Мелатонін, гормон темряви від просування сну до лікування Еболи

Аліна Мастерс

1 відділ ендокринології, Медичний факультет, SUNY Downstate Medical Center, 11203 Бруклін, Нью-Йорк, США

Seithikurippu R Pandi-Perumal

2 Центр здорової зміни поведінки, Відділ охорони здоров'я та поведінки, Відділ охорони здоров'я, Медичний центр університету Нью-Йорка, Лангон, Медична школа Нью-Йоркського університету, 227 East 30th St, 10016 Нью-Йорк, Нью-Йорк, США

Азізі Сейшас

Жан-Луї Жирарден

Самі І. Макфарлейн

1 відділ ендокринології, Медичний факультет, SUNY Downstate Medical Center, 11203 Бруклін, Нью-Йорк, США

Анотація

Мелатонін - гормон, що виділяється загадковою епіфізом у відповідь на темряву, звідси і назва гормону темряви. Це викликало великий інтерес як терапевтичний спосіб лікування різних захворювань, особливо порушень сну. Ця плейотропна молекула має протизапальну, антиоксидантну та антикоагулопатичну властивості на додаток до ендотеліального захисного ефекту. У цій статті ми обговорюємо секрецію мелатоніну та механізми дії, а також терапевтичне обґрунтування. Ми також підкреслюємо потенційну корисність мелатоніну в смертельній сучасній епідемії Ебола.

Вступ

У формі соснової шишки, загадкова шишкоподібна залоза, яка глибоко сидить у мозку, запалила уяву вчених і філософів, а також духов різних культур протягом поколінь, і її охрестили "третім оком" і "оселею душі" Рене Декарта і був задуманий як "заспокійливий орган" [1,2]. Цікаво, що дослідники припустили, що епіфіз та його гормональний продукт мелатонін, можливо, пов’язані з довголіттям [3,4], а дисфункція епіфіза та можливий збій є тим, що ініціює процес старіння [5]. Перші докази того, що епіфіз виділяє біологічно активну сполуку, відому зараз як мелатонін, продемонстрували здатність екстрактів епіфізової тканини з бичачих джерел змінювати пігментацію меланіну у жаб, викликаючи агрегацію меланіну, що породжує назву мелатонін [6, 7]. Ці висновки призвели до спроб використання мелатоніну як лікування вітіліго, що виявилось в основному неефективним. Однак це дослідження призвело до випадкового виявлення ефектів мелатоніну, що сприяють сну. [8,9].

Синтез, зберігання та вивільнення мелатоніну

Мелатонін - єдиний відомий гормон, синтезований епіфізом, і виділяється у відповідь на темряву, звідси і назва, “гормон темряви” [10]. Мелатонін забезпечує циркадний та сезонний сигнал для організмів у хребетних. Мелатонін виробляється із серотоніну (виготовленого з триптофану) через каскад ферментативних реакцій (рис. 1). Останні два етапи на шляху включають перетворення серотоніну в N-ацетилсеротонін (NAS), каталізований ферментом арилалкіламін N ацетилтрансферазою (AANAT), з подальшим перетворенням N-ацетилсеротоніну в мелатонін, каталізований ферментом гідроксил-індол-O-метилтрансфераза (HIOMT) [8].

Біосинтез серотоніну та мелатоніну.

Епіфіз отримує надходження з постгангліонарних волокон, що призводить до вивільнення норадреналіну та збільшення продукції циклічного АМФ, таким чином, активуючи згаданий вище фермент AANAT, який є критично важливим для виробництва мелатоніну. Нейрогормона мелатонін не зберігається в епіфізі, а вивільняється в кров і може проникати в усі тканини організму [11]. Важливо відзначити, що «темрява» стимулює епіфіз виділяти мелатонін, тоді як вплив світла гальмує цей механізм [12].

Цікаво, що епіфіз, будучи ембріологічно частиною мозку, знаходиться поза гематоенцефалічним бар’єром і втрачає свої зв’язки з центральною нервовою системою, маючи головним джерелом симпатичну іннервацію [7]. Це, можливо, пояснює здатність епіфіза мати велике поглинання триптофану, що призводить до високого вироблення та секреції мелатоніну у відповідь на темряву. Цей процес також забезпечує відносний захист від передчасної ферментативної деградації, що призводить до 10-20-кратного збільшення рівня мелатоніну в плазмі крові, який легко дифундує через клітинні мембрани та перетинає гематоенцефалічний бар'єр (ВГВ) [7,13].