Twoja wyszukiwarka

PAWEŁ OLSZEWSKI ZBIGNIEW KOTER
CUD DOMNIEMANY
Wiedza i Życie nr 9/1996
Artykuł pochodzi z "Wiedzy i Życia" nr 9/1996

Wzmacnia układodpornościowy, chroni przed rakiem,przeciwdziała procesom starzenia, leczybezsenność i objawy "długu czasowego", może pomóc w walce z AIDS - twierdząentuzjaści melatoniny. Nie ma dziś na tożadnych dowodów- przekonująich adwersarze.

Od kilku miesięcy w wielu krajach obserwujemy coś, co można określić mianem "melatoninomanii". Nie pierwszy raz zainteresowanie przyciąga substancja, która ma pomóc w rozwiązaniu bardzo różnych problemów zdrowotnych. Już wcześniej podobną fascynację wzbudziły antybiotyki, sulfonamidy czy witaminy. Eksplozji zainteresowania towarzyszy "boom" informacyjny, często oparty nie tyle na rzeczywistych wynikach badań, ile na życzeniach i nadziejach, z pominięciem tych doniesień, które mogłyby popsuć nastrój wielkiego optymizmu. Faktem jest, że w 1995 roku pojawiło się wyjątkowo dużo prac badawczych na temat melatoniny, ale należy zaznaczyć, że wiele z nich wywołało poważne kontrowersje.

Drzeworyt przedstawiający kartezjańską myśl o czynności ludzkiej szyszynki. Według René Descartesa (1596-1650) ludzka szyszynka była siedliskiem racjonalnej duszy (H)

Jak na substancję, wzbudzającą dzisiaj tak silne emocje, początek kariery melatoniny w naukach biologicznych nie wydaje się spektakularny. Jest ona hormonem wydzielanym w rytmie dobowym przez maleńki gruczoł znajdujący się w mózgu - szyszynkę. Roli tego gruczołu przez lata nie potrafiono wyjaśnić. Pierwsza, siedemnastowieczna teoria stworzona przez René Descartesa, mówiła o szyszynce jako siedlisku racjonalnej duszy. Według kartezjańskiej teorii percepcji obraz rzeczywistego świata, który postrzegany jest oczyma, zostaje przeniesiony w mózgu "sznurami" do szyszynki. To właśnie szyszynka miała sprawiać, że płyny ustrojowe przepływają pustymi przewodami do mięśni, wyzwalając ich reakcję. Pogląd, jakoby szyszynka była siedliskiem duszy, przetrwał przez dziesiątki lat. Później zaś traktowano ten gruczoł jako zwapniałą pozostałość (było to nawiązaniem do tzw. "trzeciego oka" niższych kręgowców) lub też jako ośrodek hamowania czynności gruczołów płciowych. Z tej ostatniej hipotezy zrezygnowano dopiero w latach trzydziestych naszego stulecia.

Około 1950 roku szyszynką zainteresował się dermatolog z Yale (USA), Aaron Lerner, człowiek już wówczas dla medycyny zasłużony. Przyczynił się bowiem do odkrycia hormonu melanotropowego (MSH), stymulującego melanocyty do wzmożonej produkcji barwnika występującego w skórze - melaniny. Po przeczytaniu artykułu z 1917 roku, w którym donoszono, że po dodaniu zmielonych szyszynek bydlęcych do akwarium z kijankami, skóra płazów staje się w krótkim czasie prześwitująca, Lerner wysunął hipotezę, że oprócz MSH, powodującego ciemnienie skóry, istnieje hormon wywołujący efekt odwrotny, co mogłoby wyjaśnić zagadkę bielactwa. Lerner poświęcił badaniom szyszynki kilka lat, a największym problemem było dla niego uzyskanie odpowiednio dużej ilości hormonu. W końcu zadowolił się nikłym ułamkiem grama, który udało mu się uzyskać z prawie 250 tys. bydlęcych szyszynek. Określił budowę chemiczną odkrytej substancji, nadał jej nazwę "melatonina" (od jej wpływu na melanofory skóry płazów), opublikował wyniki swoich badań w 1958 roku. Wkrótce potem opracowano metodę syntetycznego uzyskiwania melatoniny i Lerner dzięki temu mógł podać zdrowym ochotnikom dużą dawkę tego hormonu (200 mg), lecz nie uzyskał spodziewanego rozjaśnienia barwy skóry. Stwierdził jedynie u badanych lekkie spowolnienie reakcji i senność.

To rozpoczęło cykl badań zmierzających do określenia własności melatoniny. Wykonano wiele testów i doświadczeń na zwierzętach. Między innymi, w eksperymencie na myszach, próbowano określić toksyczność melatoniny z zastosowaniem standardowego testu LD50, polegającego na wyznaczeniu takiej ilości badanej substancji, która powoduje śmierć 50% osobników danego gatunku. Ale nawet tak ogromna dawka, jak 0.8 mg na 1g masy ciała, nie uśmierciła żadnego zwierzęcia, większej zaś dawki hormonu nie udało sie podać, gdyż uzyskanie wyższego stężenia melatoniny w roztworze okazało się niemożliwe.

W połowie lat sześćdziesiątych stwierdzono, że dzięki podaniu melatoniny u szczurów po usunięciu szyszynki (pinealektomii) lub długotrwałej ekspozycji na światło cofa się przerost gruczołów płciowych. Wykazano również, że melatonina steruje sezonową aktywnością rozrodczą zwierząt.

OD SZCZURÓW DO LUDZI

Oczywiście głównym celem naukowców jest określenie wpływu melatoniny na organizm człowieka. W roku 1971, w badaniach prowadzonych przez F. Anton-Tay'a i współpracowników, jedenastu ochotnikom wstrzyknięto znaczną dawkę melatoniny (75 mg). Już po upływie kilkunastu minut wszyscy zasnęli, a gdy po 45 minutach zostali obudzeni, opowiadali o pięknych, realistycznych snach i mieli doskonałe samopoczucie. Ten i podobne eksperymenty doprowadziły naukowców do wniosku, że melatonina, obniżając częstość rytmu serca, rozluźniając mięśnie i "kołysząc" do snu, działa przeciwnie do "hormonu walki" - adrenaliny.

Melatonina wydzielana jest w rytmie dobowym. Wykres ilustruje również, jak bardzo zmniejsza się jej produkcja wraz z wiekiem

Prawdziwy postęp w badanich melatoniny przyniosła nowa technika określania poziomu substancji biologicznych obecnych w śladowych ilościach, zwana radioimmunodetekcją (RIA). Było to w połowie lat siedemdziesiątych i właśnie wtedy zaczęto naprawdę rozumieć, co dzieje się z melatoniną w organizmie w warunkach naturalnych. Wcześniej melatoninę wykrywano, wykorzystując bioindykator, czyli o jej obecności wnioskowano na podstawie stopnia odbarwienia skóry płazów. Teraz uzyskano znacznie dokładniejszą metodę. Pierwszym efektem stosowania RIA była możliwość ilościowego określenia stężenia hormonu w organizmie, co natychmiast zaowocowało ważnym odkryciem - ludzie produkują znacznie więcej melatoniny w nocy niż w dzień, a różnica może być nawet dziesięciokrotna. Stwierdzono też, że wydzielanie hormonu zmienia się z wiekiem. Przez pierwsze trzy miesiące życia jest bardzo małe, chociaż należy pamiętać, iż niemowlęta dostają ją także z mlekiem matki. W tym okresie śpią one niemal cały czas, a krótkie przerwy nie zależą od cyklu światło-ciemność. Od czwartego miesiąca, wraz z wykształcaniem się u dzieci pewnego cyklu aktywności dobowej, obserwuje się stały wzrost produkcji melatoniny, gwałtowny zwłaszcza w pierwszym roku życia i osiągający maksimum u pięciolatków. Następnie wytwarzanie hormonu nie zmienia się aż do momentu dojrzewania płciowego, kiedy to następuje stopniowy, postępujący wraz z wiekiem spadek. Organizm ludzi starszych produkuje bardzo mało melatoniny.

Dobowy rytm wydzielania melatoniny został powiązany z istnieniem tzw. "zegara biologicznego". Do dziś nie jest znany dokładny mechanizm jego działania, ale naukowcy zgodni są co do tego, że ważną rolę odgrywa szyszynka i wydzielana przez nią melatonina. Substancja ta, mając ogromny potencjał regulacyjny, decyduje o synchronizacji procesów zachodzących wewnątrz organizmu i dopasowuje je do warunków środowiska zewnętrznego (dzień-noc, pora roku). Szczyt wydzielania melatoniny u ludzi jest ściśle związany z porą nocy, a tym samym z porą spoczynku. Zaś u zwierząt długa noc i związane z tym długie utrzymywanie się wysokiego stężenia melatoniny, to sygnał, że trwa zima. W świetle tych badań łatwiej można zrozumieć wyniki eksperymentów z lat sześćdziesiątych i siedemdziesiątych, kiedy to ochotnicy, po podaniu hormonu, szybko zapadali w sen.

NA BEZSENNOŚĆ I DŁUGIE PODRÓŻE

W wielu krajach bezsenność jest już problemem społecznym, więc badania tego zjawiska wzbudzają duże zainteresowanie. Wykazano, że często towarzyszą temu zaburzenia w wydzielaniu melatoniny - jest jej zbyt mało lub opóźnia się moment maksymalnej syntezy. Badania przeprowadzone w Izraelu w 1994 roku dowiodły, że u osób starszych, cierpiących na bezsenność, poziom metabolitu melatoniny w moczu (jest to jeden z wygodniejszych sposobów określania ilości wytwarzanej melatoniny) jest nocą znacznie niższy niż u ich rówieśników bez zaburzeń snu.

Nocne stężenie melatoniny we krwi u ludzi obniża się z wiekiem. Być może to jedna z przyczyn bezsenności dość często występującej u osób w podeszłym wieku

U ludzi młodych problem polega często nie tyle na niedoborze melatoniny, co na opóźnieniu szczytu jej wydzielania nawet o kilka godzin (normalnie przypada około godz. 2:00). W efekcie, w nocy nie mogą spać, a rano są senni. W badaniach klinicznych wykazano, że melatonina podawana pacjentom z zaburzeniami snu reguluje zarówno długość snu, jak i jego przebieg. Oczywiście, podawanie hormonu musi być zgodne z naturalnym rytmem dobowym snu i czuwania u człowieka, a dawka dostosowana do wieku.

Ustalono, iż synteza melatoniny w szyszynce ma ścisły związek z natężeniem światła docierającego do naszych oczu. Jaskrawe światło powoduje zahamowanie produkcji tego hormonu. Choć do wytwarzania melatoniny niezbędna jest ciemność, to zbyt słabe światło w ciągu dnia może być przyczyną zmniejszonej syntezy nocą. Niedobór hormonu występuje więc zarówno u osób pracujących na nocną zmianę (brak ciemności), jak i pracujących cały dzień w słabo oświetlonych pomieszczeniach, które po wyjściu z pracy zastaje zmrok. W pierwszym przypadku kłopotów ze snem można się pozbyć ściśle przestrzegając reżimu światło-ciemność, a więc przestawiając organizm na rytm odmienny od obserwowanego za oknem. Miejsce pracy nocnej powinno być bardzo dobrze oświetlone, natomiast warunki stworzone po powrocie do domu powinny naśladować noc (zasłonięcie okien, założenie na czas snu opaski na oczy, cisza). W drugim przypadku uzyskanie właściwego profilu wydzielania melatoniny możliwe jest przez jak najdłuższe przebywanie na zewnątrz pomieszczeń, bowiem światło naturalne, nawet w pochmurny dzień, jest o tysiące razy silniejsze od sztucznego oświetlenia w biurach, domach czy szkołach.

Skuteczność leczenia zaburzeń snu przez ekspozycję na światło o odpowiednio dużym natężeniu (fototerapia) potwierdzono w badaniach T. Hansena i jego współpracowników z 1987 roku. Spowodowała ona wyraźny wzrost produkcji melatoniny w porze nocnej u osób z zaburzeniami snu, cierpiącymi na bezsenność i mającymi zaburzony rytm produkcji melatoniny. Po kuracji światłem został przywrócony prawidłowy rytm uwalniania hormonu, a objawy bezseności ustąpiły. Czy więc decyzja o podawaniu melatoniny nie jest podejmowana zbyt pochopnie, skoro można regulować poziom melatoniny w sposób naturalny? Wprawdzie terapia melatoniną jest krótsza i wygodniejsza od fototerapii, zwłaszcza tam, gdzie jest tania i łatwo dostępna, jednak może nieść ze sobą wiele nieznanych jeszcze dzisiaj niebezpieczeństw. Przecież substancja ta jest badana dopiero od niedawna i jej możliwości nie są w pełni poznane.

Szyszynka wraz z wydzielanym przez siebie hormonem - melatoniną, stanowi integralną część zegara biologicznego organizmu. W skład mechanizmu tego zegara wchodzą również jądra nadskrzyżowaniowe podwzgórza (odkryto w nich receptory melatoniny) oraz najprawdopodobniej inne struktury

Istnienie wewnętrznego zegara biologicznego uświadamiamy sobie chyba najlepiej przy okazji odległych podróży wzdłuż równoleżników. Lecąc np. z Warszawy do Chicago, przekraczamy siedem stref czasowych. Po wylądowaniu w USA zegar lotniskowy wskazuje godzinę piątą po południu, lecz nasz wewnętrzny zegar mówi nam, że właśnie jest północ - czas nocnego spoczynku. Jeszcze świeci słońce, spędzamy resztę dnia ze znajomymi, wreszcie około godz. 23:00 zmęczeni kładziemy się spać. Mimo znużenia sen nie chce jednak nadejść i nic dziwnego, bo nasz zegar biologiczny wskazuje szóstą rano. Wbrew warunkom zewnętrznym dla nas jest to pora aktywności. W efekcie jesteśmy przez kilka dni zmęczeni, nerwowi, cierpimy na bezsenność, mamy problemy z żołądkiem. Są to objawy tzw. "długu czasowego", a po ilu dniach ustąpią zależy, między innymi, od liczby przekroczonych stref czasowych. Dla biznesmenów, sportowców czy żołnierzy, którzy muszą przystosować się jak najszybciej do nowego czasu, bo od tego zależy skuteczność ich działań, kilka dni to często zbyt długo. Ostatnio proponuje się więc im melatoninę. Przyjmowana przez kilka dni przed planowaną podróżą, kiedy zapada wieczór (oczywiście tam, gdzie się wybieramy) lub też przez parę dni po przybyciu do innej strefy czasowej w porze zachodu słońca - bardzo pomaga. Efekt jest na tyle satysfakcjonujący, że melatoninę stosują załogi niektórych linii lotniczych, a próby wykorzystania jej są dyskutowane przez wojsko.

Niezmiernie istotną dla zdrowia rolą melatoniny jest ochrona organizmu przed wolnymi rodnikami. Mogą one niszczyć błony komórkowe, uszkadzać kwasy nukleinowe czy obniżać aktywność enzymów.

Uważa się, że uczestniczą w procesie starzenia się organizmu, rozwoju nowotworów, zaćmy oraz chorób serca. Reiter ocenia, że aż 5% pobieranego przez człowieka tlenu po wielu przemianach przekształca się w wolne rodniki. Powstają one także jako produkt uboczny działania komórek układu odpornościowego (np. monocytów, eozynofili, makrofagów), co przy silnych i przewlekłych infekcjach bakteryjnych i wirusowych może prowadzić do niszczenia własnej tkanki organizmu. Powstawanie tych silnie reaktywnych związków ułatwia także promieniowanie UV, pestycydy, herbicydy, alkohol, a także wiele innych substancji, które można określić jako czynniki ryzyka.

PRZECIW STAROŚCI I NOWOTWOROM

Nie jesteśmy całkowicie bezbronni wobec wolnych rodników dzięki tzw. antyutleniaczom. Należą do nich m.in. witaminy C, E i beta-karoten dostarczane w diecie. Ale istnieją także antyutleniacze wytwarzane przez nasz organizm, na przykład glutation. Wiele dowodów przemawia za tym, iż melatonina jest najsilniejszym spośród znanych antyutleniaczy. W 1993 roku przeprowadzono eksperyment z młodymi szczurami, których organizm nie produkował glutationu. Zaledwie kilkanaście dni po urodzeniu u wszystkich powstała zaćma. Jeśli jednak podawano melatoninę, to choroba nie rozwijała się.

Ostatnio pojawiły się doniesienia o korzystnym wpływie melatoniny na układ odpornościowy organizmu, co wzbudziło zainteresowanie głównie w kontekście takich problemów, jak AIDS czy choroby nowotworowe. Są już wyniki badań sugerujące, że pod jej wpływem zwiększa się liczba lub aktywność niektórych komórek tego układu. Stwierdzono na przykład stymulujace działanie melatoniny na limfocyty NK (Natural Killer), które niszczą komórki nowotworowe bądź zainfekowane przez wirusy. Według badań z 1994 roku u młodych mężczyzn, którym podawano melatoninę co wieczór przez dwa miesiące, liczba limfocytów NK wzrosła ponad dwukrotnie.

W innym eksperymencie uczeni amerykańscy badali wpływ melatoniny na pewien rodzaj białych ciałek krwi - monocyty. Kiedy ludzkie monocyty umieszczono w roztworze zawierajacym melatoninę w takim stężeniu, jakie występuje nocą we krwi młodych ludzi, ich zdolność niszczenia komórek nowotworowych wzrosła o ponad 70%. Do wniosków o przeciwnowotworowym działaniu melatoniny trzeba jednak podejść z dużą ostrożnością. Już w 1986 roku w badaniach in vitro przeprowadzonych przez Blask'a oraz Hill'a wykazano, że wzrost komórek nowotworu piersi był hamowany przez melatoninę nawet o 75%, ale tylko przy takim zakresie stężenia, jakie stwierdza się w nocy u ludzi zdrowych. Jeżeli stężenie znacznie wzrastało, melatonina nie wywoływała żadnego wpływu na nowotwór.

Szlak syntezy melatoniny. Nie tylko melatonina wytwarzana jest w ciągu doby cyklicznie. Również substancje uczestniczące w poszczególnych etapach jej syntezy wykazują wahania ilości lub aktywności zależnie od cyklu światło--ciemność. Spośród nich szczególną uwagę zwrócono na enzym transferazę N-acetyl-serotoniny

Pewne nadzieje budzą pojedyncze obserwacje świadczące o wpływie melatoniny na zmniejszenie szybkości namnażania wirusa HIV w organizmie nosicieli. Część naukowców uważa również, że hormon szyszynki stanowi swoistą osłonę przed AZT - lekiem podawanym pacjentom zarażonym wirusem HIV, wykazującym jednak wysoką toksyczność.

Istnieją też dowody mówiące o wpływie melatoniny na prawidłowe funkcjonowanie układu krwionośnego. Wykazano, że może pomóc w obniżeniu poziomu cholesterolu we krwi, przeciwdziałać arytmii serca. Ponadto z badań P. Bruggera z 1995 roku dowiadujemy się, że u osób cierpiących na chorobę wieńcową serca nocny poziom melatoniny jest znacznie niższy niż u zdrowych w tym samym wieku, zaś u ludzi z chorobą nadciśnieniową o połowę zmniejsza się wytwarzanie hormonu w nocy w stosunku do odpowiedniej wiekowo grupy kontrolnej. (Melatonina obniżyła ciśnienie krwi do prawidłowych wartości, ale przerwa w kuracji spowodowała ponowny wzrost).

Hormon szyszynki może być także szansą dla ludzi starszych, choć badania są dopiero rozpoczęte. Duże zainteresowanie wzbudził eksperyment włoskich uczonych z zespołu G. J. Maestroniego, którzy podawali melatoninę grupie dziewiętnastomiesięcznych myszy (dla myszy jest to wiek zaawansowany). Okazało się, że ich życie wydłużyło się o około 1/4 w stosunku do statystycznej długości życia osobników tego gatunku.

Jak widać, badania związane z melatoniną podążają w wielu kierunkach, budząc wielkie nadzieje i oczekiwania. W niektórych krajach substancja ta znajduje się w wolnej sprzedaży, co jednak wywołuje kontrowersje, ponieważ prace nad jej biologicznym działaniem często nie wykraczają poza etap hodowli komórkowych, w najlepszym razie doświadczeń na zwierzętach laboratoryjnych. Właśnie dlatego niektóre kraje (np. Dania czy Szwajcaria) zdecydowały się na zakaz stosowania melatoniny. Wydaje się to tym bardziej uzasadnione, że jest ona hormonem powiązanym pętlami sprzężeń zwrotnych z innymi substancjami obecnymi w organizmie. Siła melatoniny wynika więc nie tylko z działania bezpośredniego, lecz często także pośredniego, zmieniającego aktywność innych ważnych substancji. Jej stosowanie wymaga zatem wyjątkowej ostrożności.

Dr ZBIGNIEW KOTER pracuje w Wojskowym Instytucie Medycyny Lotniczej, PAWEŁ OLSZEWSKI studiuje biologię na Uniwersytecie Warszawskim.

O podobnych zagadnieniach przeczytasz w artykule:
Smutek pochmurnego dnia
(02/97) NA BEZSENNOŚĆ MELATONINA