الميلاتونين: علم وظائف الأعضاء ، وظائف والاستخدام الطبي
الميلاتونين هو هرمون موجود في البشر والحيوانات والنباتات والفطريات والبكتيريا وحتى بعض الطحالب. اسمها العلمي هو N-cetyl-5-methoxytryptamine وتم تصنيعه من حمض أميني أساسي ، التربتوفان.
في البشر والحيوانات ، يتم إنتاج الميلاتونين بشكل رئيسي في الغدة الصنوبرية وهي مادة أساسية لمجموعة واسعة من العمليات الخلوية والغدد الصم العصبية والفيزيولوجية العصبية.
تكمن أهم وظائف الميلاتونين في تنظيم دورة النوم اليومية ، ولهذا السبب يتم استخدامه في بعض الحالات كعلاج لاضطرابات النوم.
إحدى الخصائص الرئيسية لهذا الجزيء تكمن في التركيب الحيوي ، والذي يعتمد إلى حد كبير على التغيرات في الإضاءة المحيطة.
خصائص الميلاتونين
الميلاتونين هو هرمون يفرز من الغدة الصنوبرية ، والذي تم اكتشافه في عام 1917. على وجه التحديد ، تم الكشف عن وجوده من خلال التحقيق الذي تم تغذية الشرغوف مع مقتطف من الغدة الصنوبرية.
عند إعطاء مستخلص الغدة الصنوبرية ، لوحظ ظهور بقع داكنة على جلد الحيوانات ، بسبب تقلص الميلافوروس.
كانت هذه المادة تسمى الميلاتونين وعُزلت لأول مرة بعد مرور واحد وأربعين عامًا على اكتشافها في عام 1958. بعد حوالي عشر سنوات ، تم وصف الطبيعة الدورية لإفرازها وقدرتها على حث النوم.
يعتبر الميلاتونين الآن هرمون عصبي ينتج عن الخلايا الصنوبرية (نوع خلية) من الغدة الصنوبرية ، وهي بنية دماغية موجودة في الدماغ.
تولد الغدة الصنوبرية الميلاتونين تحت تأثير النواة فوق الحركية ، وهي منطقة ما تحت المهاد التي تتلقى معلومات من شبكية العين عن الأنماط اليومية للضوء والظلام.
يعاني الناس من جيل ثابت من الميلاتونين في مخهم ، والذي ينخفض بشكل ملحوظ بنسبة 30 عامًا. وبالمثل ، من مرحلة المراهقة ، عادة ما تكون هناك تكلسات في الغدة الصنوبرية ، والتي تدعى corpora arenacea .
يتم تحديد تخليق الميلاتونين جزئيًا عن طريق الإضاءة المحيطة ، وذلك بفضل صلته بالنواة فوق الحركية في منطقة ما تحت المهاد. أي أنه كلما زادت الإضاءة ، انخفض إنتاج الميلاتونين وانخفاض الإضاءة ، زاد إنتاج هذا الهرمون.
هذه الحقيقة تسلط الضوء على الدور الهام الذي يلعبه الميلاتونين في تنظيم نوم الناس ، وكذلك أهمية الإضاءة في هذه العملية.
حاليا ، فقد تبين أن الميلاتونين له وظيفتان رئيسيتان: تنظيم الساعة البيولوجية وتقليل الأكسدة. وبالمثل ، يصاحب العجز في الميلاتونين عادة أعراض مثل الأرق أو الاكتئاب ، وقد يتسبب في تسارع تدريجي للشيخوخة.
على الرغم من أن الميلاتونين عبارة عن مادة توليفها بواسطة الجسم نفسه ، إلا أنه يمكن ملاحظتها أيضًا في بعض الأطعمة مثل الشوفان أو الكرز أو الذرة أو النبيذ الأحمر أو الطماطم أو البطاطس أو المكسرات أو الأرز.
وبالمثل ، يباع الميلاتونين اليوم في الصيدليات والأدوية مع عروض مختلفة ويستخدم كبديل للنباتات الطبية أو الأدوية الموصوفة لمكافحة الأرق.
علم وظائف الأعضاء
الغدة الصنوبرية هي بنية تقع في وسط المخيخ ، خلف البطين الدماغي الثالث. تحتوي هذه البنية على الخلايا الصنوبرية ، والخلايا التي تولد الإندولامينات (الميلاتونين) والببتيدات النشطة في الأوعية.
وبالتالي ، يتم تحفيز إنتاج وإفراز هرمون الميلاتونين بواسطة ألياف العصب ما بعد العقدي للشبكية. تنتقل هذه الأعصاب عبر القناة الشبكية إلى النواة فوق القصبية (ما تحت المهاد).
عندما تكون في نواة فوق الحنجرة ، فإن ألياف العصب ما بعد العقدي تمر عبر العقد الفائقة لعنق الرحم حتى تصل إلى الغدة الصنوبرية.
بمجرد وصولهم إلى الغدة الصنوبرية ، فإنها تحفز تخليق الميلاتونين ، وهذا هو السبب في تنشيط الظلام لإنتاج الميلاتونين في حين أن الضوء يحول دون إفراز هذا الهرمون.
على الرغم من أن الضوء الخارجي يؤثر على إنتاج الميلاتونين ، فإن هذا العامل لا يحدد الأداء الكلي للهرمون.
وهذا يعني أن إيقاع الساعة البيولوجية لإفراز الميلاتونين يتحكم فيه منظم ضربات القلب الداخلي الموجود في نواة فوق الحواس نفسها ، وهي مستقلة عن العوامل الخارجية.
ومع ذلك ، فإن الإضاءة المحيطة لديها القدرة على زيادة أو إعادة تكثيف العملية بطريقة تعتمد على الجرعة. يدخل الميلاتونين بالانتشار إلى مجرى الدم ، حيث يبلغ تركيزه ذروته بين الساعة الثانية والرابعة صباحًا.
بعد ذلك ، تقل كمية الميلاتونين في مجرى الدم تدريجياً خلال الفترة المظلمة.
من ناحية أخرى ، يعرض الميلاتونين أيضًا اختلافات فسيولوجية اعتمادًا على عمر الشخص. حتى عمر ثلاثة أشهر ، يفرز الدماغ البشري كميات صغيرة من الميلاتونين.
بعد ذلك ، يزداد تخليق الهرمون ، ليصل إلى تركيزات تبلغ حوالي 325 جزء من الغرام / مل أثناء الطفولة. في الشباب البالغين يتراوح التركيز الطبيعي بين 10 و 60 جزء من الغرام / مل ، وخلال الشيخوخة ، يتناقص إنتاج الميلاتونين تدريجياً.
التخليق الحيوي والتمثيل الغذائي
الميلاتونين عبارة عن مادة يتم تصنيعها حيوياً من التربتوفان ، وهو حمض أميني أساسي يأتي من الطعام.
على وجه التحديد ، يتم تحويل التربتوفان مباشرة إلى الميلاتونين من خلال إنزيم التربتوفان هيدروكسيلاز. في وقت لاحق ، يتم نزع الكربوكسيل هذا المركب ويولد السيروتونين.
كما ذكرنا ، الظلام ينشط الجهاز العصبي ويحفز إنتاج إفراز الناقلات العصبية. عندما يرتبط norepinephrine بمستقبلات بيتا 1 الأدرينالية للخلايا الصنوبرية ، يتم تنشيط cyclase adenyl.
وبالمثل ، يتم زيادة AMP دوري من خلال هذه العملية ، ويتم تحفيز توليف جديد من أريل الكيلامين N-acyltransferase (إنزيم توليف الميلانين). أخيرًا ، من خلال هذا الإنزيم ، يتحول السيروتونين إلى مادة الميلانين.
فيما يتعلق بعملية الأيض ، فإن الميلاتونين هو هرمون يتم استقلابه في الميتوكوندريا وخلايا الكبد p ، ويتم تحويله بسرعة إلى 6 هيدروكسي مولاتونين. بعد ذلك ، يترافق مع حمض الغلوكورونيك ويفرز في البول.
العوامل التي تعدل إفراز الميلاتونين
في الوقت الحالي ، يمكن تصنيف العناصر القادرة على تعديل إفراز الميلاتونين في فئتين مختلفتين: العوامل البيئية والعوامل الداخلية.
تتشكل العوامل البيئية بشكل رئيسي من خلال الفترة الضوئية (مواسم الدورة الشمسية) ، وفصول السنة ودرجة الحرارة البيئية.
فيما يتعلق بالعوامل الداخلية ، يبدو أن الإجهاد والعمر عنصران يمكن أن يحفزا على خفض إنتاج الميلاتونين.
وبالمثل ، تم إنشاء ثلاثة أنماط مختلفة من إفراز الميلاتونين: النوع الأول والنوع الثاني والنوع الثالث.
ويلاحظ النمط الأول من إفراز الميلاتونين في الهامستر ويتميز بذروة مفاجئة للإفراز.
النمط الثاني هو نموذج من الفئران البيضاء ، وكذلك البشر. في هذه الحالة ، يتميز الإفراز بزيادة تدريجية حتى يصل إلى ذروة الإفراز القصوى.
أخيرًا ، لوحظ توقف النوع الثالث في الأغنام ، وهو يتميز أيضًا بزيادة تدريجية ولكنه يختلف عن النوع الثاني للوصول إلى أقصى مستوى من الإفراز والبقاء لفترة حتى يبدأ في الانخفاض.
الدوائية
الميلاتونين هو هرمون متوافر على نطاق واسع. لا يقدم الكائن الحواجز المورفولوجية لهذا الجزيء ، بحيث يمكن امتصاص الميلاتونين بسرعة من خلال الغشاء المخاطي للأنف أو الفم أو الجهاز الهضمي.
وبالمثل ، الميلاتونين هو هرمون يتم توزيعه داخل الخلايا في جميع العضيات. مرة واحدة تدار ، يتم الوصول إلى أقصى مستوى في البلازما بين 20 و 30 دقيقة في وقت لاحق. يتم الحفاظ على هذا التركيز لمدة ساعة ونصف تقريبًا ثم ينخفض بسرعة مع عمر افتراضي قدره 40 دقيقة.
على مستوى الدماغ ، يتم إنتاج الميلاتونين في الغدة الصنوبرية ويكون بمثابة هرمون الغدد الصماء ، لأنه يتم إطلاقه في مجرى الدم. مناطق عمل الميلاتونين في المخ هي الحصين والغدة النخامية والغدة النخامية والغدة الصنوبرية.
من ناحية أخرى ، يتم إنتاج الميلاتونين أيضًا في شبكية العين وفي الجهاز الهضمي ، حيث يعمل بمثابة هرمون paracrine. وبالمثل ، يتم توزيع الميلاتونين في المناطق غير العصبية مثل الغدد التناسلية والأمعاء والأوعية الدموية والخلايا المناعية.
وظائف
يحتوي الميلاتونين على مستقبلات محددة وقابلة للإشباع ويمكن عكسها ، وتؤثر مواقع الحركة بشكل أساسي على الإيقاعات اليومية. من ناحية أخرى ، تؤثر مستقبلات الميلاتونين غير العصبية على الوظيفة الإنجابية ولديها وظائف مختلفة.
يبدو أن مستقبلات الميلاتونين مهمة في آليات التعلم وذاكرة الفئران ، ومن المفترض أن هذا الهرمون يمكن أن يغير العمليات الفيزيولوجية الكهربية المرتبطة بالذاكرة ، مثل التقوية على المدى الطويل.
من ناحية أخرى ، يؤثر الميلاتونين على الجهاز المناعي ويرتبط بظروف مثل الإيدز والسرطان والشيخوخة وأمراض القلب والأوعية الدموية والتغيرات اليومية في الإيقاع والنوم وبعض الاضطرابات النفسية.
تشير بعض الدراسات السريرية إلى أن الميلاتونين يمكن أن يلعب أيضًا دورًا مهمًا في تطوير أمراض مثل الصداع النصفي والصداع ، لأن هذا الهرمون هو خيار علاجي جيد لمكافحته.
من ناحية أخرى ، فقد ثبت أن الميلاتونين يقلل من تلف الأنسجة الناجم عن نقص التروية في الدماغ والقلب.
أخيرًا ، من المعروف الآن أن الميلاتونين يعمل على الجهاز المناعي ، على الرغم من أن التفاصيل حول آثاره مربكة إلى حد ما. في هذا المعنى ، يبدو أن الميلاتونين يثير إنتاج الجلوبيولين المناعي وتحفيز البلعمة.
وبالتالي ، فإن وظائف الميلاتونين كثيرة ومتنوعة ، تعمل على مستوى الدماغ وعلى مستوى الجسم. ومع ذلك ، فإن الوظيفة الرئيسية لهذا الهرمون تكمن في تنظيم الساعة البيولوجية.
استخدام الطبي
إن الآثار المتعددة التي يسببها الميلاتونين على الأداء البدني والدماغي للأشخاص ، وكذلك القدرة على استخراج هذه المادة من بعض الأطعمة ، قد حفزت على مستوى عالٍ من الأبحاث حول استخدامه الطبي.
ومع ذلك ، فقد تم اعتماد الميلاتونين فقط كدواء لعلاج الأرق من الدرجة الأولى على المدى القصير في الأشخاص الذين تزيد أعمارهم عن 55 عامًا. في هذا المعنى ، أظهرت دراسة حديثة أن الميلاتونين زاد بشكل كبير من إجمالي وقت النوم للأشخاص الذين يعانون من الحرمان من النوم.
البحث عن الميلاتونين
على الرغم من أن الاستخدام الطبي الوحيد المعتمد للميلاتونين يكمن في المعالجة القصيرة الأمد للأرق الأولية ، إلا أن هناك تحقيقات متعددة في الآثار العلاجية لهذه المادة قيد التنفيذ حاليًا.
على وجه التحديد ، يتم التحقيق في دور الميلاتونين كأداة علاجية لأمراض التنكس العصبي مثل مرض الزهايمر أو مرض هنتنغتون أو مرض باركنسون أو التصلب الجانبي الضموري.
من المفترض أن هذا الهرمون يمكن أن يكون دواء في المستقبل سيكون فعالا في مكافحة هذه الأمراض ، ومع ذلك ، لا توجد اليوم أي دراسات تقدم أدلة علمية على فائدتها العلاجية.
من ناحية أخرى ، نشر العديد من المؤلفين الميلاتونين باعتباره مادة جيدة لمحاربة الأوهام لدى المرضى المسنين. في بعض الحالات ، أثبتت هذه الأداة العلاجية فعاليتها بالفعل.
أخيرًا ، يقدم الميلاتونين طرقًا بحثية أخرى أقل دراستها إلى حد ما ولكن مع فرص مستقبلية جيدة.
واحدة من الحالات الأكثر ازدهارا اليوم هو دور هذا الهرمون كمادة محفزة. أظهرت بعض الأبحاث أن تناول مادة الميلاتونين للأشخاص الذين يعانون من اضطراب فرط الحركة ونقص الانتباه يقلل من الوقت اللازم للنوم.
المجالات العلاجية الأخرى للبحث هي الصداع واضطرابات المزاج (حيث ثبت أنها فعالة في علاج الاضطرابات العاطفية الموسمية) والسرطان والصفراء والسمنة والحماية من الإشعاع وطنين الأذن.
