Es ist bekannt, dass Melatonin die Insulinausschüttung der Betazellen bei Nagetieren durch Interaktion mit den Melatoninrezeptoren MT₁ und / oder MT₂ an der Zelloberfläche hemmt. Allerdings
ist über die Funktion dieses Hormons in den Langerhans’schen Inselzellen der menschlichen Bauchspeicheldrüse nichts bekannt.
In der vorliegenden Studie wurde die Melatoninrezeptorexpression in menschlichen Inselzellen mittels RT-PCR-Test (Reverse Transkriptase-Polymerase-Kettenreaktion) untersucht. Die Wirkung von exogenem Melatonin auf die intrazelluläre Kalziumkonzentration ([Ca2+]i) bzw. die Hormonsekretion in den Inselzellen wurde jeweils mittels mikrofluorimetrischer Einzelzellmessung und Radioimmunassay untersucht. Anhand von RT-PCR-Amplifikationen war festzustellen, dass die menschlichen Inselzellen die mRNA-Kodierung für die Melatoninrezeptoren MT1 und MT2 exprimieren, wenngleich die mRNA-Expression für MT2 sehr gering war.
Eine Einzelzellanalyse der mRNA-Expression des MT1-Rezeptors ergab, dass die Expression beim Menschen in den Alphazellen, jedoch nicht in den Betazellen der Langerhans’schen Inseln erfolgt. Beim Menschen wurde durch die Verabreichung von exogenem Melatonin die Zunahme der intrazellulären Kalziumkonzentration ([Ca2+]i) in dissoziierten Inselzellen und die Glukagonsekretion in perfundierten Inselzellen stimuliert. Auch die Insulinausschüttung wurde stimuliert, was mit hoher Wahrscheinlichkeit auf eine parakrine Wirkung von Glukagon im Sinne einer Stimulierung der Betazellen zurückzuführen ist, da der MT1-Rezeptor in den Betazellen nicht vorhanden war. Melatonin führte in den menschlichen Inselzellen nicht zu einer Abnahme der Konzentration von zyklischem AMP (zyklisches 3’, 5’-Adenosinmonophosphat).
Bei der Maus führte Melatonin jedoch zu einer Hemmung des zyklischen AMP in der Insulinoma-(MIN6)-Betazelllinie und auch die glukosestimulierte Insulinsekretion der MIN6-Zellen wurde gehemmt. Anhand dieser Erkenntnisse ist davon auszugehen, dass Melatonin eine direkte stimulierende Wirkung auf die Alphazellen der menschlichen Langerhans’schen Inseln hat und die Insulinsekretion infolge einer erhöhten Glukagonausschüttung stimuliert wird.
Die Studienergebnisse belegen auch, dass die Wirkungsweise von Melatonin von der Spezies abhängt. In den Betazellen von Nagern hat es eine vorrangig inhibitorische Funktion, während es in den menschlichen Inselzellen eine stimulierende Wirkung besitzt.
