Rolul melatoninei în „mecanismul de ceas”

Întreruperea ceasului biologic, inclusiv ture de noapte sau odihna de dormit a unei jetlag, le răpește multă lume liniștea sufletească. În plus, un număr tot mai mare de studii indică faptul că întreruperea ritmului circadian poate avea o serie de alte consecințe negative asupra sănătății.

Ne trezim dimineața, adormim seara, dormim noaptea ... Ciclitatea zilnică se caracterizează prin funcții fiziologice precum secreția hormonală, reglarea tensiunii arteriale sau digestia (Tabelul 1). Melatonina, care reglează ciclul zilnic al tuturor celulelor din corp, joacă un rol important în toate acestea. Melatonina (N-acetil-5-metoxitriptamina) este un supraviețuitor major al evoluției, care, din bacterii și ciuperci, se găsește atât în corpul animal, cât și în cel uman. Molecula a fost descrisă pentru prima dată în 1958 după ce compusul a fost extras din glanda pineală a bovinelor. La acea vreme, se credea că o substanță care luminează pielea broaștelor și a peștilor ar putea fi importantă în tratamentul anumitor boli dermatologice. Abia în anii ’70 a devenit clar rolul său cheie în controlul ritmului biologic zilnic, iar funcția sa este acum prima legată de melatonină.

Un grup de aproximativ 20.000 de celule din nucleul suprachiasmatic al hipotalamusului este centrul ceasului intern, care primește semnale dependente de lumină și întuneric care reglează secreția de melatonină de la fotoreceptorii speciali descoperiți în urmă cu aproximativ zece ani în retină, spre deosebire de știfturi și tije. . Sub influența întunericului nocturn, secreția de melatonină crește și, dimpotrivă, sub influența luminii de zi, aceasta scade și se oprește. Interesant corpul uman își menține ritmul natural, zilnic aproape perfect, chiar și departe de sursele naturale de lumină - doar durata sa nu corespunde exact unei zile calendaristice, ci este de 24 de ore și 11 minute.Deși alternanța ciclurilor de lumină și întuneric este cea mai importantă în reglarea ritmului circadian, pe lângă acestea, temperatura ambiantă, activitatea fizică, stresul și orele de masă afectează și ritmul zilnic.

Tabelul 1. Caracteristicile fiziologice care se schimbă cu ritmul circadian (1)

Timp

Caracteristică fiziologică

Creșterea maximă a tensiunii arteriale

Mișcări intestinale intensive

Secreție maximă de testosteron

Cea mai semnificativă activitate cardiovasculară și cea mai mare forță musculară

Până în prezent, cercetătorii au identificat câteva gene prin care proteinele codificate sunt responsabile pentru menținerea ritmului circadian și, în cazul întreruperii acestuia de factori exogeni, pentru restaurarea acestuia. Experimentele cu șoareci confirmă rolul proteinei E4-BP1, a cărei absență duce la o revenire mai rapidă la „pista normală”, după întreruperea ritmului circadian. Din punct de vedere uman, se pare că această proteină poate juca, de asemenea, un rol proeminent în tratamentul săriturilor din fusul orar, precum și întreruperea timpului cauzată de munca în schimbul de noapte. Deși „fiziologic” durează de obicei săptămâni pentru a se obișnui cu un nou fus orar, în absența proteinei BP1, timpul necesar adaptării poate fi redus la jumătate (1).

„Inamicii” ceasului interior sunt cafeaua și cartea electronică

Ritmul secreției de melatonină poate fi perturbat de o serie de factori. Unele dintre acestea (de exemplu, cafeaua) sunt utilizate în mod intenționat pentru a întârzia adormirea, în timp ce altele (de exemplu, utilizarea instrumentelor de tehnologie informațională seara) pot provoca neobservate probleme legate de somn.

Se știe că cafeaua te ține treaz. Recent, toate acestea au fost cuantificate pentru ceasul biologic: o cafea espresso dublă rotește roata ceasului intern la aproximativ 40 de minute după ce ați băut cu 3 ore înainte de a adormi, adică provoacă o întârziere de 40 de minute în vârful secreției de melatonină (2).

Este provocator să gândești să petreci câteva ore pe zi vizionând dispozitive care emit lumină, laptopuri, tablete, smartphone-uri sau cărți electronice, în timp ce se știe puțin despre modul în care toate acestea afectează secreția de melatonină, somnul și calitatea somnului.

Potrivit unui studiu recent, citirea unei cărți electronice timp de patru ore înainte de culcare inhibă vârful secreției de melatonină târzie a glandei pineale în timpul lecturii, iar cititorii de cărți electronice modifică vârful secreției de melatonină cu 1,5 ore. Comparativ cu cititorii de o carte de hârtie. Cititorii de cărți electronice durează mai mult să adoarmă decât cititorii de cărți care tipăresc în același timp. Important, o proporție semnificativă din fotografiile luminoase emise de carte electronică și multe dispozitive electronice se încadrează în intervalul de lungimi de undă mai scurt (aproximativ 400-500 nm), ceea ce provoacă o schimbare mai mare în ora circadiană decât lumina cu același număr de fotoni și lungime de unda mai mare. Aceasta nu este o descoperire nouă: se știa că lumina albastră cu lungime de undă scurtă crește semnificativ vigilența decât componentele luminii roșii cu lungime de undă mai lungă (3).

Interferențele cu ceasul intern pot avea consecințe grave

Dacă cineva schimbă noapte și zi, poate unul se întinde în detrimentul celuilalt, poate avea multe consecințe. Asocierea dintre tulburările de ritm circadian, tulburările de somn asociate și slăbirea sistemului imunitar și dezvoltarea multor boli cronice este o zonă studiată pe scară largă și pare a fi asociată cu tulburări nocturne asociate cu tulburări metabolice și probleme cardiovasculare (4, 5).

Lucrul în mai multe schimburi, care crește incidența insomniei cu aproximativ 50%, crește, de asemenea, riscul de a dezvolta obezitate și diabet de tip 2 (4). Proporția persoanelor supraponderale care lucrează în programul normal de lucru și care lucrează în mai multe schimburi diferă semnificativ: 34,7, respectiv 47,9%. În plus, cei care lucrează în schimburi de mai bine de cinci ani prezintă un risc mai mare de mortalitate, inclusiv decesul cardiovascular (5). Exprimat în numere: tulburările de somn asociate cu un ritm circadian supărat cresc riscul de infarct miocardic de 2 până la 2,6 ori și riscul de accident vascular cerebral de aproximativ 1,7 până la 4 ori. Consecințele biologice nedorite ale luminilor nocturne (artificiale) au fost deja evidențiate de Organizația Mondială a Sănătății (OMS) atunci când clasifică expunerea la lumină legată de munca nocturnă ca potențial cancerigen.

Rezultatele experimentelor pe animale și ale studiilor umane arată că perturbarea ritmului circadian promovează dezvoltarea și progresia tumorilor (6). De asemenea, sa demonstrat că întreruperea ceasului intern modifică funcția a două gene supresoare tumorale. Proteinele codificate de Bmal1 și gena Per2 activată de acesta sunt responsabile pentru controlul unui număr de procese biologice reglate de ritmul circadian, inclusiv diviziunea celulară și metabolismul, care sunt, de asemenea, cruciale pentru tumorigeneză (6). Activitatea proteinelor codificate de Bmal1 și Per2 poate fi caracterizată de fluctuații zilnice, care sunt perturbate din cauza perturbării ciclurilor de lumină și întuneric.

Pe baza experimentelor cu șoareci, întreruperea modificărilor periodice în ciclurile de lumină de 12 ore și 12 ore de întuneric (cu secțiuni de lumină suplimentare de 8 ore inserate la fiecare 2-3 zile) duce la dezvoltarea unor tumori cu creștere mai rapidă și mai agresive . La șoarecii knock-out Bmal1 și Per2, lipsa acestor gene și a proteinelor codificate de aceștia au determinat o creștere a tumorii mai rapidă decât normală chiar și cu utilizarea ciclurilor de lumină altfel normale. Aceste condiții experimentale cu iluminare suplimentară sunt cele mai asemănătoare cu perturbarea fusului orar cauzată de jetlag și perturbarea ritmului zilnic asociat cu schimburile de noapte. Este probabil ca rezultatele experimentelor pe animale să fie relevante și pentru oameni; în cazul eșantioanelor de cancer pulmonar uman, cercetătorii au descris expresia fiziologică Bmal1 și Per2 mai mică decât în cazul altor gene care joacă un rol important în reglarea ritmurilor circadiene (6).

Femeile par a fi mult mai sensibile la deranjarea ceasului intern decât bărbații. Deși atât sexele mai puternice, cât și cele mai slabe raportează oboseală și reticență atunci când ritmul lor zilnic normal de 24 de ore este prelungit artificial la 28 de ore în laborator, există semne mai pronunțate de oboseală la femei pe baza rezultatelor obiective ale testelor (7).

Îmbunătățirea ceasului intern al corpului: utilizarea terapeutică a melatoninei

Învățând despre rolul melatoninei în reglarea ritmurilor circadiene și adormirea, administrarea exogenă a compusului poate fi utilizată și pentru tratarea anumitor tipuri de insomnie și pentru tratarea tulburărilor asociate cu salturile de fus orar.

În practica de zi cu zi, melatonina este implicată în primul rând în tratamentul insomniei la vârstnici și copii și în „îmbunătățirea” ceasului intern al celor cu un ritm circadian mai lung decât normal. Deși au existat încercări de a trata melatonina într-o mare varietate de tulburări de somn, eficacitatea acesteia în tratarea dificultăților de somn cauzate de probleme mentale și tulburări de dezvoltare este susținută de cele mai puternice dovezi. Un exemplu îl reprezintă copiii cu autism care au niveluri de melatonină mai mici decât cele normale. În cazul lor, melatonina prelungește timpul petrecut în somn și reduce numărul trezirilor în timpul somnului. Trebuie menționat, totuși, că melatonina nu s-a dovedit a fi eficientă în tratamentul tulburărilor de somn cauzate de boli sau reacții adverse la medicamente. În Ungaria, medicamentele care conțin 2 și 3 mg de melatonină sunt disponibile pe piață, care trebuie luate cu 1-2 ore înainte de ora planificată de somn (8).

Melatonina este mai mult decât un regulator al ritmurilor circadiene

Cercetările din ultimele decenii au arătat că melatonina are alte funcții în organism, pe lângă reglarea ritmurilor circadiene. O mare parte din cercetările privind celelalte efecte ale melatoninei sunt încă la început, o perspectivă promițătoare asupra utilității farmacoterapeutice a melatoninei poate fi acel hormon produs în glanda pineală (8, 9):

Antioxidant - deosebit de important în știința faptului că melatonina traversează cu ușurință membranele celulare și bariera hematoencefalică.
Acesta joacă un rol în reglarea sistemului imunitar, lucru care nu este încă cunoscut în detaliu. S-a demonstrat că are proprietăți antiinflamatorii prin stimularea producției de citokine.
Poate avea un efect protector împotriva anumitor boli neurodegenerative (de exemplu, boala Parkinson).
Poate afecta modul în care funcționează celulele adipoase.
Chelarea cu ioni metalici (aluminiu, cadmiu, cupru) a fost demonstrată in vitro. Semnificația formării complexelor in vivo este necunoscută, se poate presupune că melatonina joacă un rol în prevenirea otrăvirii cu metale.

Literatura folosită

(1) http://www.medicalnewstoday.com/articles/265234.php?sr; August 2016 3.

(2) http://www.medicalnewstoday.com/articles/299638.php?sr; August 2016 3.

(3) http://www.medicalnewstoday.com/articles/287377.php?sr Aug 2016 3.

(4) http://www.medicalnewstoday.com/articles/294022.php; August 2016 3.

(5) http://www.medicalnewstoday.com/articles/295320.php; August 2016 3.

(6) http://www.medicalnewstoday.com/articles/312064.php; August 2016 3.

(7) http://www.medicalnewstoday.com/articles/309243.php; August 2016 2.

(8) www.pharmindex-online.hu; August 2016 4.

(9) http://www.medicalnewstoday.com/articles/232138.php; August 2016 4.

Dr. István Dóczi, farmacist specialist
articole ale autorului