Ein Teil des Gehirns, die Zirbeldrüse, produziert Melatonin. Die Menge an Melatonin im Blut hängt von der Tageszeit ab. Nachts gibt es 10 bis 15 mal mehr Melatonin im Blut als tagsüber, was den Menschen hilft zu schlafen (R).

Melatonin wird auch von vielen anderen Organen im Körper gebildet, besonders im Magen (R).

Wird der Schlaf nachts durch blaues Licht unterbrochen, sinkt der Melatoninspiegel drastisch. Zusätzlich nimmt der Melatoninspiegel mit zunehmendem Alter ab (R). Allerdings regt die Dunkelheit die Melatoninproduktion nicht an. Es erlaubt einfach die Produktion von Melatonin (R).

Melatonin-Rezeptoren
Melatonin wirkt durch Interaktion mit zwei Rezeptorproteinen, MT1 und MT2 (R).

MT1- und MT2-Rezeptoren steuern verschiedene Stadien des Schlafes: MT1 steuert den Tiefschlaf oder REM-Schlaf und MT2 die Schlafphasen vor dem Träumen (R).

Diese Rezeptoren sind in einer Vielzahl von Organen und Immunzellen vorhanden, was darauf hindeutet, dass Melatonin auch die Funktion des Immunsystems und anderer Systeme im ganzen Körper steuert (R).

Wie Melatonin seine gesundheitlichen Vorteile ableitet
Melatonin beeinflusst Schlaf und zirkadianen Rhythmus
Der zirkadiane Rhythmus ist wie die Uhr des Körpers. Es ist eine eingebaute Funktion, die biologische Prozesse im 24-Stunden-Zyklus (R) steuert.

Eine zentrale Uhr befindet sich in der SCN des vorderen Hypothalamus im Gehirn. Es kontrolliert den zirkadianen Rhythmus des Körpers. Der zirkadiane Rhythmus hilft, den Schlaf-Wach-Zyklus, die Körpertemperatur und die Hormonproduktion (R) zu kontrollieren.

Licht aus der Umgebung beeinflusst die vom SCN (R) gesendeten Signale.

Unter der Kontrolle des zirkadianen Rhythmus produziert und sezerniert die Zirbeldrüse Melatonin. Unter normalen Bedingungen wird Melatonin während der Nacht ausgeschieden. Bei Tageslicht befinden sich nicht nachweisbare Mengen im Blut (R).

Während die meisten Wissenschaftler glauben, dass Melatonin die zirkadiane Rhythmusphase verschieben und den zirkadianen Rhythmus mitreißen kann, ist diese Eigenschaft von Melatonin umstritten (R, R2).

RhythmusBei Zebrafischmutanten, denen Melatonin fehlt, schlafen die Fische weniger, haben aber immer noch einen normalen zirkadianen Rhythmus (basierend auf der Per1B-Produktion). Die gleiche Studie ergab, dass Melatonin den Schlaf induzierte, indem es die Adenosinsignale im Gehirn der Fische erhöhte (R). Diese mutierten Fische waren ebenso leicht aufzuwachen und schliefen so tief wie die Kontrollfische.

Melatonin ist ein starkes Antioxidans
Mehrere gesundheitliche Vorteile von Melatonin ergeben sich aus seinen starken antioxidativen Eigenschaften, sowohl direkt als auch indirekt.

Die Verabreichung von Melatonin erhöht die zelluläre Produktion von antioxidativen Enzymen (Superoxiddismutase, Glutathionperoxidase und γ-Glutamylcysteinsynthase) (R, R2, R3), die Antioxidantien wie Glutathion erhöhen können. Diese Enzyme helfen, die Zellen, Mitochondrien und den Blutkreislauf von schädlichen reaktiven Sauerstoffspezies zu reinigen.

Darüber hinaus kann das Melatoninmolekül selbst an reaktive Sauerstoffspezies (ROS) und reaktive Stickstoffspezies (RNS) binden, was sie weniger schädlich macht (R). Dadurch kann Melatonin mehrere Gewebe und Organsysteme vor oxidativen Schäden schützen. Gewebe, die Melatonin produzieren und zu diesem Zweck auf Melatonin angewiesen sind, umfassen Darm, Eierstock, Hoden, Linse, Knochenmark und das Gehirn (R).

Die meisten der Moleküle (Metaboliten), die Melatonin umwandelt, behalten auch die Fähigkeit, schädliche Sauerstoff- und Stickstoffspezies zu binden, was Melatonin und seine Produkte hochwirksam schützt (R).

Ein einzelnes Molekül Melatonin kann bis zu 10 Moleküle von ROSs und RNSs (R) neutralisieren.

Es blockiert auch ein Enzym namens Stickstoffmonoxid-Synthase, das reaktive Stickstoffspezies produziert und Entzündungen verursacht (R).

Melatonin schützt die Mitochondrien und hemmt den programmierten Zelltod
Mitochondrien sind der Teil der Zelle, der Energie erzeugt. Sie haben ihre eigene DNA. Als Energiefabriken sind sie überlebenswichtig. Der Kern und die Mitochondrien sind die Bereiche, die das meiste Melatonin (R) haben.

Die Energieproduktion durch Mitochondrien führt zur Bildung von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) und reaktiven Stickstoffspezies (RNS) (R). ROS und RNS schädigen mitochondriale DNA und Proteine und machen sie unfähig, Energie zu produzieren. Diese Schädigung kann auch dazu führen, dass die Mitochondrien auslaufen, was zum Zelltod (Apoptose) führen kann (R).

Melatonin hilft daher bei Organen, die am stärksten von den Mitochondrien abhängig sind, einschließlich des Nervensystems und des Herzens.