Elektromagnetische Wellen sind überall um uns herum, von unseren Smartphones bis zu den Geräten in unserem Zuhause. Aber wussten Sie, dass Melatonin, ein Hormon, das in unserem Körper produziert wird, ein potenzieller Schutz gegen diese Wellen sein kann?
Melatonin: Sein Stoffwechsel und seine starke antioxidative Rolle
Die Synthese von Melatonin wird von den paraventrikulären Kernen (PVN) des Hypothalamus kontrolliert. Neuronen der PVN projizieren auf die intermediolateralen Zellreihen des oberen Brustbereichs (T1/T3), wo sie mit den preganglionären sympathischen Zellneuronen synapsen. Im Ganglion cervicale superius erfolgt dann die Synapse mit den postganglionären sympathischen Neuronen, die die Pinealozyten innervieren und Noradrenalin (NE) sezernieren. NE bindet an beta- und alpha-adrenerge Rezeptoren, die cAMP-PKA-CREB- bzw. PLC-Ca2+-PKC-Kaskaden auslösen. In Nagetieren phosphoryliert PKA den Transkriptionsfaktor zyklisches AMP responselement-bindendes Protein (CREB), was die Transkription von Arylalkylamin-N-Acetyltransferase (AANAT) erhöht. AANAT ist ein Enzym, das an der Melatoninsynthese beteiligt ist und die Regulation von Melatonin ermöglicht. Bei Primaten hingegen phosphoryliert PKA AANAT direkt. In beiden Spezies wird AANAT auf verschiedene Weise geschützt. Dies erfolgt entweder durch Aufrechterhaltung des phosphorylierten CREB (P-CREB) bei Nagetieren oder durch posttranskriptionale Modifikationen bei Primaten, die AANAT vor dem Abbau durch Proteasome schützen.
Das Abfallen des NE-Spiegels durch Lichteinwirkung beeinflusst die Kaskaden in den Pinealozyten, die die Melatoninsynthese steuern. Zum Beispiel verringert Licht bei Nagetieren die NE-Sekretion, was zur Dephosphorylierung von P-CREB und Reduzierung der AANAT-Gen-Transkription führt.
Der Licht-/Dunkelzyklus beeinflusst die Funktion der Pinealozyten auf unterschiedliche Weise, wobei die suprachiasmatischen Kerne (SCN) als Transduktor der photoendokrinen Funktion fungieren. Licht, das auf die Netzhaut trifft, depolarisiert die Ganglienzellen, die Melanopsin enthalten, und gelangt über den retinohypothalamischen Pfad zum SCN. Diese direkte Innervation der Netzhaut ermöglicht es, den zirkadianen Rhythmus des Körpers entsprechend dem wahrgenommenen Hell-/Dunkelzyklus festzulegen. Allerdings wird jenseits des SCN die Wirkung von Melatonin decodiert, da das SCN bei Nacht- und Tagaktiven Tieren ähnlich ist, während Melatonin in beiden Typen gegensätzliche Auswirkungen hat.
Melatonin wird durch eine Reihe von Hydroxylierungs-, Decarboxylierungs-, Acetylierungs- und Methylierungsprozessen synthetisiert, die mit der Aufnahme von L-Tryptophan aus dem Blutstrom durch die Pinealozyten beginnen. Tryptophanhydroxylase wandelt Tryptophan in 5-Hydroxytryptophan um, das dann durch L-aromatische Aminosäure-Decarboxylase zu Serotonin (5-HT) decarboxyliert wird. AANAT verwendet Acetyl-Coenzym A, um Serotonin in N-Acetylserotonin (NAS) zu acetylieren. Schließlich wandelt Acetylserotonin-O-Methyltransferase (ASMT) N-Acetylserotonin in Melatonin (N-Acetyl-5-Methoxytryptamin) um. Der Abbau von Melatonin erfolgt hauptsächlich durch die Wirkung von Cytochrom-P450-Isoenzymen, die es in der Leber und im Gehirn in 6-Hydroxymelatonin umwandeln. Dieses Produkt wird dann von Sulfotransferase sulfatiert und anschließend als 6-Sulfatoxymelatonin im Urin ausgeschieden, was den Melatoninspiegel im Blut darstellt. Es gibt jedoch andere Wege für den Melatoninabbau, insbesondere bei externen Stressfaktoren (Strahlung) und Entzündungen. Unter solchen Bedingungen wird Melatonin durch Wechselwirkung mit Hydroxylradikalen in verschiedene Produkte hydroxyliert, die als starke Radikalfänger wirken. Eines dieser Produkte ist N1-Acetyl-N2-Formyl-5-Methoxyky-nuramin (AFMK), das bei Entzündungen von Interferon γ hochreguliert werden kann.
Melatonin bindet an membrangebundene G-Protein-gekoppelte Rezeptoren MT1 und MT2, die beim Menschen durch MTNR1A bzw. MTNR1B repräsentiert werden. MT1 und MT2 kommen in verschiedenen Teilen des zentralen Nervensystems vor (z. B. SCN, Hippocampus und Thalamus) sowie in peripheren Geweben (z. B. Eierstock, Arterien, Haut und Leber), wobei MT2 hauptsächlich im Gehirn lokalisiert ist. Melatonin bindet auch an Enzyme wie Chinchoninreduktase 2 oder MT3, um oxidativen Stress zu begrenzen. Es ist auch erwähnenswert, dass die Bindung von Melatonin an die MT2-Rezeptoren die Guanylylcyclase und die zyklischen Guanosinmonophosphat (cGMP)-Spiegel hemmt.
Melatonin wirkt als Hydroxyl-Radikalfänger und unterdrückt oxidativen Schaden aufgrund seiner chemischen Eigenschaften. Da Melatonin ein amphiphiles Molekül ist, kann es seine schützende Funktion in einer Vielzahl von zellulären Bestandteilen, einschließlich lipophiler und wässriger Kompartimente, ausüben. Im Gegensatz zu den meisten freien Radikalfängern, die ein Molekül neutralisieren, kann Melatonin und seine vielen Metaboliten wie N1-Acetyl-N2-Formyl-5-Methoxykynuramin (AFMK) mehrere oxidierende Moleküle entgiften. Ein weiterer Mechanismus ist die Fähigkeit von Melatonin, Schwermetalle zu binden, die zu oxidativem Stress führen und neurodegenerative Erkrankungen verursachen können. Hohe Kupferkonzentrationen im Gehirn erzeugen freie Radikale, die neuralen Geweben schaden, wie bei Patienten mit Alzheimer- oder Parkinson-Krankheit. Melatonin und sein Metabolit AFMK können das Kupfermetall interkalieren und seine schädliche Wirkung in hohen Konzentrationen auf das Gehirn verhindern. Darüber hinaus schützt Melatonin vor oxidativem Stress nicht nur durch seine Funktion als freier Radikalfänger, sondern auch indirekt durch die Aktivierung von potenten Antioxidantien wie Glutathionperoxidase, Superoxiddismutase und Katalase.
Von einer evolutionären Perspektive aus ist die Verbindung zwischen Melatonin und Mitochondrien interessant. Mitochondrien enthalten die höchste Konzentration an Melatonin im Vergleich zu anderen Organellen. Sie beherbergen eine Reihe von Redoxreaktionen, die zur Erzeugung von Adenosintriphosphat (ATP) notwendig sind und daher reich an freien Radikalen sind. Melatonin wird aktiv durch humane Peptidtransporter PEPT1/2 durch die Zellmembran transportiert. Sobald es sich im Inneren der Zelle befindet, zielt es auf die Mitochondrien ab, um oxidativen Stress und Alterung zu reduzieren. Eine Verzögerung des Alterns verhindert die Entwicklung altersbedingter Krankheiten wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Krebs, Fibrose und Multiple Sklerose, unter anderen. In klinischen Studien hat sich Melatonin als wirksam bei der Behandlung mehrerer Erkrankungen erwiesen. Zum Beispiel konnten Chang und Kollegen zeigen, dass Melatonin menschliche Netzhautzellen vor altersbedingter Makuladegeneration schützen kann, indem es Apoptose aufgrund von oxidativem Stress verhindert.
Melatonin kann ein potenzieller Schutz gegen die schädlichen Auswirkungen elektromagnetischer Wellen sein. Es ist ein wichtiges Hormon, das nicht nur unseren Schlaf-Wach-Rhythmus reguliert, sondern auch eine starke antioxidative Wirkung hat. Wenn Sie also nach Möglichkeiten suchen, sich vor elektromagnetischen Wellen zu schützen, könnte Melatonin eine vielversprechende Option sein.
