Melatonin

Die Biosynthese von Melatonin erfolgt aus der Aminosäure Tryptophan über den Serotonin-Pathway:

Tryptophan -> 5-Hydroxytryptophan (5-HTP) -> Serotonin -> N-Acetylserotonin -> Melatonin

Die beiden letzten Schritte (AANAT und ASMT/HIOMT) sind lichtabhängig: Der Nucleus suprachiasmaticus (SCN) im Hypothalamus erhält Lichtinformation von der Retina über melanopsinhaltige intrinsisch photosensitive Ganglienzellen (ipRGCs). Bei Dunkelheit signalisiert der SCN über den sympathischen Pfad (oberes Zervikalganglion) an die Zirbeldrüse, Melatonin freizusetzen. Licht - insbesondere kurzwelliges blaues Licht - hemmt diesen Pfad und unterdrückt die Melatoninproduktion.

Chronobiologische Funktion:

Melatonin ist kein Schlafmittel im engeren Sinne, sondern ein 'Dunkelheitssignal' - es informiert den Körper darüber, dass Nacht ist. Der Dim Light Melatonin Onset (DLMO) - der Zeitpunkt, an dem Melatonin im Speichel messbar ansteigt - gilt als der präziseste Marker für die innere circadiane Phase. Melatonin senkt die Körperkerntemperatur, fördert die Müdigkeit und koordiniert periphere Uhren in Organen und Geweben.

Antioxidative Eigenschaften:

Melatonin ist ein bemerkenswert vielseitiges Antioxidans. Es neutralisiert direkt reaktive Sauerstoffspezies (ROS) und reaktive Stickstoffspezies (RNS), stimuliert antioxidative Enzyme (Superoxiddismutase, Glutathionperoxidase, Katalase) und hemmt prooxidative Enzyme (NOS, LOX). Einzigartig ist die sogenannte 'Antioxidative Kaskade': Melatonin-Metaboliten (AFMK, AMK) sind selbst potente Antioxidantien - ein einzelnes Melatoninmolekül kann damit bis zu 10 ROS neutralisieren.

Mitochondriale Melatoninproduktion:

Neuere Forschung hat gezeigt, dass Melatonin nicht nur in der Zirbeldrüse, sondern auch lokal in Mitochondrien produziert wird - und zwar in Konzentrationen, die die Plasmaspiegel um ein Vielfaches übersteigen. Dieses 'mitochondriale Melatonin' dient primär dem Schutz der Atmungskette vor oxidativem Stress und der Regulation der mitochondrialen Permeabilitätstransitionspore (mPTP).

Immunmodulation:

Melatonin beeinflusst das Immunsystem bidirektional: Es kann sowohl immunstimulierend (T-Zell-Proliferation, NK-Zell-Aktivität) als auch immunsuppressiv (Hemmung proinflammatorischer Zytokine) wirken, abhängig vom immunologischen Kontext. Immunzellen exprimieren Melatoninrezeptoren (MT1, MT2) und produzieren teilweise eigenes Melatonin.

Altersabhängige Veränderungen:

Die Melatoninproduktion der Zirbeldrüse sinkt mit zunehmendem Alter deutlich - ein Prozess, der bereits in der Pubertät beginnt. Bei 70-Jährigen beträgt die nächtliche Melatoninproduktion oft nur noch 10 - 20 % der Werte junger Erwachsener. Diese Abnahme wird als ein Faktor für die altersassoziierten Schlafveränderungen und möglicherweise für die reduzierte antioxidative Kapazität im Alter diskutiert.

Exogenes Melatonin wird als Nahrungsergänzungsmittel (in vielen Ländern rezeptfrei) und als verschreibungspflichtiges Medikament (in Deutschland: Circadin® als Retardformulierung für über 55-Jährige) eingesetzt. Die Dosierungen in Studien variieren erheblich: 0,3 - 0,5 mg für chronobiologische Effekte (Phasenverschiebung), 1 - 5 mg als Schlafhilfe, und 10 - 100+ mg in experimentellen onkologischen und neuroprotektiven Studien.