Melatonina – hormon o plejotropowym działaniu

• Authors: Maciej Brzęczek , Karina Słonka , Lidia Hyla-Klekot

Title variants

EN

Melatonin – a pleiotropic hormone

• Languages of publication: EN PL

Abstracts

EN

Melatonin, a tryptophan derivative, is synthesised in mammals mainly in the pineal gland. It coordinates the biological clock by regulating the circadian rhythm. Its production is dependent on light and its concentrations change with age. Thanks to its specific chemical structure, melatonin is capable of crossing all biological barriers in the organism and affecting other tissues and cells, both in indirect and direct ways. Its mechanism of action involves binding with membrane receptors, nuclear receptors and intracellular proteins. Melatonin shows antioxidant activity. Moreover, its immunomodulatory and antilipid effects as well as its role in secreting other hormones, such as prolactin, luteinizing hormone, follicle-stimulating hormone, somatotropin, thyroliberin, adrenocorticotropin hormone or corticosteroids, are essential. In the recent years, research studies have been mainly focussed on the potential influence of melatonin on the aetiology and development of various disease entities, such as sleep disorders, gastrointestinal diseases, cancers, psychiatric and neurological conditions, cardiovascular diseases or conditions with bone turnover disorders. Indications for melatonin use in paediatrics are being discussed more and more frequently. Among others, authors debate on its use in dyssomnias in children with neurodevelopmental disorders, such as attention deficit hyperactivity disorder, supportive treatment in febrile seizures and epilepsy as well as potential use in paediatric anaesthesia. The molecular mechanism and broad-spectrum action of melatonin have not been sufficiently researched and its clinical relevance is often underestimated. This hormone is a promising link in achieving alternative therapeutic solutions.

PL

Melatonina, pochodna tryptofanu, syntetyzowana u ssaków głównie w szyszynce, koordynuje pracę zegara biologicznego, regulując rytmy dobowe. Jej wytwarzanie pozostaje pod wpływem światła, a stężenie zmienia się wraz z wiekiem. Dzięki specyficznej budowie chemicznej melatonina ma możliwość przekraczania wszystkich barier biologicznych w organizmie i oddziaływania na inne tkanki i komórki w sposób pośredni i bezpośredni. Mechanizm działania tego hormonu obejmuje wiązanie z receptorami błony komórkowej, receptorami jądrowymi i wewnątrzkomórkowymi białkami. Melatonina ma działanie antyoksydacyjne; zasadniczy jest również jej wpływ immunomodulacyjny i antylipidowy, a także rola w wydzielaniu innych hormonów – prolaktyny, lutropiny, folitropiny, somatotropiny, tyreoliberyny, adrenokortykotropiny czy glikokortykosteroidów. W ostatnich latach badania naukowe skupiły się na potencjalnym wpływie melatoniny na etiologię i rozwój różnych jednostek chorobowych, takich jak: zaburzenia snu, choroby przewodu pokarmowego, choroby nowotworowe, psychiatryczne i neurologiczne, choroby układu sercowo-naczyniowego czy choroby przebiegające z zaburzeniami obrotu kostnego. Coraz szerzej opisywane są wskazania do zastosowania melatoniny w pediatrii. Obejmują one m.in. dyssomnie u dzieci z zaburzeniami neurorozwojowymi, takimi jak zespół nadpobudliwości z deficytem uwagi, leczenie wspomagające w przypadku drgawek gorączkowych i padaczki, jak również potencjalne zastosowanie w anestezji dziecięcej. Molekularny mechanizm i szerokie spektrum działania melatoniny nie zostały jeszcze dokładnie zbadane, a jej znaczenie kliniczne jest często niedoceniane. Hormon ten stanowi obiecujące ogniwo w osiągnięciu alternatywnych rozwiązań terapeutycznych.

Keywords

EN

circadian rhythm; melatonin; melatonin use; melatonina; rytm dobowy; zastosowanie melatoniny

Discipline

• MEDICINE: MEDICINE

• Publisher: Medical Communications
• Journal: Pediatria i Medycyna Rodzinna
• Year: 2016
• Volume: 12
• Issue: 2
• Pages: 127–133

Contributors

author

Maciej Brzęczek

• Oddział Chirurgii Urazowo-Ortopedycznej, Zakład Opieki Zdrowotnej, Olesno, Polska

author

Karina Słonka

• Instytut Fizjoterapii, Wydział Wychowania Fizycznego i Fizjoterapii, Politechnika Opolska, Opole, Polska

author

Lidia Hyla-Klekot

• Instytut Fizjoterapii, Wydział Wychowania Fizycznego i Fizjoterapii, Politechnika Opolska, Opole, Polska

References

• 1. McCord CP, Allen FP: Evidence associating pineal gland function with alterations in pigmentation. J Exp Zool 1917; 23: 207–224.
• 2. Lerner AB, Case JD, Takahashi Y: Isolation of melatonin and 5-methoxyindole-3-acetic acid from bovine pineal glands. J Biol Chem 1960; 235: 1992–1997.
• 3. Zawilska JB, Nowak JZ: Rytmika okołodobowa i zegar biologiczny. Sen 2002; 2: 127–136.
• 4. Chowdhury I, Sengupta A, Maitra SK: Melatonin: fifty years of scientific journey from the discovery in bovine pineal gland to delineation of functions in human. Indian J Biochem Biophys 2008; 45: 289–304.
• 5. Benarroch EE: Suprachiasmatic nucleus and melatonin: reciprocal interactions and clinical correlations. Neurology 2008; 71: 594–598.
• 6. Luchetti F, Canonico B, Betti M et al.: Melatonin signaling and cell protection function. FASEB J 2010; 24: 3603–3624.
• 7. Vanecek J: Cellular mechanisms of melatonin action. Physiol Rev 1998; 78: 687–711.
• 8. Szumiło M, Rahden-Staroń I: Fosfolipaza C zależna od fosfatydyloinozytolu w komórkach ssaków – budowa, właściwości i funkcja. Postepy Hig Med Dosw (Online) 2008; 62: 47–54.
• 9. Smirnov AN: Nuclear melatonin receptors. Biochemistry (Mosc) 2001; 66: 19–26.
• 10. Steinhilber D, Brungs M, Werz O et al.: The nuclear receptor for melatonin represses 5-lipoxygenase gene expression in human B lymphocytes. J Biol Chem 1995; 270: 7037–7040.
• 11. Piechota A, Gorąca A: Porównanie zdolności antyoksydacyjnych kwasu alfa-liponowego, melatoniny, witaminy C i troloksu oraz ich wpływu na stopień uszkodzeń DNA i wytwarzanie wolnych rodników. Pol Merkur Lekarski 2009; 27: 19–21.
• 12. Reiter RJ, Tan DX, Mayo JC et al.: Melatonin as an antioxidant: biochemical mechanisms and pathophysiological implications in humans. Acta Biochim Pol 2003; 50: 1129–1146.
• 13. Zawilska JB: Melatonina – hormon o działaniu pronasennym. Bromat Chem Toksykol 2008; 41: 224–228.
• 14. Turek FW, Gillette MU: Melatonin, sleep, and circadian rhythms: rationale for development of specific melatonin agonists. Sleep Med 2004; 5: 523–532.
• 15. Karasek M: Does melatonin play a role in aging processes? J Physiol Pharmacol 2007; 58 Suppl 6: 105–113.
• 16. Ambriz-Tututi M, Rocha-González HI, Cruz SL et al.: Melatonin: a hormone that modulates pain. Life Sci 2009; 84: 489–498.
• 17. Boczek-Leszczyk E, Juszczak M: Wpływ melatoniny na czynność gonad u człowieka. Pol Merkur Lekarski 2007; 23: 128–130.
• 18. Jaworek J: Melatonina – hormon dotąd niewykorzystany. Gastroenterol Pol 2010; 17: 220–226.
• 19. Harasiuk A, Klupińska G, Walecka-Kapica E et al.: Wydzielanie serotoniny i melatoniny u osób z dyspepsją czynnościową. Pol Merkur Lekarski 2007; 22: 336–340.
• 20. Juszczak M, Michalska M: Wpływ melatoniny na syntezę i wydzielanie prolaktyny, hormonu luteinizującego (LH) i folikulotropowego (FSH). Postepy Hig Med Dosw (Online) 2006; 60: 431–438.
• 21. Espino J, Pariente JA, Rodríguez AB: Role of melatonin on diabetes-related metabolic disorders. World J Diabetes 2011; 2: 82–91.
• 22. Paulis Ľ, Šimko F: Blood pressure modulation and cardiovascular protection by melatonin: potential mechanisms behind. Physiol Res 2007; 56: 671–684.
• 23. Broncel M, Koziróg-Kołacińska M, Chojnowska-Jezierska J: Melatonina w leczeniu miażdżycy. Pol Merkur Lekarski 2007; 23: 124–127.
• 24. Jung B, Ahmad N: Melatonin in cancer management: progress and promise. Cancer Res 2006; 66: 9789–9793.
• 25. Martínez-Campa C, Alonso-González C, Mediavilla MD et al.: Melatonin inhibits both ERα activation and breast cancer cell proliferation induced by a metalloestrogen, cadmium. J Pineal Res 2006; 40: 291–296.
• 26. Martín V, Herrera F, Carrera-Gonzalez P et al.: Intracellular signaling pathways involved in the cell growth inhibition of glioma cells by melatonin. Cancer Res 2006; 66: 1081–1088.
• 27. Danielczyk K, Dzięgiel P: Receptory melatoninowe MT1 oraz ich rola w onkostatycznym działaniu melatoniny. Postepy Hig Med Dosw (Online) 2009; 63: 425–434.
• 28. Cos S, González A, Martínez-Campa C et al.: Estrogen-signaling pathway: A link between breast cancer and melatonin oncostatic actions. Cancer Detect Prev 2006; 30: 118–128.
• 29. Guerrero JM, Pozo D, García-Mauriño S et al.: Nuclear receptors are involved in the enhanced IL-6 production by melatonin in U937 cells. Biol Signals Recept 2000; 9: 197–202.
• 30. Carrillo-Vico A, García-Pergañeda A, Naji L et al.: Expression of membrane and nuclear melatonin receptor mRNA and protein in the mouse immune system. Cell Mol Life Sci 2003; 60: 2272–2278.
• 31. Kong PJ, Byun JS, Lim SY et al.: Melatonin induces Akt phosphorylation through melatonin receptor- and PI3K-dependent pathways in primary astrocytes. Korean J Physiol Pharmacol 2008; 12: 37−41.
• 32. Maldonado MD, Pérez-San-Gregorio MA, Reiter RJ: The role of melatonin in the immuno-neuro-psychology of mental disorders. Recent Pat CNS Drug Discov 2009; 4: 61–69.
• 33. Peres MF, Masruha MR, Zukerman E et al.: Potential therapeutic use of melatonin in migraine and other headache disorders. Expert Opin Investig Drugs 2006; 15: 367–375.
• 34. Sánchez-Barceló EJ, Mediavilla MD, Tan DX et al.: Scientific basis for the potential use of melatonin in bone diseases: osteoporosis and adolescent idiopathic scoliosis. J Osteoporos 2010; 2010: 830231.
• 35. Sanchez-Hidalgo M, Lu Z, Tan DX et al.: Melatonin inhibits fatty acid-induced triglyceride accumulation in ROS17/2.8 cells: implications for osteoblast differentiation and osteoporosis. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2007; 292: R2208–R2215.
• 36. Sánchez-Barceló EJ, Mediavilla MD, Reiter RJ: Clinical uses of melatonin in pediatrics. Int J Pediatr 2011; 2011: 892624.
• 37. Bendz LM, Scates AC: Melatonin treatment for insomnia in pediatric patients with attention-deficit/hyperactivity disorder. Ann Pharmacother 2010; 44: 185–191.
• 38. Guo JF, Yao BZ: [Serum melatonin levels in children with epilepsy or febrile seizures]. Zhongguo Dang Dai Er Ke Za Zhi 2009; 11: 288–290.
• 39. Peled N, Shorer Z, Peled E et al.: Melatonin effect on seizures in children with severe neurologic deficit disorders. Epilepsia 2001; 42: 1208–1210.
• 40. Gitto E, Pellegrino S, Gitto P et al.: Oxidative stress of the newborn in the pre- and postnatal period and the clinical utility of melatonin. J Pineal Res 2009; 46: 128–139.

• Document Type: review