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Melatonina

La melatonina , una indolamina , es un compuesto natural producido por diversos organismos , incluyendo bacterias y eucariotas . [ 1 ] Su descubrimiento en 1958 por Aaron B. Ler...

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La melatonina , una indolamina , es un compuesto natural producido por diversos organismos , incluyendo bacterias y eucariotas . [ 1 ] Su descubrimiento en 1958 por Aaron B. Lerner y sus colegas surgió del aislamiento de una sustancia de la glándula pineal de las vacas que podía inducir el aclaramiento de la piel en ranas comunes . Este compuesto fue posteriormente identificado como una hormona secretada en el cerebro durante la noche, que desempeña un papel crucial en la regulación del ciclo sueño-vigilia , también conocido como ritmo circadiano, en los vertebrados . [ 2 ] [ 3 ]

En los vertebrados, las funciones de la melatonina se extienden a la sincronización de los ciclos de sueño-vigilia, abarcando el tiempo de sueño-vigilia y la regulación de la presión arterial , así como el control de la ritmicidad estacional ( ciclo circanual ), que incluye la reproducción, el engorde, la muda y la hibernación. [ 4 ] Sus efectos están mediados a través de la activación de los receptores de melatonina y su papel como antioxidante . [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] En plantas y bacterias, sirve como mecanismo de defensa contra el estrés oxidativo , lo que indica su importancia evolutiva. [ 8 ] Las mitocondrias , orgánulos clave , son los principales productores de melatonina, [ 9 ] lo que subraya sus "orígenes antiguos" y su papel fundamental en la protección de las primeras células de las especies reactivas de oxígeno . [ 10 ] [ 11 ]

Además de sus funciones endógenas como hormona y antioxidante, la melatonina también se administra exógenamente como suplemento dietético y medicamento . La melatonina se usa médicamente principalmente para problemas relacionados con el sueño: por ejemplo, la melatonina de liberación prolongada (Circadin) está aprobada en varios países para el tratamiento a corto plazo del insomnio en personas de 55 años o más. [ 12 ] Se utiliza en el tratamiento de trastornos del sueño , incluido el insomnio y varios trastornos del sueño del ritmo circadiano .

Actividad biológica

En los seres humanos, se presume que la melatonina actúa como agonista completo de dos tipos de receptores de melatonina : el receptor de melatonina 1 , con afinidad de unión picomolar , y el receptor de melatonina 2 , con afinidad de unión nanomolar. Ambos receptores forman parte de la familia de receptores acoplados a proteínas G (GPCR), específicamente de los GPCR de la subunidad alfa G i/o . [ 13 ]

In vitro , la melatonina funciona como un antioxidante de alta capacidad o eliminador de radicales libres dentro de las mitocondrias , desempeñando un doble papel en el combate del estrés oxidativo celular . [ 13 ] Primero, neutraliza directamente los radicales libres y, segundo, promueve la expresión génica de enzimas antioxidantes esenciales, como la superóxido dismutasa , la glutatión peroxidasa , la glutatión reductasa y la catalasa . [ 13 ] Este aumento en la expresión de enzimas antioxidantes está mediado por vías de transducción de señales activadas por la unión de la melatonina a sus receptores. [ 13 ] A través de estos mecanismos, se presume que la melatonina protege a las células contra el estrés oxidativo de maneras que van más allá de la regulación del ciclo sueño-vigilia. [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]

Funciones biológicas

La luz visible que entra en el ojo y las cascadas de señalización positiva y negativa que se desencadenan en las estructuras neuronales del cerebro de los mamíferos: Cuando los ojos se exponen a la luz solar, la producción de melatonina de la glándula pineal se suprime, lo que provoca la secreción de hormonas que promueven la vigilia. Por el contrario, en ausencia de luz, la glándula pineal sintetiza melatonina sin cesar, lo que produce somnolencia y facilita el inicio del sueño.

ritmo circadiano

En los mamíferos, la melatonina es fundamental para la regulación de los ciclos de sueño-vigilia, o ritmos circadianos. [ 17 ] El establecimiento de niveles regulares de melatonina en los bebés humanos ocurre alrededor del tercer mes después del nacimiento, con concentraciones máximas observadas entre la medianoche y las 8:00 a. m. [ 18 ] Se ha documentado que la producción de melatonina disminuye con la edad. [ 19 ] Además, se observa un cambio en el momento de la secreción de melatonina durante la adolescencia, lo que resulta en retrasos en los horarios de sueño y vigilia, aumentando el riesgo de trastorno de fase de sueño retrasada durante este período. [ 20 ] En los adultos, se sintetizan aproximadamente 30 μg de melatonina por día, casi el 80 % de los cuales ocurre durante la noche. [ 21 ] [ 22 ]

Las propiedades antioxidantes de la melatonina se reconocieron por primera vez en 1993. [ 23 ] Estudios in vitro revelan que la melatonina neutraliza directamente varias especies reactivas de oxígeno , incluyendo hidroxilo (OH•), superóxido (O2−•) y especies reactivas de nitrógeno como el óxido nítrico (NO•). [ 24 ] [ 25 ] En las plantas, la melatonina actúa sinérgicamente con otros antioxidantes, mejorando la eficacia general de cada antioxidante. [ 25 ] Se ha descubierto que este compuesto es dos veces más eficaz que la vitamina E , un conocido antioxidante lipofílico potente , en la eliminación de radicales peroxilo. [ 26 ] La promoción de la expresión de enzimas antioxidantes, como la superóxido dismutasa, la glutatión peroxidasa, la glutatión reductasa y la catalasa, está mediada a través de vías de transducción de señales activadas por el receptor de melatonina. [ 13 ]

La concentración de melatonina en la matriz mitocondrial es significativamente mayor que la que se encuentra en el plasma sanguíneo , [ 14 ] [ 16 ] lo que subraya su función no solo en la eliminación directa de radicales libres, sino también en la modulación de la expresión de enzimas antioxidantes y el mantenimiento de la integridad mitocondrial. Esta función multifacética demuestra la importancia fisiológica de la melatonina como antioxidante mitocondrial, una noción respaldada por numerosos investigadores. [ 14 ] [ 16 ] [ 15 ]

Además, la interacción de la melatonina con especies reactivas de oxígeno y nitrógeno da como resultado la formación de metabolitos capaces de reducir radicales libres. [ 13 ] [ 15 ] Estos metabolitos, incluyendo la 3-hidroximelatonina cíclica , la N1-acetil-N2-formil-5-metoxiquinuramina (AFMK) y la N1-acetil-5-metoxiquinuramina (AMK), contribuyen a los efectos antioxidantes más amplios de la melatonina a través de reacciones redox adicionales con radicales libres. [ 13 ] [ 15 ]

Sistema inmunitario

Se reconoce la interacción de la melatonina con el sistema inmunitario , pero los detalles de estas interacciones aún no están definidos adecuadamente. [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] Un efecto antiinflamatorio parece ser el más significativo. [ 29 ] [ 30 ] La eficacia de la melatonina en el tratamiento de enfermedades ha sido objeto de ensayos limitados, y la mayoría de los datos disponibles provienen de estudios preliminares a pequeña escala. Se postula que cualquier impacto inmunológico beneficioso es atribuible a la acción de la melatonina sobre los receptores de alta afinidad (MT1 y MT2), que están presentes en las células inmunocompetentes. Las investigaciones preclínicas sugieren que la melatonina puede aumentar la producción de citocinas y promover la expansión de las células T , [ 31 ] [ 32 ] mitigando así potencialmente las inmunodeficiencias adquiridas . [ 33 ]

Regulación del peso

Se postula que el potencial de la melatonina para regular el aumento de peso implica su efecto inhibidor sobre la leptina , una hormona que sirve como indicador a largo plazo del estado energético del cuerpo. [ 34 ] [ 35 ]

Bioquímica

Biosíntesis

Biosíntesis de melatonina

La biosíntesis de melatonina en animales implica una secuencia de reacciones enzimáticas que comienzan con el L -triptófano , el cual puede sintetizarse a través de la vía del shikimato a partir del corismato , presente en las plantas, u obtenerse del catabolismo de proteínas . El paso inicial en la vía de biosíntesis de melatonina es la hidroxilación del anillo indol del L -triptófano por la enzima triptófano hidroxilasa , lo que da como resultado la formación de 5-hidroxitriptófano (5-HTP). Posteriormente, el 5-HTP sufre descarboxilación , facilitada por el fosfato de piridoxal y la enzima 5-hidroxitriptófano descarboxilasa , produciendo serotonina . [ 36 ]

La serotonina, un neurotransmisor esencial , se convierte posteriormente en N -acetilserotonina por la acción de la serotonina N -acetiltransferasa , utilizando acetil-CoA . [ 37 ] El paso final de la vía metabólica implica la metilación del grupo hidroxilo de la N- acetilserotonina por la hidroxiindol O -metiltransferasa , con S -adenosilmetionina como donador de metilo , para producir melatonina. [ 37 ]

En bacterias , protistas , hongos y plantas, la síntesis de melatonina también involucra al triptófano como intermediario, pero se origina indirectamente a partir de la vía del shikimato. Esta vía comienza con D -eritrosa 4-fosfato y fosfoenolpiruvato , y en las células fotosintéticas , además involucra dióxido de carbono . Si bien las reacciones biosintéticas subsiguientes comparten similitudes con las de los animales, existen ligeras variaciones en las enzimas involucradas en las etapas finales. [ 38 ] [ 39 ]

La hipótesis de que la síntesis de melatonina ocurre dentro de las mitocondrias y los cloroplastos sugiere una importancia evolutiva y funcional de la melatonina en el metabolismo energético celular y los mecanismos de defensa contra el estrés oxidativo, lo que refleja los orígenes antiguos de la molécula y sus funciones multifacéticas en diferentes dominios de la vida . [ 40 ]

Mecanismo

Mecanismo de biosíntesis de melatonina

El mecanismo de biosíntesis de melatonina se inicia con la hidroxilación del L -triptófano, un proceso que requiere que el cofactor tetrahidrobiopterina (THB) reaccione con el oxígeno y el hierro del sitio activo de la triptófano hidroxilasa. Aunque el mecanismo completo no se comprende del todo, se han propuesto dos mecanismos principales:

El primer mecanismo implica una transferencia lenta de un electrón del THB al oxígeno molecular (O₂ ) , lo que podría producir un superóxido ( O⁻² ). Este superóxido podría recombinarse con el radical THB para formar 4α - peroxipterina . La 4α-peroxipterina puede reaccionar con el hierro (II) del sitio activo para crear un intermedio hierro-peroxipterina o transferir directamente un átomo de oxígeno al hierro, facilitando así la hidroxilación del L -triptófano.

Como alternativa, el segundo mecanismo propone que el oxígeno interactúa primero con el hierro (II) del sitio activo, formando superóxido de hierro (III). Esta molécula podría reaccionar posteriormente con THB para formar un intermedio de hierro-peroxipterina.

Tras la formación de óxido de hierro (IV) a partir del intermedio hierro-peroxipterina, este óxido ataca selectivamente un doble enlace para generar un carbocatión en la posición C5 del anillo de indol. Un posterior desplazamiento 1,2 del hidrógeno y la pérdida de uno de los dos átomos de hidrógeno en C5 restaurarían la aromaticidad , produciendo 5-hidroxi- L -triptófano. [ 41 ]

La descarboxilación del 5-hidroxi- L -triptófano para producir 5-hidroxitriptamina es facilitada por una enzima descarboxilasa con fosfato de piridoxal (PLP) como cofactor. [ 42 ] El PLP forma una imina con el derivado del aminoácido, facilitando la ruptura del enlace carbono-carbono y la liberación de dióxido de carbono. La protonación de la amina derivada del triptófano restaura la aromaticidad del anillo de piridina , lo que conduce a la producción de 5-hidroxitriptamina y PLP. [ 43 ]

Se postula que la serotonina N -acetiltransferasa, con el residuo de histidina His122, desprotona la amina primaria de la 5-hidroxitriptamina. Esta desprotonación permite que el par de electrones no enlazantes de la amina ataque al acetil-CoA, formando un intermedio tetraédrico . El tiol de la coenzima A actúa entonces como grupo saliente al ser atacado por una base general, produciendo N -acetilserotonina. [ 44 ]

El paso final en la biosíntesis de melatonina implica la metilación de la N -acetilserotonina en la posición hidroxilo por la SAM, lo que da como resultado la producción de S -adenosilhomocisteína (SAH) y melatonina. [ 43 ] [ 45 ]

Regulación

En los vertebrados, la secreción de melatonina se regula mediante la activación del receptor adrenérgico beta-1 por la hormona norepinefrina . [ 46 ] La norepinefrina aumenta la concentración de AMPc intracelular a través de los receptores beta-adrenérgicos , lo que a su vez activa la proteína quinasa A (PKA) dependiente de AMPc . La PKA fosforila la arilalquilamina N- acetiltransferasa (AANAT), la penúltima enzima en la vía de síntesis de melatonina. Al exponerse a la luz del día, cesa la estimulación noradrenérgica, lo que conduce a la degradación inmediata de la proteína por proteólisis proteasómica . [ 47 ]

La luz azul, especialmente dentro del rango de 460–480 nm  , inhibe la biosíntesis de melatonina, [ 48 ] siendo el grado de supresión directamente proporcional a la intensidad y duración de la exposición a la luz. Históricamente, los humanos en climas templados experimentaron una exposición limitada a la luz azul del día durante los meses de invierno, recibiendo principalmente luz de fuentes que emitían luz predominantemente amarilla, como los fuegos. [ 49 ] Las bombillas incandescentes utilizadas ampliamente durante todo el siglo XX emitían niveles relativamente bajos de luz azul. [ 50 ] Se ha descubierto que la luz que contiene solo longitudes de onda mayores de 530  nm no suprime la melatonina en condiciones de luz brillante. [ 51 ] El uso de gafas que bloquean la luz azul en las horas previas a la hora de acostarse puede mitigar la supresión de melatonina. [ 52 ] Además, se recomienda usar gafas que bloqueen la luz azul durante las últimas horas antes de acostarse para las personas que necesitan adaptarse a una hora de acostarse más temprana, ya que la melatonina facilita el inicio del sueño. [ 53 ]

Metabolismo

La melatonina se metaboliza con una semivida de eliminación que oscila entre 20 y 50 minutos. [ 54 ] [ 2 ] [ 55 ] La vía metabólica principal transforma la melatonina en 6-hidroximelatonina , que luego se conjuga con sulfato y se excreta en la orina como producto de desecho. [ 56 ] Se metaboliza principalmente por la enzima hepática CYP1A2 y, en menor medida, por CYP1A1 , CYP2C19 y CYP1B1 . [ 56 ]

Medición

Tanto para fines de investigación como clínicos, los niveles de melatonina en humanos pueden determinarse mediante análisis de saliva o plasma sanguíneo. [ 57 ]

Utilizar como medicamento y suplemento.

Insomnio

Una formulación farmacéutica de liberación prolongada de melatonina está aprobada bajo la marca Circadin para el tratamiento del insomnio en ciertos contextos, como en personas de 55 años o más. [ 58 ] [ 59 ] [ 60 ] [ 61 ] Está aprobada en la Unión Europea, Israel, Australia y países de Asia y otras partes del mundo, pero no en los Estados Unidos (donde alcanzó la fase III de ensayos clínicos pero no fue aprobada). [ 60 ] [ 61 ] El medicamento está autorizado desde 2007. [ 60 ] [ 61 ] 

La Guía Europea sobre el Insomnio de 2023 recomendó el uso de melatonina de liberación prolongada para el tratamiento del insomnio en personas de 55 años o más durante un máximo de tres meses. [ 62 ] Desaconsejó el uso de melatonina de liberación rápida o de venta libre para el tratamiento del insomnio. [ 62 ] Estas recomendaciones se basaron en varios metaanálisis publicados en 2022 y 2023. [ 62 ]

Las guías de práctica clínica de la Academia Estadounidense de Medicina del Sueño de 2017 desaconsejaron el uso de melatonina en el tratamiento del insomnio debido a su escasa eficacia y a la muy baja calidad de la evidencia . [ 63 ] [ 64 ]

trastornos del sueño relacionados con el ritmo circadiano

La melatonina puede ser útil en el tratamiento del síndrome de fase de sueño retrasada . [ 2 ]

Se sabe que la melatonina reduce el desfase horario , especialmente en los viajes hacia el este. Sin embargo, si no se toma en el momento adecuado, puede retrasar la adaptación. [ 65 ]

La melatonina parece tener un uso limitado contra los problemas de sueño de las personas que trabajan por turnos . [ 66 ] La evidencia preliminar sugiere que aumenta la duración del tiempo que las personas pueden dormir. [ 66 ]

Los metaanálisis , publicados entre 2005 y 2017, parecen mostrar resultados diferentes sobre si la melatonina es efectiva para los trastornos del sueño del ritmo circadiano o no. [ 67 ] [ 68 ] [ 69 ] [ 70 ] Algunos encontraron que era efectiva, [ 67 ] [ 68 ] [ 70 ] mientras que otros no encontraron evidencia de efectividad. [ 69 ] Los metaanálisis de melatonina para el síndrome de fase de sueño retrasada que encontraron que era efectiva han informado que mejora el tiempo para el inicio del sueño en aproximadamente 40  minutos (0,67  horas) y adelanta el inicio de la secreción endógena de melatonina en aproximadamente 1,2  horas (72  minutos). [ 68 ] [ 70 ] Un metaanálisis encontró que la melatonina era notablemente más efectiva para mejorar la latencia del inicio del sueño en personas con síndrome de fase de sueño retrasada que en personas con insomnio (mejora de 39  minutos frente a 7  minutos, respectivamente). [ 70 ] Un metaanálisis encontró que la melatonina probablemente era efectiva para el síndrome de desfase horario . [ 71 ]

trastorno de conducta del sueño REM

La melatonina es una alternativa más segura que el clonazepam en el tratamiento del trastorno de conducta del sueño REM , una afección asociada con sinucleinopatías como la enfermedad de Parkinson y la demencia con cuerpos de Lewy . [ 72 ] [ 73 ] [ 74 ] Sin embargo, el clonazepam podría ser más efectivo. [ 75 ] En cualquier caso, la calidad de la evidencia para ambos tratamientos es muy baja y no está claro si alguno es definitivamente efectivo. [ 75 ]

Demencia

Una revisión Cochrane de 2020 no encontró evidencia de que la melatonina ayudara con los problemas de sueño en personas con demencia moderada a grave debido a la enfermedad de Alzheimer . [ 76 ] Una revisión de 2019 encontró que, si bien la melatonina puede mejorar el sueño en casos de deterioro cognitivo mínimo , después del inicio de la enfermedad de Alzheimer tiene poco o ningún efecto. [ 77 ] Sin embargo, la melatonina puede ayudar con el síndrome del ocaso (mayor confusión e inquietud nocturna) en personas con demencia. [ 78 ]

Formularios disponibles

Un frasco de comprimidos de melatonina. La melatonina también está disponible en fórmulas de liberación prolongada y líquida.

Una formulación oral de liberación prolongada de 2  mg de melatonina, vendida bajo la marca Circadin, está aprobada para su uso en la Unión Europea para el tratamiento a corto plazo del insomnio en personas de 55 años o más. [ 58 ] [ 59 ] [ 79 ] [ 80 ]

La melatonina también está disponible como suplemento dietético de venta libre en muchos países. Se presenta en formulaciones de liberación inmediata y, con menos frecuencia, de liberación prolongada. El compuesto se encuentra disponible en suplementos en dosis que van desde 0,3 mg hasta 10 mg o más. También es posible comprar melatonina en polvo cruda por peso. [ 81 ] Las formulaciones de liberación inmediata de melatonina hacen que los niveles sanguíneos de melatonina alcancen su pico máximo en aproximadamente una hora. La hormona se puede administrar por vía oral, en cápsulas, gomitas, comprimidos, películas orales o en forma líquida. [ 82 ] También está disponible para uso sublingual o en parches transdérmicos . [ 83 ] Existen varios productos de melatonina para inhalación con una amplia gama de dosis, pero su seguridad aún debe evaluarse. [ 82 ]  

Historia

Descubrimiento

El descubrimiento de la melatonina está vinculado al estudio de los cambios de color en algunos anfibios y reptiles, un fenómeno observado inicialmente mediante la administración de extractos de la glándula pineal. [ 84 ] [ 85 ] En 1917, Carey Pratt McCord y Floyd P. Allen descubrieron que la alimentación con extractos de las glándulas pineales de las vacas provocaba que la piel de los renacuajos se aclarara al contraerse los melanóforos epidérmicos oscuros . [ 86 ] [ 87 ]

La hormona melatonina fue aislada en 1958 por Aaron B. Lerner , profesor de dermatología , y su equipo en la Universidad de Yale . Motivados por la posibilidad de que una sustancia de la glándula pineal pudiera ser beneficiosa para el tratamiento de enfermedades de la piel , extrajeron e identificaron melatonina de extractos de glándula pineal bovina. [ 88 ] Investigaciones posteriores a mediados de la década de 1970, realizadas por Lynch y otros, demostraron que la producción de melatonina sigue un ritmo circadiano en las glándulas pineales humanas. [ 89 ]

La primera patente para el uso terapéutico de la melatonina como ayuda para dormir en dosis bajas fue otorgada a Richard Wurtman en el Instituto Tecnológico de Massachusetts en 1995. [ 90 ]

Etimología

La etimología de la melatonina proviene de sus propiedades aclaradoras de la piel. Como se detalla en su publicación en el Journal of the American Chemical Society , [ 91 ] Lerner y sus colegas propusieron el nombre melatonina, derivado de las palabras griegas melas , que significa 'negro' u 'oscuro', y tonos , que significa 'trabajo', [ 92 ] 'color' [ 93 ] o 'suprimir'. [ 94 ] Esta convención de nombres sigue la de la serotonina , otro agente que afecta el color de la piel, descubierto en 1948 como modulador del tono vascular , que influyó en su nombre debido a su efecto vasoconstrictor sérico . [ 95 ] La melatonina fue entonces nombrada apropiadamente para reflejar su papel en la prevención del oscurecimiento de la piel, destacando la intersección de la bioquímica y la lingüística en el descubrimiento científico. [ 91 ]

Aparición

Animales y humanos

En los vertebrados, la melatonina se produce en la oscuridad, generalmente de noche, por la glándula pineal , una pequeña glándula endocrina [ 96 ] ubicada en el centro del cerebro pero fuera de la barrera hematoencefálica . La información sobre la luz y la oscuridad llega a los núcleos supraquiasmáticos desde las células ganglionares fotosensibles de la retina [ 97 ] [ 98 ] en lugar de la señal de melatonina (como se postuló en un principio). Conocida como "la hormona de la oscuridad", la liberación de melatonina al anochecer promueve la actividad en los animales nocturnos (activos durante la noche) y el sueño en los diurnos , incluidos los humanos. [ 99 ]

En los seres humanos, se producen aproximadamente 30 μg de melatonina diariamente, y el 80 % de la cantidad total se produce durante la noche (W). La concentración plasmática máxima de melatonina durante la noche es de 80 a 120 pg/mL, y las concentraciones durante el día se encuentran entre 10 y 20 pg/mL. [ 100 ] [ 101 ]

Muchos animales y humanos utilizan la variación en la duración de la producción de melatonina cada día como un reloj estacional. [ 102 ] En animales, incluidos los humanos, [ 103 ] el perfil de síntesis y secreción de melatonina se ve afectado por la duración variable de la noche en verano en comparación con el invierno. El cambio en la duración de la secreción sirve así como una señal biológica para la organización de funciones estacionales dependientes de la duración del día ( fotoperiódicas ) tales como la reproducción, el comportamiento, el crecimiento del pelaje y la coloración de camuflaje en animales estacionales. [ 103 ] En los reproductores estacionales que no tienen largos períodos de gestación y que se aparean durante las horas de luz más largas, la señal de melatonina controla la variación estacional en su fisiología sexual, y efectos fisiológicos similares pueden ser inducidos por melatonina exógena en animales, incluidos los minás [ 104 ] y los hámsteres. [ 105 ] La melatonina puede suprimir la libido al inhibir la secreción de la hormona luteinizante y la hormona foliculoestimulante de la hipófisis anterior , especialmente en mamíferos que tienen una temporada de reproducción cuando las horas de luz son largas. La reproducción de los animales que se reproducen en días largos se ve reprimida por la melatonina y la reproducción de los animales que se reproducen en días cortos se ve estimulada por la melatonina. En ovejas, la administración de melatonina también ha demostrado un régimen antioxidante e inmunomodulador en crías sometidas a estrés prenatal, ayudándolas a sobrevivir los cruciales primeros días de sus vidas. [ 106 ]

Los cetáceos han perdido todos los genes para la síntesis de melatonina, así como los de los receptores de melatonina. [ 107 ] Se cree que esto está relacionado con su patrón de sueño unihemisférico (un hemisferio cerebral a la vez). Se han encontrado tendencias similares en los sirenios . [ 107 ]

Plantas

Hasta su identificación en plantas en 1987, durante décadas se pensó que la melatonina era principalmente una neurohormona animal. Cuando se identificó la melatonina en extractos de café en la década de 1970, se creyó que era un subproducto del proceso de extracción. Sin embargo, posteriormente se ha encontrado melatonina en todas las plantas que se han investigado. Está presente en todas las diferentes partes de las plantas, incluidas hojas, tallos, raíces, frutos y semillas, en proporciones variables. [ 8 ] [ 108 ] Las concentraciones de melatonina difieren no solo entre especies de plantas, sino también entre variedades de la misma especie dependiendo de las condiciones agronómicas de cultivo, variando de picogramos a varios microgramos por gramo. [ 39 ] [ 109 ] Se han medido concentraciones notablemente altas de melatonina en bebidas populares como café, té , vino y cerveza , y cultivos como maíz , arroz , trigo , cebada y avena . [ 8 ] En algunos alimentos y bebidas comunes, incluyendo el café [ 8 ] y las nueces , [ 110 ]

Aunque no se ha establecido claramente el papel de la melatonina como hormona vegetal, su participación en procesos como el crecimiento y la fotosíntesis está bien documentada. Solo se ha demostrado evidencia limitada de ritmos circadianos endógenos en los niveles de melatonina en algunas especies vegetales y no se han descrito receptores unidos a la membrana análogos a los conocidos en animales. Más bien, la melatonina desempeña funciones importantes en las plantas como regulador del crecimiento, así como protector contra el estrés ambiental. Se sintetiza en las plantas cuando se exponen tanto a estrés biológico, por ejemplo, infección por hongos, como a estrés no biológico, como temperaturas extremas, toxinas, aumento de la salinidad del suelo , sequía, etc. [ 39 ] [ 111 ] [ 112 ]

El estrés oxidativo inducido por herbicidas se ha mitigado experimentalmente in vivo en un arroz transgénico con alto contenido de melatonina . [ 113 ] [ 114 ] [ 115 ] Estudios realizados en lechuga cultivada en suelos salinos han demostrado que la aplicación de melatonina mitiga significativamente los efectos nocivos de la salinidad. La aplicación foliar aumenta el número de hojas, su superficie, el peso fresco y el contenido de clorofila a y clorofila b, así como el contenido de carotenoides, en comparación con plantas no tratadas con melatonina. [ 115 ]

La resistencia a enfermedades fúngicas es otra función. La adición de melatonina aumenta la resistencia en Malus prunifolia contra Diplocarpon mali . [ 114 ] [ 116 ] También actúa como inhibidor del crecimiento de patógenos fúngicos, incluyendo Alternaria , Botrytis y Fusarium spp. Disminuye la velocidad de infección. Como tratamiento de semillas , protege a Lupinus albus de los hongos. Ralentiza drásticamente la infección de Pseudomonas syringae tomato DC3000 en Arabidopsis thaliana y en Nicotiana benthamiana . [ 116 ]

Hongos

Se ha observado que la melatonina reduce la tolerancia al estrés en Phytophthora infestans en sistemas planta-patógeno. [ 117 ] La compañía farmacéutica danesa Novo Nordisk ha utilizado levadura genéticamente modificada ( Saccharomyces cerevisiae ) para producir melatonina. [ 118 ]

bacterias

La melatonina es producida por α-proteobacterias y cianobacterias fotosintéticas. No hay informes de su presencia en arqueas, lo que indica que la melatonina se originó en bacterias [ 11 ], muy probablemente para proteger a las primeras células de los efectos dañinos del oxígeno en la atmósfera de la Tierra primitiva. [ 10 ]

Novo Nordisk ha utilizado Escherichia coli genéticamente modificada para producir melatonina. [ 119 ] [ 120 ]

Arqueas

En 2022, el descubrimiento de la serotonina N-acetiltransferasa (SNAT) —la penúltima enzima limitante de la velocidad en la vía biosintética de la melatonina— en la arquea Thermoplasma volcanium [ 121 ] sitúa firmemente la biosíntesis de melatonina en los tres dominios principales de la vida, remontándose a ~4 Gya. [ 122 ]

Productos alimenticios

Se ha informado de la presencia de melatonina natural en alimentos como las cerezas ácidas (aproximadamente 0,17–13,46  ng/g), [ 123 ] plátanos , ciruelas , uvas , arroz, cereales , hierbas , aceite de oliva , vino [ 124 ] y cerveza. [ 125 ] El consumo de leche y cerezas ácidas puede mejorar la calidad del sueño. [ 126 ] Cuando las aves ingieren alimentos vegetales ricos en melatonina, como el arroz, la melatonina se une a los receptores de melatonina en sus cerebros. [ 127 ] Cuando los humanos consumen alimentos ricos en melatonina, como el plátano, la piña y la naranja , los niveles de melatonina en sangre aumentan significativamente. [ 128 ]

Referencias

  1. ↑ Amaral FG, Cipolla-Neto J (2018). "Una breve revisión sobre la melatonina, una hormona pineal" . Archives of Endocrinology and Metabolism . 62 (4): 472– 479. doi : 10.20945/ 2359-3997000000066 . PMC 10118741. PMID 30304113. S2CID 52954755 .   
  2. 1 2 3 Auld F, Maschauer EL, Morrison I, et al. (agosto de 2017). "Evidencia de la eficacia de la melatonina en el tratamiento de los trastornos primarios del sueño en adultos" (PDF) . Sleep Medicine Reviews . 34 : 10–22 . doi : 10.1016/j.smrv.2016.06.005 . hdl : 20.500.11820/0e890bda-4b1d-4786-a907-a03b1580fd07 . PMID 28648359 .  
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