Die vielen Gesichter von Melatonin

Die vielen physiologischen Funktionen von Melatonin haben US-amerikanische und japanische Wissenschaftler in einer neuen Studie unter die Lupe genommen. Tierversuche haben gezeigt, dass Melatonin weit mehr als nur ein Schlafhormon ist. Er kann zahlreiche Schlüsselfunktionen direkt beeinflussen. Unter anderem kann es das Immunsystem stärken und als starkes Antioxidans freie Radikale vernichten.

Melatonin auch in peripheren Geweben aktiv

Beim Wort Melatonin denken die meisten Menschen mittlerweile an Schlafen. Tatsächlich bildet die Zirbeldrüse mitten im Gehirn dieses Hormon, das die sogenannte zirkadiane Rhythmik steuert. Dazu gehört die Regelung unseres Schlafs. Doch eine gerade im Journal of Pineal Research veröffentlichte Studie zeigt, dass Melatonin darüber hinaus zahlreiche Aufgaben im menschlichen Körper erfüllt.

Ein Team von US-amerikanischen und japanischen Wissenschaftlern hat jetzt zum ersten Mal die vielfältigen Rollen des Melatonin-Moleküls unter die Lupe genommen. Es spielt in der Natur nicht nur bei zirkadianen Rhythmen eine Rolle, sondern auch bei der Fortpflanzung und beim sogenannten Torpor, einem kurzfristigen Winterschlaf, der Energie spart.

„Zum ersten Mal können wir sagen, dass endogenes Melatonin an der Modulation dieser physiologischen Funktionen beteiligt ist“, sagte Dr. Margarita Dubocovich, leitende Studienautorin und Professorin im Department of Pharmacology and Toxicology an der Jacobs School of Medicine and Biomedical Sciences der University of Buffalo.

„Alle Tierarten, die jemals existierten, synthetisieren Melatonin in der Zirbeldrüse, der Netzhaut und einer Reihe von peripheren Geweben und Organellen wie in den Mitochondrien“, so Dr. Dubocovich. Über Signalwege mit entsprechenden Rezeptoren aktiviere das Hormon zahlreiche Funktionen und fungiere zudem als rezeptorunabhängiges Antioxidans.

Nach Auskunft der Studienautoren ist allgemein bekannt, dass Melatonin sowohl bei Tieren als auch beim Menschen an der Regulierung des Schlafs und der Modulation der zirkadianen Rhythmik maßgebend beteiligt ist. Zudem stärke es aber auch die Immunität und fungiere als multifunktionales Antikrebsmittel.

Verantwortlich dafür sei seine Wirkung auf G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR), mit über 1000 Mitgliedern die größte Proteinsuperfamilie. GPCR können zelluläre Signalkaskaden auslösen, die bei Krebs eine wichtige Rolle spielen.

Darüber hinaus kann Melatonin effizient freie Radikale vernichten und oxidativen Stress bekämpfen, die Grundlage für seine entzündungshemmende Wirkung.

In Fachkreisen wird anerkannt, dass Dr. Dubocovich Pionierarbeit geleistet hat, die zu einem besseren Verständnis der Rolle von Melatonin bei Säugetieren geführt hat. In den letzten Jahrzehnten hat sie maßgeblich zum wissenschaftlichen Verständnis des Einflusses von Melatonin auf zirkadiane Rhythmen, Schlafstörungen, Drogensucht und Depression beigetragen.

Die neue Publikation zeigt zum ersten Mal eindeutig, was endogenes Melatonin bewirken kann. Die zugrunde liegende Forschung wurde an zwei genetisch identischen Mäusen durchgeführt. Eine Maus produzierte Melatonin, die andere nicht.

„Frühere Studien zur Rolle von endogenem oder natürlich vorkommendem Melatonin in physiologischen Funktionen wurden an Nagetieren durchgeführt, deren Zirbeldrüse entfernt worden war. Der Nachteil dieser Forschung besteht darin, dass dies nicht nur die Produktion von Melatonin, sondern auch vieler anderer Moleküle blockiert. Daher war nicht klar, ob der Mangel an Melatonin oder anderen Molekülen die beobachtete Wirkung hatte“, sagte Dr. Dubocovich.

„Jetzt haben wir ein Mausmodell, mit dem wir die Wirkung von endogenem Melatonin auf Fortpflanzung, Torpor, Körpergewicht und andere physiologische Funktionen testen können“, fuhr sie fort. „Diese Ergebnisse können verwendet werden, um das Verständnis darüber zu verbessern, wie endogenes Melatonin das Verhalten und die Physiologie von Mäusen beeinflusst.“ Das wiederum könne Einblicke in die Rolle von endogenem Melatonin beim Menschen geben.

Die neuen Ergebnisse ebnen den Weg für weitere Untersuchungen zur Rolle von endogenem Melatonin für das Immunsystem, die Knochenbildung und bei Entzündungen. Auch periphere Gewebe, die an der Stoffwechselfunktion beteiligt sind, beispielsweise Bauchspeicheldrüse und Leber, werden maßgeblich von Melatonin beeinflusst.

Interessanterweise lassen sich die Wirkungen von Melatonin auf die Modulation zirkadianer Rhythmen direkt von den Mäusen auf den Menschen übertragen. Im Zuge der aktuellen Studie klärten die Wissenschaftler auch die Frage, ob Melatonin als Anti-Aging-Mittel lebensverlängernde Wirkungen hat. Leider scheint das nicht der Fall zu sein.

Quelle:

Zhang C, Clough SJ, Adamah-Biassi EB, Sveinsson MH, Hutchinson AJ, Miura I, Furuse T, Wakana S, Matsumoto YK, Okanoya K, Hudson RL, Kato T, Dubocovich ML, Kasahara T. Impact of endogenous melatonin on rhythmic behaviors, reproduction, and survival revealed in melatonin-proficient C57BL/6J congenic mice. J Pineal Res. 2021 Jun 4:e12748. doi: 10.1111/jpi.12748. Epub ahead of print. PMID: 34085306. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34085306/)

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