīna sekrēciju

Gaismas iekļūšana SCN neļauj čiekurveidīgajam dziedzerim ražot melatonīnu, un, gluži pretēji, melatonīna ražošana un izdalīšanās palielinās tumsas laikā. Zhiqiang Ma, Yang Yang, Chongxi Fan, Jing Han, Dongjin Wang, Shouyin Di, Wei Hu, Dong Liu, Xiaofei Li, Russel J. Reiter un Xiaolong Yan

Pašlaik elementus, kas spēj modificēt melatonīna sekrēciju, var iedalīt divās dažādās kategorijās: vides faktori un endogēni faktori.

Vides faktori

Vides faktorus galvenokārt veido fotoperiodi (Saules cikla sezonas), gadalaiki un apkārtējā temperatūra.

Endogēnie faktori

Attiecībā uz endogēniem faktoriem gan stress, gan vecums šķiet elementi, kas var motivēt samazināt melatonīna ražošanu.

Atbrīvošanas modeļi

Tāpat ir izveidoti trīs dažādi melatonīna sekrēcijas veidi: viens tips, otrais tips un trešais tips.

Pirmā tipa melatonīna sekrēciju novēro kāmjiem, un to raksturo asas sekrēcijas tapas.

Otrā tipa modelis ir raksturīgs albīnām žurkām, kā arī cilvēkiem. Šajā gadījumā sekrēciju raksturo pakāpeniska palielināšanās līdz maksimālās sekrēcijas maksimuma sasniegšanai.

Visbeidzot, aitām ir novērota trešā tipa apstāšanās, kurai raksturīga arī pakāpeniska palielināšanās, taču tā atšķiras no otrā tipa ar maksimālo sekrēcijas līmeni un to uztur kādu laiku, līdz tā sāk samazināties.

Farmakokinētika

Melatonīns ir plaši bioloģiski pieejams hormons. Ķermenis šai molekulai nerada morfoloģiskus šķēršļus, tāpēc melatonīnu var ātri absorbēt caur deguna, perorālo vai kuņģa-zarnu trakta gļotādu.

Tāpat melatonīns ir hormons, kas tiek izplatīts intracelulāri visos organellos. Pēc ievadīšanas maksimālais līmenis plazmā tiek sasniegts 20-30 minūtes vēlāk. Šī koncentrācija tiek uzturēta apmēram pusotru stundu un pēc tam strauji samazinās, eliminācijas pusperiods ir 40 minūtes.

Smadzeņu līmenī melatonīns tiek ražots čiekurveidīgajā dziedzerī un darbojas kā endokrīnais hormons, jo tas izdalās asinsritē. Melatonīna smadzeņu darbības reģioni ir hipokamps, hipofīze, hipotalāms un čiekurveidīgais dziedzeris.

Čiekurveidīgs dziedzeris. Nefrons

No otras puses, melatonīnu ražo arī tīklenē un kuņģa-zarnu traktā, vietās, kur tas darbojas kā paracrine hormons. Tāpat melatonīnu izplata neneirālie reģioni, piemēram, dzimumdziedzeri, zarnas, asinsvadi un imūnās šūnas.

Iespējas

Šī hormona galvenā funkcija ir bioloģiskā pulksteņa regulēšana.

Atmiņa un mācīšanās

Melatonīna receptori, šķiet, ir svarīgi peļu mācīšanās un atmiņas mehānismos; šis hormons varētu mainīt ar atmiņu saistītos elektrofizioloģiskos procesus, piemēram, ilgstošu uzlabošanos.

Imūnsistēma

No otras puses, melatonīns ietekmē imūnsistēmu un ir saistīts ar tādiem stāvokļiem kā AIDS, vēzis, novecošanās, sirds un asinsvadu slimības, ikdienas ritma izmaiņas, miegs un atsevišķi psihiski traucējumi.

Patoloģiju attīstība

Daži klīniskie pētījumi norāda, ka melatonīnam varētu būt liela nozīme arī tādu patoloģiju attīstībā kā migrēnas un galvassāpes, jo šis hormons ir labs terapeitiskais variants to apkarošanai.

No otras puses, ir pierādīts, ka melatonīns samazina audu bojājumus, ko izraisa išēmija, gan smadzenēs, gan sirdī.

Lietošana medicīnā

Daudzkārtējā melatonīna ietekme uz cilvēku fizisko un smadzeņu darbību, kā arī spēja iegūt šo vielu no noteiktiem pārtikas produktiem ir motivējusi veikt augsta līmeņa pētījumus par tā lietošanu medicīnā.

Tomēr melatonīns ir apstiprināts tikai kā līdzeklis īslaicīgai primārā bezmiega ārstēšanai cilvēkiem, kas vecāki par 55 gadiem. Šajā ziņā nesen veikts pētījums parādīja, ka melatonīns ievērojami palielināja kopējo miega laiku cilvēkiem, kuri cieta no miega trūkuma.

Melatonīna izpēte

Lai arī vienīgais medicīniskais melatonīna lietojums ir primārā bezmiega īstermiņa ārstēšanā, šobrīd tiek veikti vairāki izmeklējumi par šīs vielas terapeitisko iedarbību.

Konkrēti, tiek pētīta melatonīna kā terapeitiska instrumenta loma tādām neirodeģeneratīvām slimībām kā Alcheimera slimība, Hantingtona hore, Parkinsona slimība vai amiotrofiskā laterālā skleroze.

Šis hormons varētu būt zāles, kas nākotnē būs efektīvas, lai apkarotu šīs patoloģijas, tomēr šodien gandrīz nav tādu darbu, kas sniegtu zinātniskus pierādījumus par tā terapeitisko lietderību.

No otras puses, vairāki autori izmeklē melatonīnu kā labu vielu, lai cīnītos pret maldiem gados vecākiem pacientiem. Dažos gadījumos šī terapeitiskā lietderība jau ir pierādīta kā efektīva.

Visbeidzot, melatonīns piedāvā citus pētījumu veidus, kas ir nedaudz mazāk pētīti, bet kuriem ir labas nākotnes izredzes. Viens no populārākajiem gadījumiem mūsdienās ir šī hormona kā stimulējošas vielas loma. Pētījumi liecina, ka melatonīna piešķiršana subjektiem ar ADHD samazina laiku, kas nepieciešams aizmigšanai.

Citas terapeitiskās pētījumu jomas ir galvassāpes, garastāvokļa traucējumi (ja ir pierādīts, ka tie ir efektīvi sezonālu afektīvu traucējumu ārstēšanā), vēzis, žults, aptaukošanās, aizsardzība pret radiāciju un troksnis ausīs.

Atsauces

1. Cardinali DP, Brusco LI, Liberczuk C et al. Melatonīna lietošana Alcheimera slimības gadījumā. Neuro Endocrinol Lett 2002; 23: 20-23.
2. Conti A, Conconi S, Hertens E, Skwarlo-Sonta K, Markowska M, Maestroni JM. Pierādījumi par melatonīna sintēzi peles un cilvēka kaulu smadzeņu šūnās. J Pineal Re., 2000; 28 (4): 193-202.
3. Poeggeler B, Balzer I, Hardeland R, Lerchl A. Pineal hormons melatonīns svārstās arī Gonyaulax poliedrā dinoflagellate. Naturwissenschaften. 1991; 78, 268-9.
4. Reiters RJ, Pablos MI, Agapito TT et al. Melatonīns novecošanās brīvo radikāļu teorijas kontekstā. Ann NY Acad Sci 1996; 786: 362-378.
5. Van Coevorden A, Mockel J, Laurent E. Neiroendokrīni ritmi un miegs novecojošiem vīriešiem. Am J Physiol. 1991; 260: E651-E661.
6. Ždanova IV, Wurtman RJ, Regan MM et al. Melatonīna ārstēšana ar vecumu saistīta bezmiega ārstēšanai. J Clin Endocrinol Metab 2001; 86: 4727-4730.