Grundlagen
Medizinische Studien zu Melatonin – Grundlagen
Melatonin (N-Acetyl-5-Methoxytryptamin) wird überwiegend in der Zirbeldrüse, dem Pinealorgan, mit Sitz im Gehirn, produziert – und zwar vor allem in der Nacht bei vollkommener Dunkelheit. Denn dann steigt der Pegel von Melatonin auf das Achtfache des Tageswertes, was das Signal für den Organismus ist, die Ruhezeit für viele Organe und Körperfunktionen, aber gleichzeitig auch lebenswichtige Reparaturmechanismen einzuleiten. Melatonin wird damit zum wichtigsten inneren Zeitgeber.
Licht als Rhythmuszerstörer
Jeder kleinste Lichtimpuls hingegen beeinflusst diesen wichtigen Vorgang, darunter insbesondere das blaue Licht des Fernsehers und Handys, die leuchtende Anzeige des Weckers oder die Straßenbeleuchtung. Diese Alltagsgeräte haben sich als wahre Rhythmuszerstörer ergeben, die den Melatoninhaushalt in hohem Maße negativ beeinflussen.
Melatonin taktet innere Uhr
Denn jeder Lichtimpuls gelangt über die Retina an den Nucleus suprachiasmaticus (SCN), der mit dem Pinealorgan verbunden ist und als Schaltzentrale und „Master-Clock“ im Gehirn dient. Der Taktgeber für diese innere Uhr ist Melatonin, das die Information „Nachtbetrieb“ nicht nur an das Gehirn, sondern auch an alle anderen Organe und Zellen im Körper weitergibt. Wird dieser natürliche Mechanismus durch Licht in der Nacht gestört, hat dies ernste Konsequenzen nicht nur für den Tag-Nacht-Rhythmus, sondern auch für die Funktion der Organe und die Entstehung und den Verlauf vieler Erkrankungen.
Jede Zelle enthält Melatonin
Erst seit Kurzem ist bekannt, dass die sogenannten Kraftwerke einer jeden Zelle, die Mitochondrien, in der Lage sind, ebenfalls Melatonin zu produzieren. Dieses Melatonin wird nicht ins Blut abgegeben, sondern reguliert bestimmte Funktionen in den entsprechenden Zellen. Diese Produktion wird zum Teil aber ebenso durch das Melatonin der Zirbeldrüse gesteuert, sodass Störungen des Pinealorgans auch Veränderungen in der Funktion dieser Zellen hervorrufen, was u.a. zu Organschäden führen kann.
Medizinische Studien zu Melatonin – Grundlagen
Die Autismus-Spektrum-Störung (ASD) ist eine neurologische Entwicklungsstörung, die durch ein komplexes und vielschichtiges neurologisches Verhaltenssyndrom gekennzeichnet ist. In den letzten Jahrzehnten haben mehrere Studien auf eine erhöhte Prävalenz von Schlafproblemen bei ASD hingewiesen, die mit einer Störung des autonomen Systems und des zirkadianen Rhythmus in Verbindung gebracht werden.
Die intrazelluläre Anhäufung des mit Mikrotubuli assoziierten Proteins Tau und seiner hyperphosphorylierten Formen ist ein zentrales neuropathologisches Merkmal der Alzheimer-Krankheit (AD). Melatonin kann die Hyperphosphorylierung von Tau in Zell- und Tiermodellen nachweislich verhindern. Die molekularen Mechanismen, durch die Melatonin die Tau-Hyperphosphorylierung und die mit Tau zusammenhängenden Pathologien abschwächt, sind jedoch noch nicht vollständig geklärt.
Es gibt überzeugende Beweise für die Wirkung von Melatonin auf die Toleranz bei erschöpfenden Belastungen und seine modulierende Rolle bei den Muskelenergiesubstraten am Ende der Belastung. Im Einklang damit scheinen auch PGC-1α und NRF-1 auf die körperliche Belastungstoleranz und die metabolische Erholung nach der Belastung einzuwirken.
In diesem Kommentar werden die jüngsten Forschungsberichte der Gruppe von Professor Wenkai Ren zusammengefasst und hervorgehoben. Ihre Forschung konzentriert sich auf zwei wichtige Untersuchungsbereiche, nämlich die Rolle von Melatonin bei der Regulierung der Makrophagenpolarisierung und die funktionellen Auswirkungen von Melatonin auf die gastrointestinale Mikrobiota. Beide Themen sind für Melatoninbiologen von großem Interesse, da sie erhebliche Auswirkungen auf die klinische und Veterinärmedizin haben.
Der deutliche Rückgang der Häufigkeit von Helicobacter pylori-Infektionen infolge des Einsatzes von Antibiotika und wirksamen säurehemmenden Medikamenten hat die Prävalenz von Magengeschwüren in den letzten Jahrzehnten erheblich gesenkt.
In dieser Studie wurde die Zuverlässigkeit der 31-Phosphor-Magnetresonanzspektroskopie (31P-MRS) zur Messung von Parametern der Stoffwechselfunktion der Leber bei intakten Tieren untersucht. Diese Parameter können uns helfen, den Schweregrad und die Prognose der Leberfibrose zu beurteilen.
Coronaviren (CoVs) sind eine Gruppe einzelsträngiger RNA-Viren, von denen einige wie SARS-CoV, MERS-CoV und SARS-CoV-2 weltweit mit tödlichen menschlichen Erkrankungen in Verbindung gebracht werden. Die durch SARS-CoV-2 hervorgerufene Coronavirus-Erkrankung-2019 (COVID-19) führt zu einer akuten Lungenverletzung (ALI)/einem akuten Atemnotsyndrom (ARDS), das bei älteren Menschen und bei Menschen mit zugrundeliegenden Komorbiditäten mit einer hohen Sterblichkeit verbunden ist.
Melatonin besitzt Multi-Organ- und pleiotrope Effekte mit der Potenz, die Angiogenese sowohl auf molekularer als auch auf zellulärer Ebene zu kontrollieren. Bis heute wurden viele Anstrengungen unternommen, die Dynamik der Angiogenese-Modulatoren in einem anderen Milieu zu kontrollieren und zu regulieren.
Die Rolle von Melatonin wurde ausgiebig bei pathophysiologischen Zuständen, einschließlich Autismus-Spektrum-Störung (ASD), untersucht. Eine reduzierte Melatonin-Sekretion wurde bei ASD berichtet und führte zu vielen klinischen Studien mit oralen Melatonin-Formulierungen mit sofortiger und verlängerter Freisetzung.
Knorpel ist ein relativ einfaches Bindegewebe, das eine Vielzahl von Rollen im menschlichen Körper spielt, einschließlich der Unterstützung und des Schutzes der Gelenke, der Lastaufnahme der Bandscheiben, der Gelenkschmierung, der Bildung der äußeren Struktur der Ohren und Nase und der Unterstützung der Luftröhre. Die Aufrechterhaltung der Knorpel-Homöostase ist daher von entscheidender Bedeutung. Knorpelerkrankungen sind schwierig zu diagnostizieren und zu behandeln, da ihre molekularen und pathologischen Mechanismen nicht vollständig verstanden sind.
Der regelmäßige Auf- und Untergang der Sonne führte zur Entwicklung von 24-Stunden-Rhythmen in praktisch allen Organismen. In einem evolutionären Herzschlag hat der Mensch mit elektrischem Licht die Kontrolle über seine Lichtumgebung übernommen. Der Mensch ist sehr lichtempfindlich, doch die meisten Menschen nutzen Licht heute bis zum Schlafengehen. Wir evaluierten die Auswirkungen moderner Beleuchtungsumgebungen zu Hause in Bezug auf Schlaf und Lichtempfindlichkeit auf individueller Ebene mit einem neuen tragbaren Spektrophotometer.
Das therapeutische Potenzial von Melatonin als chronobiotisches zytoprotektives Mittel, um den Folgen einer COVID-19-Infektion entgegenzuwirken, wurde befürwortet. Aufgrund seiner weitreichenden Wirkungen als Antioxidans, entzündungshemmende und immunmodulatorische Substanz könnte Melatonin die Folgen einer SARS-CoV-2-Infektion in einzigartiger Weise beeinträchtigen.
Darmkrebs (CRC) ist weltweit eine der häufigsten Krebsarten, die als zweithäufigste Ursache für krebsbedingte Todesfälle pro Jahr bekannt ist.
Es gibt immer mehr Hinweise auf einen Zusammenhang zwischen Stimmung und Chronotyp. Die Mehrheit der Studien untersucht den Chronotyp anhand von Präferenzen für morgendliche/abendliche Aktivitäten und nicht anhand des Schlafverhaltens an sich (d.h. anhand der Schlafmitte) oder biologischer Marker für die Schlafzeit (z.B. Wirkungseintritt von Melatonin bei Dämmerlicht).
Melatonin ist ein sehr altes Molekül, das bis zum Ursprung des Lebens zurückverfolgt werden kann. Die ursprüngliche Funktion von Melatonin war wahrscheinlich die eines Fängers freier Radikale. Melatonin hat sich vermutlich in Bakterien entwickelt; es wurde sowohl in α-Proteobakterien als auch in photosynthetischen Cyanobakterien nachgewiesen.
Der Neuromodulator Melatonin synchronisiert zirkadiane Rhythmen und damit verbundene physiologische Funktionen durch Einwirkung auf zwei G-Protein-gekoppelte Rezeptoren: MT1 und MT2.
Die verfügbaren pharmakologischen Modalitäten für die Behandlung der Fibromyalgie (FM) sind mit einer Vielzahl von Nebenwirkungen und einem begrenzten Nutzen verbunden. In dieser Studie haben wir die Effekte von Melatonin bei der Behandlung von FM systematisch gesichtet.
Untersuchungen lassen darauf schließen, dass Schlafdauer und -qualität miteinander in Wechselwirkung stehende Faktoren sind, die zu Adipositas beitragen. Nur wenige Studien befassen sich jedoch fokussiert mit dem Schlaf-Chronotyp, der die zirkadiane Präferenz einer Person repräsentiert. Ebenso wenig wurden diese Faktoren in Stichproben von Personen mittleren Alters und diverser ethnischer Zugehörigkeit beurteilt.
Melatonin ist zwar für die zirkadiane Regulation des Schlafes notwendig, die zugrunde liegenden Mechanismen dieser Wirkung von Melatonin sind jedoch noch unklar. In der vorliegenden Studie konnten wir nachweisen, dass Melatonin die Aktivität GABAerger Neuronen im lateralen Hypothalamus supprimiert.
Der Mensch lebt in einem 24-Stunden-Rhythmus, in der Licht und Dunkelheit einem tageszyklischen Muster folgen. Unser zirkadianer Taktgeber, der Nucleus suprachiasmaticus (SCN) im Hypothalamus, ist über einen von der Netzhaut ausgehenden Signalweg auf den 24-stündigen Sonnentag abgestimmt und synchronisiert unsere inneren biologischen Rhythmen.