เมลาโทนิน: สรีรวิทยาหน้าที่และการใช้งานทางการแพทย์

เมลาโทนิน เป็นฮอร์โมนที่มีอยู่ในมนุษย์สัตว์พืชเชื้อราแบคทีเรียและแม้แต่สาหร่ายบางชนิด ชื่อทางวิทยาศาสตร์ของมันคือ N-cetyl-5-methoxytryptamine และสังเคราะห์จากกรดอะมิโนที่จำเป็นคือทริปโตเฟน

ในมนุษย์และสัตว์เมลาโทนินส่วนใหญ่จะผลิตในต่อมไพเนียลและเป็นสารพื้นฐานสำหรับกระบวนการเซลล์, neuroendocrine และ neurophysiological ที่หลากหลาย

ฟังก์ชั่นที่สำคัญที่สุดของเมลาโทนิอยู่ในระเบียบของวงจรการนอนหลับทุกวันซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมมันถูกใช้ในบางกรณีเป็นการรักษาความผิดปกติของการนอนหลับ

หนึ่งในคุณสมบัติหลักของโมเลกุลนี้คือการสังเคราะห์ทางชีวภาพซึ่งขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของแสงรอบข้างขนาดใหญ่

ลักษณะของเมลาโทนิน

เมลาโทนินเป็นฮอร์โมนที่ถูกหลั่งโดยต่อมไพเนียลซึ่งค้นพบได้ก่อตั้งขึ้นในปี 2460 โดยเฉพาะการตรวจพบการดำรงอยู่ของมันผ่านการตรวจสอบว่าลูกอ๊อดถูกเลี้ยงด้วยสารสกัดจากต่อมไพเนียล

เมื่อใช้สารสกัดจากต่อมไพเนียลจะสังเกตเห็นรอยด่างดำบนผิวหนังของสัตว์เนื่องจากการหดตัวของmeláoforos

สารนี้เรียกว่าเมลาโทนินและถูกแยกออกเป็นครั้งแรกเมื่อสี่สิบเอ็ดปีหลังจากการค้นพบในปี 2501 ประมาณสิบปีต่อมาธรรมชาติของการหลั่งของวงจรและความสามารถในการชักนำให้หลับ

ตอนนี้เมลาโทนินถือเป็น neurohormone ที่ผลิตโดยไพน์โอโลไซต์ (เซลล์ชนิด) ของต่อมไพเนียลซึ่งเป็นโครงสร้างสมองที่ตั้งอยู่ใน diencephalon

ต่อมไพเนียลสร้างเมลาโทนินภายใต้อิทธิพลของนิวเคลียส suprachiasmatic ซึ่งเป็นบริเวณของมลรัฐที่ได้รับข้อมูลจากเรตินาเกี่ยวกับรูปแบบของแสงและความมืดในชีวิตประจำวัน

ผู้คนมีประสบการณ์กับการสร้างเมลาโทนินอย่างต่อเนื่องในสมองซึ่งลดลงอย่างเห็นได้ชัดเมื่ออายุได้ 30 ปี ในทำนองเดียวกันจากวัยรุ่นมักจะมีการกลายเป็นปูนในต่อมไพเนียลซึ่งเรียกว่า corpora arenacea

การสังเคราะห์เมลาโทนินส่วนหนึ่งถูกกำหนดโดยแสงโดยรอบเนื่องจากการเชื่อมต่อกับนิวเคลียส suprachiasmatic ของ hypothalamus นั่นคือยิ่งการให้แสงสว่างมากขึ้นเท่าไรการผลิตเมลาโทนินก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้น

ความจริงเรื่องนี้แสดงให้เห็นถึงบทบาทสำคัญของเมลาโทนินในการควบคุมการนอนหลับของผู้คนรวมถึงความสำคัญของแสงในกระบวนการนี้

ในปัจจุบันมันได้แสดงให้เห็นว่าเมลาโทนิมีหน้าที่หลักสองประการ: ควบคุมนาฬิกาชีวภาพและลดการเกิดออกซิเดชัน ในทำนองเดียวกันการขาดดุลของเมลาโทนิมักจะมาพร้อมกับอาการต่าง ๆ เช่นนอนไม่หลับหรือซึมเศร้าและอาจทำให้เกิดริ้วรอยเร่ง

แม้ว่าเมลาโทนินจะเป็นสารที่ร่างกายสังเคราะห์ขึ้นเอง แต่ก็สามารถสังเกตได้ในอาหารบางชนิดเช่นข้าวโอ๊ตเชอร์รี่ข้าวโพดไวน์แดงมะเขือเทศมันฝรั่งมันฝรั่งถั่วหรือข้าว

ในทำนองเดียวกันเมลาโทนินก็มีขายในร้านขายยาและ parapharmacies ด้วยการนำเสนอที่แตกต่างกันและใช้เป็นทางเลือกแทนพืชสมุนไพรหรือยาตามใบสั่งแพทย์เพื่อต่อสู้กับโรคนอนไม่หลับส่วนใหญ่

สรีรวิทยา

ต่อมไพเนียลเป็นโครงสร้างที่ตั้งอยู่ในใจกลางของสมองน้อยด้านหลังโพรงสมองส่วนที่สาม โครงสร้างนี้ประกอบด้วย Pinealocites เซลล์ที่สร้างอินโดลามีน (เมลาโทนิน) และเปปไทด์ vasoactive

ดังนั้นการผลิตและการหลั่งของเมลาโทนินฮอร์โมนจะถูกกระตุ้นโดยเส้นใยของเส้นประสาท postganglionic ของจอประสาทตา เส้นประสาทเหล่านี้เดินทางผ่านทางเดินเรติโนโลพีโทรลามิคไปยังนิวเคลียส suprachiasmatic (hypothalamus)

เมื่อพวกเขาอยู่ในนิวเคลียส suprachiasmatic เส้นใยของเส้นประสาท postganglionic ผ่านปมประสาทปากมดลูกที่เหนือกว่าจนกว่าจะถึงต่อมไพเนียล

เมื่อพวกเขาไปถึงต่อมไพเนียลพวกเขากระตุ้นการสังเคราะห์เมลาโทนินซึ่งเป็นสาเหตุที่ความมืดเปิดใช้งานการผลิตเมลาโทนิในขณะที่แสงยับยั้งการหลั่งของฮอร์โมนนี้

แม้ว่าแสงจากภายนอกจะมีผลต่อการผลิตเมลาโทนิน แต่ปัจจัยนี้ไม่ได้กำหนดการทำงานโดยรวมของฮอร์โมน

นั่นคือจังหวะ circadian ของการหลั่งเมลาโทนิถูกควบคุมโดยเครื่องกระตุ้นหัวใจภายนอกตั้งอยู่ในนิวเคลียส suprachiasmatic ตัวเองซึ่งเป็นอิสระจากปัจจัยภายนอก

อย่างไรก็ตามแสงโดยรอบมีความสามารถในการเพิ่มหรือทำให้แรงขึ้นอีกกระบวนการในลักษณะขึ้นอยู่กับปริมาณ เมลาโทนินเข้าสู่กระแสเลือดโดยมีความเข้มข้นสูงสุดระหว่างสองถึงสี่โมงเช้า

จากนั้นปริมาณของเมลาโทนินในกระแสเลือดจะค่อยๆลดลงในช่วงที่เหลือของช่วงเวลาที่มืด

ในทางตรงกันข้ามเมลาโทนินยังมีการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยาขึ้นอยู่กับอายุของบุคคล สมองของมนุษย์จะหลั่งเมลาโทนินในปริมาณไม่เกินสามเดือน

ต่อจากนั้นการสังเคราะห์ฮอร์โมนจะเพิ่มขึ้นจนถึงระดับความเข้มข้นประมาณ 325 pg / mL ในวัยเด็ก ในผู้ใหญ่วัยหนุ่มสาวความเข้มข้นปกติอยู่ระหว่าง 10 และ 60 pg / mL และในช่วงอายุการผลิตของเมลาโทนิลดลงเรื่อย ๆ

การสังเคราะห์และการเผาผลาญ

เมลาโทนินเป็นสารที่มี biosynthesized จากทริปโตเฟนกรดอะมิโนที่จำเป็นที่มาจากอาหาร

โดยเฉพาะทริปโตเฟนจะถูกแปลงเป็นเมลาโทนินโดยตรงผ่านเอนไซม์ทริปโตเฟนไฮดรอกซีเอนไซม์ ต่อจากนั้นสารประกอบนี้จะถูกแยกออกและสร้างเซโรโทนิน

ความมืดเปิดใช้งานระบบประสาทและกระตุ้นการผลิตสารสื่อประสาท norepinephrine เมื่อ norepinephrine จับกับตัวรับ adrenergic beta1 ของไพน์คาโลไลต์, adenyl cyclase จะถูกเปิดใช้งาน

ในทำนองเดียวกันวงจรแอมป์จะเพิ่มขึ้นโดยกระบวนการนี้และการสังเคราะห์ใหม่ของ arylalkylamine N-acyltransferase (เอนไซม์ของการสังเคราะห์เมลานิน) เป็นแรงจูงใจ ในที่สุดผ่านเอนไซม์นี้เซโรโทนินจะถูกเปลี่ยนเป็นเมลานิน

เมลาโทนินเป็นฮอร์โมนที่ถูกเผาผลาญในไมโตคอนเดรียและ p-hepatocyte และเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วเป็น 6-hydroxymelatonin ต่อจากนั้นมันจะผสมกับกรดกลูโครอนิกและขับออกมาทางปัสสาวะ

ปัจจัยที่มีผลต่อการหลั่งเมลาโทนิน

ปัจจุบันองค์ประกอบที่สามารถแก้ไขการหลั่งเมลาโทนินสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทที่แตกต่างกัน: ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมและปัจจัยภายนอก

ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมส่วนใหญ่เกิดจากช่วงแสง (ฤดูกาลของวัฏจักรสุริยะ) ฤดูกาลของปีและอุณหภูมิสิ่งแวดล้อม

ส่วนปัจจัยภายนอกความเครียดและอายุดูเหมือนจะเป็นองค์ประกอบที่สามารถกระตุ้นให้เกิดการลดลงของการผลิตเมลาโทนิน

ในทำนองเดียวกันมีการสร้างเมลาโทนิน 3 รูปแบบที่แตกต่างกัน ได้แก่ ชนิดที่หนึ่งประเภทที่สองและประเภทที่สาม

รูปแบบของการหลั่งเมลาโทนินชนิดที่ 1 นั้นถูกพบในแฮมสเตอร์และมีลักษณะของการหลั่งอย่างฉับพลัน

รูปแบบที่สองเป็นแบบอย่างของหนูเผือกเช่นเดียวกับมนุษย์ ในกรณีนี้การหลั่งจะมีลักษณะเพิ่มขึ้นทีละน้อยจนกว่าจะถึงยอดการหลั่งสูงสุด

ในที่สุดแกะชนิดที่สามนั้นถูกพบในแกะมันก็มีลักษณะที่เพิ่มขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไป แต่มันก็แตกต่างจากประเภทที่สองเพื่อไปถึงระดับการหลั่งสูงสุดและพักสักครู่จนกว่ามันจะเริ่มลดลง

เภสัชจลนศาสตร์

เมลาโทนินเป็นฮอร์โมนที่มีประโยชน์ทางชีวภาพอย่างกว้างขวาง สิ่งมีชีวิตไม่ได้มีอุปสรรคทางสัณฐานวิทยาสำหรับโมเลกุลนี้ดังนั้นเมลาโทนินจะถูกดูดซึมอย่างรวดเร็วผ่านทางเยื่อบุจมูกปากหรือทางเดินอาหาร

ในทำนองเดียวกันเมลาโทนินเป็นฮอร์โมนที่มีการกระจายภายในเซลล์ในทุกอวัยวะ เมื่อให้ยาแล้วระดับสูงสุดในพลาสมาจะมาถึงภายใน 20 ถึง 30 นาทีในภายหลัง ความเข้มข้นนี้จะคงอยู่ประมาณหนึ่งชั่วโมงครึ่งแล้วลดลงอย่างรวดเร็วด้วยครึ่งชีวิต 40 นาที

ที่ระดับสมองเมลาโทนินจะผลิตในต่อมไพเนียลและทำหน้าที่เป็นฮอร์โมนต่อมไร้ท่อเนื่องจากมันถูกปล่อยเข้าสู่กระแสเลือด บริเวณสมองของการกระทำของเมลาโทนินคือฮิปโปแคมปัส, ต่อมใต้สมอง, มลรัฐและต่อมไพเนียล

ในทางกลับกันเมลาโทนินจะถูกผลิตในเรตินาและในทางเดินอาหารซึ่งเป็นที่ที่ทำหน้าที่เป็นฮอร์โมนพาราไซริน ในทำนองเดียวกันเมลาโทนิมีการกระจายในภูมิภาคที่ไม่ใช่ระบบประสาทเช่นอวัยวะสืบพันธุ์, ลำไส้, หลอดเลือดและเซลล์ภูมิคุ้มกัน

ฟังก์ชั่น

เมลาโทนินมีตัวรับเฉพาะ saturable และ reverseable และไซต์ดำเนินการของมันส่วนใหญ่มีผลต่อจังหวะ circadian ในทางตรงกันข้ามตัวรับเมลาโทนินที่ไม่เกี่ยวกับประสาทส่งผลกระทบต่อการทำงานของระบบสืบพันธุ์และอุปกรณ์ต่อพ่วงมีหน้าที่แตกต่างกัน

ตัวรับเมลาโทนินมีความสำคัญในกลไกของการเรียนรู้และความจำของหนูและมีการตั้งสมมติฐานว่าฮอร์โมนนี้สามารถเปลี่ยนแปลงกระบวนการทางไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับความจำเช่นความสามารถในระยะยาว

ในทางตรงกันข้ามเมลาโทนินมีอิทธิพลต่อระบบภูมิคุ้มกันและเกี่ยวข้องกับเงื่อนไขต่าง ๆ เช่นเอดส์มะเร็งอายุโรคหลอดเลือดหัวใจการเปลี่ยนแปลงทุกวันในจังหวะการนอนหลับและความผิดปกติทางจิตเวชบางอย่าง

การศึกษาทางคลินิกบางอย่างระบุว่าเมลาโทนินอาจมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาของโรคเช่นไมเกรนและปวดหัวเนื่องจากฮอร์โมนนี้เป็นตัวเลือกการรักษาที่ดีในการต่อสู้กับพวกเขา

ในทางตรงกันข้ามมันได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเมลาโทนินช่วยลดความเสียหายของเนื้อเยื่อที่เกิดจากการขาดเลือดทั้งในสมองและในหัวใจ

ในที่สุดก็เป็นที่รู้จักกันว่าเมลาโทนินทำหน้าที่เกี่ยวกับระบบภูมิคุ้มกันแม้ว่ารายละเอียดเกี่ยวกับผลกระทบของมันจะค่อนข้างสับสน ในแง่นี้เมลาโทนิดูเหมือนว่าจะกระตุ้นการผลิตของอิมมูโนโกลบูลินและการกระตุ้นของ phagocytes

ดังนั้นการทำงานของเมลาโทนินมีมากมายและหลากหลายทำหน้าที่ทั้งในระดับสมองและระดับร่างกาย อย่างไรก็ตามหน้าที่หลักของฮอร์โมนนี้อยู่ในการควบคุมของนาฬิกาชีวภาพ

ใช้ในทางการแพทย์

ผลกระทบหลายอย่างที่เมลาโทนินก่อให้เกิดต่อการทำงานของร่างกายและสมองของมนุษย์รวมถึงความสามารถในการสกัดสารนี้ออกจากอาหารบางชนิดนั้นเป็นแรงบันดาลใจให้มีงานวิจัยระดับสูงเกี่ยวกับการใช้ในทางการแพทย์

อย่างไรก็ตามเมลาโทนินได้รับการอนุมัติให้ใช้เป็นยาสำหรับรักษาอาการนอนไม่หลับระยะแรกในคนอายุ 55 ปีขึ้นไปเท่านั้น ในแง่นี้การศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้แสดงให้เห็นว่าเมลาโทนินเพิ่มเวลาการนอนหลับโดยรวมในคนที่ทุกข์ทรมานจากการอดนอน

งานวิจัยเกี่ยวกับเมลาโทนิน

แม้ว่าการใช้ทางการแพทย์ที่ได้รับอนุมัติเท่านั้นสำหรับเมลาโทนินนั้นอยู่ในการรักษาอาการนอนไม่หลับระยะสั้น แต่การตรวจสอบผลการรักษาของสารนี้หลายครั้งยังดำเนินการอยู่

โดยเฉพาะบทบาทของเมลาโทนินในฐานะเครื่องมือในการรักษาโรคเกี่ยวกับระบบประสาทเช่นโรคอัลไซเมอร์โรคฮันติงตันโรคพาร์คินสันหรือโรคเส้นโลหิตตีบด้านข้าง amyotrophic

มันถูกตั้งสมมติฐานว่าฮอร์โมนนี้อาจเป็นยาที่ในอนาคตจะมีประสิทธิภาพในการต่อสู้กับโรคเหล่านี้อย่างไรก็ตามวันนี้แทบจะไม่มีการศึกษาใด ๆ ที่ให้หลักฐานทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับประโยชน์ในการรักษา

ในทางตรงกันข้ามผู้เขียนหลายคนโพสต์เมลาโทนินเป็นสารที่ดีในการต่อสู้กับอาการหลงผิดในผู้ป่วยสูงอายุ ในบางกรณียูทิลิตี้การรักษานี้ได้พิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพ

ในที่สุดเมลาโทนินนำเสนอลู่ทางการวิจัยอื่น ๆ ที่มีการศึกษาค่อนข้างน้อย

หนึ่งในกรณีที่เฟื่องฟูที่สุดในวันนี้คือบทบาทของฮอร์โมนนี้ในฐานะสารกระตุ้น งานวิจัยบางชิ้นแสดงให้เห็นว่าการจัดการเมลาโทนินกับผู้ป่วยสมาธิสั้นจะช่วยลดเวลาที่ต้องนอนหลับ

งานวิจัยด้านการรักษาอื่น ๆ ได้แก่ อาการปวดหัว, ความผิดปกติทางอารมณ์ (ซึ่งแสดงให้เห็นว่ามีประสิทธิภาพในการรักษาโรคอารมณ์ตามฤดูกาล), มะเร็ง, น้ำดี, โรคอ้วน, การป้องกันจากรังสีและแพทย์เฉพาะทาง