Melatonine: veel meer dan alleen een slaaphormoon

Melatonine staat vooral bekend als het slaaphormoon. Het is een peptidehormoon dat voornamelijk door de epifyse – een neuro-endocrien orgaan in de hersenen – wordt geproduceerd en uitgescheiden. De primaire rol van door de epifyse geproduceerd melatonine is inderdaad het reguleren van de slaap-waakcyclus, maar melatonine beïnvloedt ook de circadiaanse ritmes van de spieren, lever en alvleesklier. Langs deze weg is het een regulator van het koolhydraten- en vetmetabolisme [1].

De synthese van melatonine wordt gereguleerd door de suprachiasmatische kern in de hypothalamus [2]. Deze kern reageert op externe factoren, waarvan daglicht de belangrijkste is. Melatonine wordt voornamelijk geproduceerd als het donker is; de bloedwaarden van melatonine liggen tijdens de nachtelijke uren 5-10 keer hoger dan overdag [1]. Het melatoninemolecuul kan gemakkelijk de bloed-hersenbarrière passeren en kan elke cel van het lichaam bereiken. Overigens wordt melatonine niet alleen aangemaakt in de epifyse, ook lokaal kunnen cellen melatonine produceren. De productie van melatonine buiten de epifyse volgt echter geen circadiaans ritme en deze melatonine functioneert vaak als antioxidant [2].

Naast de effecten van melatonine op de slaap-waakcyclus en het metabolisme heeft melatonine tevens een sterke antioxidatieve werking. Vrije radicalen worden geproduceerd als bijproduct van de energiestofwisseling en kunnen macromoleculen zoals DNA, lipiden en eiwitten beschadigen. Dit wordt oxidatieve stress genoemd. Melatonine neutraliseert deze vrije radicalen, stimuleert de expressie en activiteiten van verschillende antioxidatieve enzymen en remt de activiteit van pro-oxidatieve enzymen, zoals het enzym stikstofoxidesynthase (NOS) [3].

Melatonine bevindt zich in alle lichaamscellen. De hoogste concentratie van het cellulaire melatonine bevindt zich in de mitochondriën, de energiefabrieken van de cel. In de mitochondriën worden veel zuurstofradicalen aangemaakt en melatonine wordt daarom dus ook wel een ‘mitochondriale antioxidant’ genoemd [4]. De antioxidatieve werking van melatonine is in het bijzonder belangrijk voor de bescherming van spermatoïden en eicellen. De geslachtscellen zijn door het hoge aantal mitochondriën namelijk erg gevoelig voor oxidatieve stress [5–7].

Cellen van het immuunsysteem bezitten ook melatoninereceptoren. Melatonine kan daarom de activiteit van immuunsysteem beïnvloeden en wordt vooral gezien als een immunomodulerende stof. Melatonine kan het immuunsysteem ondersteunen wanneer er sprake is van immuunsuppressie en zorgt ervoor dat een virale of bacteriële infectie effectiever kan worden bestreden. Tegelijkertijd kan melatonine een overmatige immuunreactie, zoals het geval is bij neurodegeneratieve ziektebeelden of auto-immuunziekten, tegengaan en werkt beschermend bij sepsis [8].

Ook speelt melatonine een rol bij het verouderen van het immuunsysteem. Dit verouderingsproces wordt ook wel ‘immunosenescentie’ genoemd en is in verband gebracht met een verhoogde vatbaarheid voor infecties, metabole aandoeningen en auto-immuunziekten. De productie van melatonine (en andere hormonen) neemt af met het vorderen van de leeftijd en deze afname overlapt met een verminderde functie van het immuunsysteem. Verschillende onderzoeken laten zien dat melatonine de nadelige gevolgen van immunosenescentie tegen kan gaan [9].

Melatonine staat vooral bekend als het slaaphormoon, maar heeft naast zijn slaapbevorderende werking ook een functie als antioxidant en modulator van het immuunsysteem. Dit betekent dat melatonine ook van nut kan zijn bij ziektebeelden die geassocieerd zijn met overmatige oxidatieve stress en ontsteking, waaronder neurodegeneratieve ziektebeelden en auto-immuunziekten. Ook kan melatonine de vruchtbaarheid ondersteunen door de mitochondriën in de geslachtscellen te beschermen.

Referenties

1. Ivanov DO, Evsyukova II, Mironova ES, Polyakova VO, Kvetnoy IM, Nasyrov RA. Maternal Melatonin Deficiency Leads to Endocrine Pathologies in Children in Early Ontogenesis. Int J Mol Sci [Internet]. 2021 Feb 19 [cited 2021 Mar 9];22(4). Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7922827/

2. Tarocco A, Caroccia N, Morciano G, Wieckowski MR, Ancora G, Garani G, et al. Melatonin as a master regulator of cell death and inflammation: molecular mechanisms and clinical implications for newborn care. Cell Death & Disease. 2019 Apr 8;10(4):1–12.

3. Reiter RJ, Mayo JC, Tan D-X, Sainz RM, Alatorre-Jimenez M, Qin L. Melatonin as an antioxidant: under promises but over delivers. Journal of Pineal Research. 2016;61(3):253–78.

4. Reiter RJ, Tamura H, Tan DX, Xu X-Y. Melatonin and the circadian system: contributions to successful female reproduction. Fertil Steril. 2014 Aug;102(2):321–8.

5. Xu H, Mu X, Ding Y, Tan Q, Liu X, He J, et al. Melatonin alleviates benzo(a)pyrene-induced ovarian corpus luteum dysfunction by suppressing excessive oxidative stress and apoptosis. Ecotoxicol Environ Saf. 2021 Jan 1;207:111561.

6. Yi S, Xu J, Shi H, Li W, Li Q, Sun Y-P. Association between melatonin receptor gene polymorphisms and polycystic ovarian syndrome: a systematic review and meta-analysis. Biosci Rep. 2020 Jun 26;40(6).

7. Kumar J, Verma R, Haldar C. Melatonin ameliorates Bisphenol S induced testicular damages by modulating Nrf-2/HO-1 and SIRT-1/FOXO-1 expressions. Environ Toxicol. 2021 Mar;36(3):396–407.

8. Carrillo-Vico A, Lardone PJ, Alvarez-Sánchez N, Rodríguez-Rodríguez A, Guerrero JM. Melatonin: buffering the immune system. Int J Mol Sci. 2013 Apr 22;14(4):8638–83.

9. Arlt W, Hewison M. Hormones and immune function: implications of aging. Aging Cell. 2004 Aug;3(4):209–16.