SYNTEZA, REGULACJA WYDZIELANIA I BIOLOGICZNA ROLA MELATONINY. Przygotowali: Joanna Niedźwiecka Karolina Pucek Robert Widurski

MELATONINA (N-acetylo-5-metoksytryptamina) to hormon produkowany przez szyszynkę, czyli gruczoł dokrewny znajdujący się w centralnej części mózgu. Jest wytwarzana po zapadnięciu ciemności. Powstaje z aminokwasu - tryptofanu znajdującego się w produktach zbożowych i żółtym serze. Wykryto ją także w mniejszych ilościach w innych częściach ciała. Wydzielanie melatoniny zmienia się w ciągu życia człowieka, a jej produkcja jest najniższa w podeszłym wieku.

Nocne stężenie melatoniny we krwi u ludzi obniża się z wiekiem Nocne stężenie melatoniny we krwi u ludzi obniża się z wiekiem. Być może to jedna z przyczyn bezsenności dość często występującej u osób w podeszłym wieku

BIOSYNTEZA MELATONINY I JEJ RYTM DOBOWY Substratem do biosyntezy melatoniny jest aminokwas tryptofan, ulegający kolejnym przekształceniom enzymatycznym; kluczowym enzymem tego ciągu przemian jest AA-NAT (N-acetylo-transferaza serotoninowa),której aktywność w ciągu doby ulega rytmicznym zmianom, z charakterystycznym wzrostem w okresie ciemności i niskimi wartościami w dzień.

BIOSYNTEZA MELATONINY I JEJ RYTM DOBOWY C.D. Szlak syntezy melatoniny. Nie tylko melatonina wytwarzana jest w ciągu doby cyklicznie. Również substancje uczestniczące w poszczególnych etapach jej syntezy wykazują wahania ilości lub aktywności zależnie od cyklu światło-ciemność. Spośród nich szczególną uwagę zwrócono na enzym transferazę N-acetylo-serotoniny.

BIOSYNTEZA MELATONINY I JEJ RYTM DOBOWY C.D. Taki sam rytm wykazuje zawartość melatoniny w szyszynce i jej poziom w krwi. Ponieważ, czas trwania nocnej, wzmożonej aktywności AA-NAT (N-acetylo-transferazy serotoninowej) jest ściśle związany z długością okresu ciemności, to oznacza, iż w naturalnych warunkach oświetlenia czas ten ulega modyfikacjom, ściśle podążając za sezonowymi zmianami stosunku długości dnia i nocy. Dlatego melatonina uważana jest za „biochemiczny substrat” - lub hormon - ciemności, bowiem jej podwyższony poziom informuje komórki organizmu nie tylko o tym, że panuje ciemność, ale także o czasie jej trwania. Co więcej - kierunek zmian długości okresu ciemności, czyli jego wydłużanie się lub skracanie, wskazuje na aktualną i nadchodzącą porę roku, co kwalifikuje melatoninę jako wewnętrzny „zegar i kalendarz” organizmu.

Zmiany nocnego poziomu melatoniny, związane z porami roku pozwalają przypisać jej funkcję zegara i kalendarza, dzięki czemu może modulować wiele funkcji organizmu, w tym kontrolować rozwój gonad.

REGULACJA WYDZIELANIA MELATONINY Droga, jaką pokonuje informacja świetlna od siatkówki oka do szyszynki, to wieloneuronalny szlak nerwowy kończący się zazwojowymi włóknami współczulnymi, na zakończeniach których wydzielana jest noradrenalina Ten neuroprzekaźnik wiąże się w błonach pinealocytów ze swymi receptorami, za pośrednictwem których uruchamiana jest sekwencja procesów wewnątrzkomórkowej transdukcji sygnału, prowadzących do wzrostu poziomu cyklicznego AMP (cAMP). Ponieważ wzrost ten ma miejsce wyłącznie w ciemności (w fazie jasnej następuje spadek stężenia cAMP), poziom tego drugiego przekaźnika w pinealocytach jest pierwszym „przełożeniem” warunków świetlnych otoczenia na język biochemiczny organizmu.

REGULACJA WYDZIELANIA MELATONINY C.D. Nocny (ciemnościowy) wzrost cAMP w pinealocytach powoduje zwiększenie aktywności N-acetylo-transferazy serotoninowej (AA-NAT), kluczowego enzymu na szlaku biosyntezy melatoniny, co z kolei oznacza większą ilość melatoniny, powstającej w tych komórkach. Melatonina nie jest w nich magazynowana, ale natychmiast wydzielana do naczyń krwionośnych zaopatrujących szyszynkę i wraz z krwią rozprowadzana po całym organizmie.

REGULACJA WYDZIELANIA MELATONINY C.D. Taka sekwencja procesów: ciemność → ↑cAMP → ↑AA-NAT → ↑melatonina w szyszynce → ↑melatonina w krwi oznacza, że melatonina docierająca do różnych miejsc organizmu stanowi dla nich bezpośrednią informację o tym, że na zewnątrz panuje ciemność. Ponieważ okres podwyższenia syntezy melatoniny zależy od długości nocy, odbierające informację melatoninową komórki „dowiadują” się o ciemności i mogą „rozpoznać” porę roku.

Odbiór informacji świetlnej przez szyszynkę ssaka Odbiór informacji świetlnej przez szyszynkę ssaka. SCN - jądra nadskrzyżowaniowe, UW - unerwienie współczulne.

BIOLOGICZNA ROLA MELATONINY Jedną z lepiej poznanych funkcji melatoniny związanych z synchronizacją pracy zegara endogennego jest jej działanie jako czynnika ułatwiającego zasypianie. Jako „biochemiczny substrat ciemności” melatonina informuje nasze ośrodki mózgowe o tym, że nadszedł czas udania się na spoczynek. Nie jest więc zaskoczeniem, że w sytuacjach, kiedy rytmiczna czynność szyszynki ulega zakłóceniu (np. przy pracy zmianowej lub w podróżach transkontynentalnych), wiele naszych rytmów dobowych, w tym rytm snu i czuwania, ulega zaburzeniu.

BIOLOGICZNA ROLA MELATONINY C.D. Ale przecież znowu nie jest to uniwersalna funkcja melatoniny! Istnieje bowiem wiele gatunków zwierząt, dla których zapadnięcie ciemności (wzrost syntezy melatoniny) jest sygnałem do rozpoczęcia wzmożonej aktywności lokomotorycznej i żerowania. Wśród nich najlepiej znane są gryzonie laboratoryjne i ptaki nocne, na przykład sowy. Także i w tym przypadku nocny wzrost biosyntezy melatoniny informuje o nastaniu ciemności, ale uruchamia mechanizmy podwyższające tempo metabolizmu i wzrost aktywności procesów życiowych.

BIOLOGICZNA ROLA MELATONINY C.D. Przytoczone przykłady wskazują wyraźnie, jak złożone jest funkcjonowanie zegara biologicznego i jego synchronizacja z warunkami otoczenia. Zwłaszcza rola melatoniny nie jest jeszcze do końca wyjaśniona. Na pewno przekazuje komórkom sygnał: Uwaga! Jest ciemność, będzie trwała krócej lub dłużej! Sygnał ten uruchamia bardzo wiele różnych mechanizmów, których wypadkowa widoczna jest w postaci zmian adaptacyjnych, charakterystycznych dla danego gatunku.

MELATONINA MA WPŁYW NA: Na problemy ze snem Wzmacnia odporność Usuwa wolne rodniki i chroni W dojrzewaniu i andropauzie

Czy wiesz, że... Melatonina jest wrażliwa na światło i ciepło, należy więc ją przechowywać w ciemnych opakowaniach i w niskiej temperaturze. Miesięczna kuracja melatoniną kosztuje ok. 26zł (jeżeli przyjmujemy ją codziennie po 1 tabletce 5 mg). Nie powinny go brać kobiety przed planowanym zapłodnieniem (gdyż może mieć działanie antykoncepcyjne).

http://www.czasiprzestrzen.wuw.pl/?id=str,zwierzeta_czas,1,0 Dziękuję za uwagę