Journal of Research in Pharmacy

Summary

Melatonin (5-methoxy-N-acetyltryptamine) hormonu pineal bez ve retina başta olmak üzere çeşitli periferik organ ve dokularda sentezlenir. Melatonin sekresyonunun endojen ritmi suprakiazmatik nukleus tarafından düzenlenir ve karanlık aydınlık siklüsü ile sürdürülür. Melatonin diğer hormonların regülasyonunu ve organizmanın sirkadyen ritmini düzenler. Amfofilik yapısı ve küçük moleküllü olması nedeniyle organizmada yaygın dağılım gösterir, hücresel kompartmanlara kolayca girer. Güçlü antioksidan özelliği olan bu doğal bileşik in vitro ve in vivo güçlü bir sitostatik ajandır. Melatoninin etkinliği oküler hastalıklarda, diyabette, romatoid artritte, fibromyaljide, kronik yogrunluk sendromunda, enfeksiyon hastalıklarında, nörolojik hastalıklarda, uyku bozukluklarında, yaşlanmada ve depresyonda gösterilmiştir. Bu derlemede melatoninin farmakokinetik özellikleri, fizyolojik ve farmakolojik etkileri özetlenmiştir.

Summary

Introduction

Sağlıklı bir yaşam için vücudumuzun endojen savunma mekanizmalarını destekleyici bir yaşam şekli sürdürmemiz gerekmektedir. Bunun için akşamları çok geç olmadan yatmak ve tam karanlıkta uyumak oldukça önemlidir.

Thomas Edison’un ampulü keşfinden sonra insan çevresel koşulları ciddi bir biçimde değişmiş ve bu keşfin pek çok olumlu getirisi olmuştur. Ancak ışığın insan fizyolojisindeki sonuçları o anlamda yararlı bulunmamıştır. Güneş batımından sonra ya da güneş doğmadan önce organizmanın ışıkla teması diğer bir deyişle karanlık periyotta yapay ışık uygulama memeli fizyolojisinde olumsuz etkiler doğurmuştur.
Pineal bezin keşfi ile birlikte bu organın biyokimyasal ve sekretuar aktivitesinin aydınlık/karanlık çevre ile bağlantısı belirlenmiş ve özellikle normal karanlık dönemde oluşturulan aydınlık bir “suistimal” olarak değerlendirilmiştir. Tüm evrim süresince canlı organizma foto-periyodik ortama maruz kalmış ve günün aydınlık/karanlık periyotları güneş ışığına bağlı olmuştur. Dolayısıyla organizma günlük ve mevsimsel değişiklikleri oldukça düzenli bir ritm içinde (endojen sirkadiyen ve sirkanyen ritim) kontrol etmiştir.

Amerikada yaklaşık 45 milyon kişi gece uykusuzluğu (uyku mahrumiyeti) çekmektedir. “Uyku mahrumiyeti” gerek neden olduğu hastalıklar gerekse yaşam şartlarını etkileme yönüyle maddi ve manevi anlamda olumsuzluklara sebep olmaktadır. Yapılan pek çok çalışmada bu durumun en önemli nedenlerinden birinin de endojen melatonin sekresyonunun baskılanması olduğu belirtilmiştir [1].

Melatoninin pineal bezden ilk olarak keşfi Lerner ve arkadaşları tarafından 1958’de gerçekleşmiştir [2]. Melatoninin bu dönemde tanımı “melanophorecontracting hormon” olarak yapılmış ve gerek kurbağa derisindeki melanoforların beyaz görünüşüne neden olduğu için ve gerekse serotoninden türediği için bu isim verilmiştir [3].

Melatonin, memelilerin başlıca beyninde serebral yarıküreler arasındaki pineal bezden ve ayrıca over, lens ve kemik iliği hücreleri ile safra ve gastrointestinal sistemden sentezlenip salgılanan bir hormondur [4]. Retinada sentezlenen melatonin retinal pigment epitel fonksiyonunun ve fotoreseptorlerdeki gece-gündüz varyasyonuna karşı retinanın vereceği yanıtın düzenlenmesinde rol oynamaktadır. Deride; pigment granüllerin değişiminden ve derin dokuların güneşin zararlı radyasyonuna karşı korunmasından sorumlu olan melatonin gastrointestnal kanalda enterokromofin hücrelerde sentezlenmekte ve post-prandial olarak dolaşıma salıverilmektedir. Nitekim melatoninin postprandiyal plazma düzeyindeki artışlar öğün sonrası hipnotik etkisiyle ilişkisi doğrulamaktadır. Safrada sentezlenen melatonin ise okside kolesterol türevlerine ve safra asitine karşı safra yollarının mukozasını ve epitelini oksitdatif hasara karşı kormaktadır [5]

ŞEKİL 1: Melatoninin kimyasal yapısı

Melatonin (N-asetil-5-metoksitriptamin, Şekil 1) sentezinde birinci basamak triptofanın pinealositler içine alınması ve orada pineal bir enzim olan N-asetiltransferaz (NAT) tarafından N-asetil serotonine dönüştürülmesidir. N-asetil serotoninin melatonine dönüşümü diğer bir pineal enzim olan hidroksiindol-o-metiltransferaz (HIOMT) aracılığı ile olur (Şekil 2). Sentezin düzenlenmesi primer olarak geceye, diğer bir deyişle karanlığa bağlıdır. Sentezlenen melatonin pineal bezin endokrin hücreleri olan pinealositlerden hızla salgılanmaktadır. Salgılanma hızı 29 mg gün-1 dür [6].

Sentezden sorumlu N-asetiltransferaz’ın aktivitesi dolayısıyla melatonin sentezi spesifik c-AMP-bağımlı transkripsiyon faktörleri ve fotoperiyodik şartlar tarafından düzenlenir. Işık altında retinadan başlayan nöronal impulslar, hipotalamusta suprachiasmatic nukleus (SCN) ve diğer hipotalamik yapılara aktarılır. Uyarı SCN ve periventriküler nukleus (PVN) aracılığı ile superior servikal gangliyona geçer. İnsanda karanlığın başlaması ile postganglionik sempatik liflerden salıverilen noradrenalin esas olarak β1 reseptörlere bağlanarak, depolardaki serotonin ve NAT’nin intrasellüler salıverilmesine neden olur. Nöronlarda ve pineal bezdeki biyokimyasal sinyallerin bu döngüsü insanda melatonin anabolizmasını hızlandırır ve aynı zamanda melatoninin gün içi ritme bağlı olarak sentez ve salıverilmesini oluşturur [7].

Gece 20.00-23.00 arası yükselen melatonin düzeyi 01.00-05.00 arası doruk değerlere ulaşır ve gündüz düşer. Sağlıklı kişilerde plazma melatonin düzeyi gündüz 0-20 pg/ml, gece 20-200 pg/ml (ortalama 60-70 pg/ml) dir. Bir günde yaklaşık 30 mg (%80 i gece) melatonin üretilir.

ŞEKİL 2: Karanlık/ aydınlık uyarı ile melatonin sentezinin düzenlenmesi [8].

Melatoninin fizyolojik etkileri- (SCN nöronları ve sirkadyen ritm üzerine etkiler)
Melatonin fotoperiyod ile ilgili bilgiyi vücudun fizyolojisine aktararak sirkadyen ritmin ve organizmanın fonksiyonlarının düzenlenmesinde rol oynar. Melatonin sekresyonunun aydınlık/ karanlık siklüsü ile ilişkisi bu hormonu endojen bir senkronizör olarak düşündürmektedir [9], [10]

İnsanda pekçok biyokimyasal, fizyolojik ve davranışsal değişkenlerde olduğu gibi plazmadaki melatonin düzeyleri de 24 saatlik periyod içinde düzenli iniş çıkışlar gösterir. Bu sirkadiyen ritm hipotalamusda SCN’deki santral pacemaker’lar tarafından kontrol edilir ve ritmin başlıca ayarlayıcısı dış ortamdaki aydınlık/karanlık siklusudur (Şekil 3). Gece ışığa maruz kalındığında pineal fonksiyonlar akut olarak baskılanır [11].

ŞEKİL 3: Melatoninin ritm düzenleyici rolü

Melatoninin endojen senkronizör rolünde kortizol salgılanması ile ilişkisi de önemlidir. Adrenal bezde bulunan melatonin reseptörleri fizyolojik dozlarla uyarıldığında ACTH-aracılı kortizol oluşumunu baskılar [12].

Melatonin ile kortizol ilişkisi her iki hormonunda immun sistemde etkileri yönünden önemlidir. Melatonin ve kortizol düzeyleri ters yönde hareket eder. Kortizol akşam yatma saatlerinde düşüktür, oysa melatonin kortizol tam olarak düştükten birkaç saat sonra pik yapar. Normal salgılama düzeninin bozulması sağlığın bozulması ya da kanser riski açısından bu durum önemlidir. Araştırıcılar düşük melatonin ve yüksek kortizol seviyelerinde çeşitli hastalıkların ortaya çıkabilecegini bildirmişlerdir. Yani bu iki hormon arasındaki denge sağlıklı olmak için önemlidir. Bunu belirlemede melatonin-kortizol indeksi immün fonksiyonlar hakkında bilgi verirken, ayrıca depresyon, kalp hastalığı, osteoporoz ve kilo alımı ile ilgili durumların belirlenmesinde bir marker olarak kullanılmıştır [13] 14). Melatonin ve kortizol ilişkisine ait bazı bulgular:

- Düşük melatonin ve yüksek kortizol düzeylerinde kilo alımında artış olduğu bildirilmiştir [14].

- Depresyonlu hastalarda melatonin düzeyi depresyonu olmayan hastalara göre düşüktür, depresyonlu hastalarda aksam saatlerinde (yatma saatleri) kortizol düzeyleri yüksek bulunmuştur.

- Yüksek kortizol ve düşük melatonin kemik kaybına yol açar. Melatonin kemikteki olumlu etkilerini gösterebilmesi için estradiol düzeylerinin de yeterli olması gereklidir.

- Gece ışığa maruz kalan kişilerde melatonin düzeyleri düşük olup meme kanseri riski yüksektir. Meme kanser riski kortizol ile de ilişkili olup gün içinde ve akşam saatlerinde yüksek kortizol meme kanser riskini artırır. Ayrıca endometrium, prostat akciğer, gastrik ve kolon kanserlerinde melatonin düzeylerin düşük olduğu buna karşılık melatoninin antioksidan etkileriyle de kansere karşı koruyucu olabileceği bildirilmiştir [15].

Işık uygulama ile salgıdaki değişim: İlk çalışmalar sadece parlak ışığın (gün ışığı) insanda melatonin düzeyini baskıladığını bildirirken son bulgular yapay ışığın (karanlık periyottaki aydınlatma sistemi) da benzer etkiyi gösterdiği ileri sürülmüştür. Körlerde ışık algılaması “0” olan kişilerde melatonin sekresyonu 24 saat içinde serbest olarak dağılım göstermektedir. [7], [16]. Gece oluşturulan yapay aydınlık melatonin sentez ve salgılanmasını akut olarak baskılarken (Şekil 4a), akşam karanlığın başlamasıyla birlikte uygulanan ışık gece 02.00-04.00 arası görülen plazma melatonin konsantrasyon pikinde kaymaya buna karşılık sabah henüz hava ağarmadan ışık uygulama ise bu konsantrasyon pikinin erken belirmesine neden olur (Şekil 4b, c). Sabah ve akşam saatleri maruz kalınan aydınlık ise fazda daralmaya neden olur (Şekil 4d) [17].

ŞEKİL 4: Parlak ışığın (□) melatonin salıverilmesine etkileri. a) Salıverilmenin inhibisyonu b) Faz kayması. c) Erken faz ) Faz daralması [17].

Eksojen melatonin uygulaması ile ritmin değişimi:
Melatoninin Jet Lag’da kullanımı
Melatonin akşama doğru veya akşam verildiğinde plazma melatoninin profilindeki değişim “phase advance” olarak tanımlanmış (24 saatlik uyku/uyanıklık siklüsünde 23.00/07.00 arası gerçekleşen uykunun, 20.00/04.00’e kayması). Buna karşılık melatonin sabah saatlerinde verilirse oluşan melatonin profil değişikliği “phase delay”dir (24 saatlik uyku/uyanıklık siklüsünde ileri kayma olur ve 20.00/04.00 arası uykunun 23.00/07.00 e kayması) [17]

Melatoninin sirkadyen ritm düzenleyici etkisinden faydalanılarak zaman dilimini atlayan yolculuklarda kullanımı (özellikle pilot ve diğer uçak görevlilerinde) önerilmektedir. Bu amaçla; doğuya yapılan yolculukta, ön koşullama amacı ile gidilecek olan yerdeki yatma zamanına karşılık gelen saatlerde o bölgeden ayrılmadan 3 gün önce 5 mg melatonin uygulamasına başlanır, kalkış gününde aynı uygulama yapılır ve varıldıktan sonra 2 gün süreyle uygulama sürdürülür. Batıya yolculukta ise sadece uçuş sonrası önerilmektedir [18].

Melatonin düzeylerinin yaşa bağlı değişimi:
İnsanda fetüste melatonin sentezine ilişkin bir bulgu yoktur ancak koyunlarda yapılan çalışmada fetüste herhangi bir aktiviteye rastlanmamıştır. Melatonin anneden fetusa ve süt yoluyla yenidoğana geçebilir ve dolayısıyla fetus ve yeni doğanda sirkadyen ritm bu yolla oluşur. Melatonin konsantrasyonu yaşa bağlı değişim gösterir, yeni doğanda sekresyon çok düşüktür doğumdan kısa bir süre sonra artarak 1-3 yaş arası pik yapar ve sonra tekrar düşer. Bundan sonra sekresyon puberte ve adolesan dönemde sirkadyen hale gelir. Yirmili yaşlardan sonra melatoninin sentez ve salgılanma hızı azalarak 60’lı yaşlarda en düşük seviyelere ulaşır [19].

Aşağıdaki farmakolojik ve nörokimyasal ajanlar pineal fonksiyonları stimüle veya inhibe ederek melatoninin plazma düzeylerini değiştirirler [20].

Hormonun Farmakokinetiği
Suda kısmen ve lipidlerde yüksek oranda çözünen melatonin dolaşıma salıverildiğinde dokulara ve hücrelere kolaylıkla girebilmektedir. Jelatin kapsüller yada tablet şeklinde oral uygulanan melatonin insanda yaklaşık 60 dakikada pik plazma düzeyine ulaşır. Bifazik eliminasyon yarılanma ömrü 3 ve 45 dakikadır. Oral uygulamada ilk geçiş etkisine maruz kalır. Melatonin esas olarak karaciğerde önce hızla 6-hidroksidopamine sonra bir dizi reaksiyon ile N-asetil-5-metoksi-6- hidroksitriptamin’e ve daha sonra da sülfat veya glukronid ile konjuge olarak 6-sülfatoksimelatonin’e (veya 6-hidroksimelatonin sülfat) dönüşür ve idrar ile atılır. İdrarda %1 oranında değişmemiş şekli bulunmaktadır [21]. Son yıllarda tükürük melatonin düzeyi de pineal fonksiyonların bir göstergesi olarak kabul görmektedir [22].

Melatonin reseptörleri ve etki mekanizması:
Melatonin suya göre lipid çözünürlüğünün yüksek olması nedeniyle hücrelere rahatça girebilmektedir. Bu nedenle etkileri sadece membrana yönelik değildir. Sulu ortamda kısmen çözünmesi de intrasellüler etkilerinin oluşmasına katkıda bulunur. Son çalışmalar melatoninin nukleusta yüksek konsantrasyonda bulunduğunu ve melatonin için spesifik bağlanma noktalarının olduğunu göstermiştir. Bu bulgulara göre melatonin etkilerinin tiroid ve steroid hormonlara benzer şekilde nukleustaki moleküler olaylarla ilişkili olabileceği ileri sürülmüştür [20].

Melatonin agonisti 2-[I125]iodomelatonin ile yapılan radyoreseptor tayinler ve invitro kantitatif otoradyografi çalışmalarında beyinde ve insan dahil olmak üzere bazı vertebralı türlerde periferik dokularda melatonin reseptörlerinin varlığı ve bu reseptörlerin G-proteinleri ile kenetli olduğu belirtilmiştir.

Melatoninin ML1 ve ML2 olarak bilinen farklı farmakolojik familyalara ait membran bağımlı iki tip reseptörü tanımlanmıştır. Güçlü melatonin agonisti 2-[125I]iodomelatonin kullanılarak yapılan incelemelerde tavuk ve tavşan retinasında ML1 reseptörlerinin yüksek afiniteli (Kd~75pM ) reseptörler olduğu buna karşılık ML2 reseptörlerinin aynı melatonin agonistlerine düşük afinite gösterdiği belirlenmiştir [7], [47]. ML1 reseptörlerinin 3 alt tipi vardır. Mel1a (Bu reseptörler MT1 reseptörleri olarak da isimlendirilmiştir; Kd; 20-40 pM), Mel1b (MT2 reseptörleri; Kd; 160 pM), Mel1c (MT3 reseptörleri; Kd; 20-60 pM) [23].

ML1 reseptörleri serebellum, hipokampus dahil olmak üzere nöronal yerleşim göstermektedir. Ayrıca SCN, hipotalamus, talamus preoptik alan, retinanın pleksiform tabakası ve serebral korteksin pek çok bölgesinde ML1 reseptörlerinin varlığı gösterilmiştir [24]. Nöronal olmayan ML1 reseptörleri, serebral ve caudal arterlerde, hipofizeal pars tuberaliste, ovaryum, böbrek ve ince barsaklarda bulunmuştur. ML2 reseptörlerinin memeli hücrelerinde spesifik dağılımı henüz iyi açıklanmamıştır [24].

ML1 reseptörleri renal fonksiyon, uyku, sirkadiyen ritm, üreme ve serebral arter kontraktilitesinden sorumludur. Bu reseptörler memeli retinasında Ca+2-bağımlı dopamin salıverilmesi ve retinal fotopigment disklerinin fagositozu gibi ışığa bağımlı olaylarda rol oynar. ML1 reseptör aktivasyonu (GI proteinleri aracılığı ile) adenilat siklaz inhibisyonu ile 3’5’ c-AMP düzeyinde düşmeye neden olur. Ayrıca sadece ML1 reseptörlerinin fosfolipaz aktivasyonu aracılığı ile araşidonat salıverilmesini stimüle ettiği gösterilmiştir [25].

Düşük afiniteli ML2 reseptörlerinin de G-proteinleri ile kenetli olduğu ve sinyal iletiminde ML1 reseptörlerine benzer davranışta bulunduğu ileri sürülmektedir. Ancak ML1’lerden farklı olarak ML2 reseptörlerinin aktivasyonunun fosfoinozitid (PI) hidrolizi ile kenetli olduğu ve selektif ML2 antagonisti uygulanımının bu hidrolizi geri çevirdiği belirtilmiştir [26].

İlginç olarak güçlü a1-adrenerjik antagonist prazosin ML2 reseptörlerine yüksek afinite göstermekte ve melatonin ile oluşan fosfoinositol hidrolizini etkili bir şekilde azaltmaktadır. Ancak non-selektif α-adrenerjik antagonisti fentolamin ve nispeten selektif olmayan serotonin antagonisti metizerjid, melatonin ile oluşan fosfoinozitol hidrolizine etkisiz bulunmuştur. ML2 reseptörlerinin fizyolojik önemi tam olarak açıklanmamıştır [8].

Biyoyararlanım ve yan etki
Oral uygulanan melatoninin biyoyararlanımı değişkenlik gösterir. 1-5 mg oral dozlar alındıktan 1 saat sonra serum melatoninini gece ulaşılan plasma düzeyinin 10-100 katına çıkarır ve 4-8 saat içinde düşer (Vijayalaxmi et al., 2002). Düşük dozlar (0.1-0.3 mg) gündüz alındığında gece ulaşılan melatonin pik konsantrasyonunu verebilir. Amerikada çeşitli “ilaç marketleri”nde melatoninin 0.2 mg, 0.3 mg, 0.5 mg, 1 mg, 2.5 mg, 3 mg, 5 mg’ lık preperatları mevcuttur.

Ayrıca likid formda (1 mg/mL, 1 mg/4 ml) preperatları da mevcut olup melatonin preperatları için herhangi ciddi bir yan etki bildirilmemiştir. Endokrin sistemdeki belirgin etkilerine rağmen yüksek farmakolojik dozlar serum LH artırabilir ve prolaktinde düşme yapabilir [27].

Melatonin Antioksidan Etkileri
Bazı çalışmalarda ise melatoninin antioksidan ve serbest radikal süpürücü etkisinin reseptör aracılı olmadığı ve bu etkilerin fizyolojik konsantrasyonların üzerinde oluştuğu bildirilmektedir [28]-[30]. Melatonin hidroksil ve peroksil radikallerinin güçlü bir süpürücüsüdür. .OH radikalini nötralize edici etkisi glutatyondan 5 kat ve ROO. inaktivasyonunda ise E vitamininden 2 kat fazla etkilidir. Ancak melatoninin peroksil radikali üzerine olan etkisi tartışmalıdır. Şöyle ki bazı araştırıcılar melatoninin, peroksil radikaline karşı süpürücü etkisinin E vitamininden daha düşük olduğunu dolayısı ile lipoperoksil radikaline karşı daha az nötralize edici etkisinin bulunduğunu belirtmişlerdir [31]-[33]. Melatonin ayrıca inflamasyon reaksiyonları sırasında makrofajların aktivasyonu ile oluşan ve toksik bir oksijen türevi olan (HOCl)’e karşı da süpürücü etki göstermektedir. Ancak melatoninin H₂O₂ ve O₂ . - radikalleri üzerine direkt süpürücü etkisi zayıftır. Melatoninin H₂O₂ ile reaksiyonu sonucu N1-asetil-N2- formil-5-metoksi knüramin (AFMK) oluştuğu, AFMK nın ise katalazla N1-asetil-5-metoksi knüramine dönüştürüldüğü ve antioksidan etkiye sahip bu metabolitlerin melatoninin süpürücü etkisini artırdığı bildirilmiştir [34].

Melatoninin serbest radikaller üzerinde dolaylı etkileri de vardır. Melatonin, hidroperoksitleri metabolize eden GSH-Px enzimini aktive ederek, O₂ . - radikalini H₂O₂’ye kataliz eden SOD aktivitesini artırarak, oksidatif stres esnasında katalaz aktivitesindeki azalmayı önleyerek ve NO oluşumundan sorumlu nitrik oksit sentaz (NOS) enzimini inhibe ederek, antioksidan etki göstermektedir [30], [35], [36].

Antioksidan savunma sistemi ile ilişkili diğer bir enzim sitokrom P450 enzimidir. Bu enzim ksenobiyotik metabolizması aracılığı ile serbest radikal oluşumunu artırır. Melatonin’in P450 aktivitesini azaltarak serbest radikal oluşumunu ve dolayısı ile oksidatif hasarı azalttığı gösterilmiştir [35], [36]. Melatonin fizyolojik konsantrasyonlarda serebellumda NOS aktivitesini baskılayarak nöral ve kardiyovasküler fonksiyonların fizyolojik düzenlenmesinde rol oynamaktadır. Bu etkide melatoninin serbest radikal oluşumunu önleyici etkisine aracılık etmektedir. NO. tek başına bir serbest radikaldir ve O₂ . - varlığında ONOO- oluşumunu artırır. Melatonin ile NOS aktivitesinin baskılanması NO•oluşumunu azaltarak bu yolak üzerinden oksidatif hasarı azaltmaktadır [6], [30], [37]. Melatoninin serbest radikaller üzerindeki süpürücü etkisi onun aynı zamanda güçlü bir antiinflamatuar ajan olduğunu da açıklamaktadır. İnflamasyonun uyarılmasıyla doku hasarına giden yolak üzerinde çeşitli kademelerde melatonin ile blokaj bu ajana antiiflamatuar ve doku koruyucu etki sağlamaktadır. Şekil 5 de inflamasyonun indüklediği adhezyon molekül ekspresyonu, NF-kB, iNOS, PG süperoksid ve peroksi nitrit radikallerinin doku hasarındaki rolü ve melatoninin bu etkenlerin oluşumlarının baskılanması ile antiiflamatuar etkisi özetlenmiştir.

Çeşitli inflamasyon modellerinde (yanık hasarı, sepsis, iskemi/ reperfüzyon gibi) nötrofil aktivasyonunun dokularda neden olduğu oksidan hasarları melatonin anlamlı olarak geri çevirmiştir [38]-[42]

ŞEKİL 5: Doku hasarına yol açan inflamatuar yolakta melatoninin etkileri [43].

Melatoninin İmmünolojik Etkileri:
Melatoninin immünolojik rolüne ait ilk bulgu Maestroni ve arkadaşlarına aittir (1987) aittir. Farelerin devamlı ışığa maruz kalması veya gece β-adrenerjik reseptör blokörlerinin uygulanımı gibi melatonin oluşumunun inhibe edildiği şartlarda immun fonksiyonların baskılandığı görülmüştür. Sonraki çalışmalardan alınan sonuçlar melatoninin humoral ve hücresel immun yanıtı artırdığını desteklemiştir. Melatoninin bu etkisi normal şartlarda belirgin değildir. Yaşlanma, viral hastalıklar, kortikosteroid kullanımı veya akut stress gibi immun sistemin baskılandığı durumlarda etki belirgin hale gelmektedir [28], [35], [44].

Wichmann ve arkadaşları farelerde yumuşak doku travması ve hemorajik şok sonucu immun fonksiyonlardaki baskılanmanın melatonin ile geri çevrildiği, ayrıca kronik melatonin tedavisinin insanda lökosit naturel killer aktivitesini artırdığını bildirmişlerdir [45].

Melatoninin immunosupresyona karşı olan etkileri yada immun fonksiyonları artırıcı etkileri T-helper lenfositlerdeki spesifik reseptörlere bağlanması ile ilişkilidir. Melatoninin bu reseptörlere bağlanması, gamma-interferon, IL-2 veya opioid peptidlerin salgılanmasını artırmaktadır (Şekil 6). Melatonin-indüklü opioidler melatoninin hemotopoietik etkisine aracılık etmektedirler. Tümörlü farelerde melatonin uygulaması, kan hücrelerini kemoterapötik ilaçların toksik etkilerinden korumuştur [46].

ŞEKİL 6: Melatoninin immün sisteme etkileri [46].

Organ ve hücre transplantasyon başarısı büyük ölçüde graft reddini önlemeyi amaçlayan immunosupresif tedaviye bağlıdır. Ancak immunosüpresan tedavinin enfeksiyon ve malin etkileri vardır. Melatoninin ise viral ve bakteriyel enfeksiyonlarda çeşitli organlardaki fonksiyon bozukluklarına karşı koruyucu olduğu gösterilmiştir [28]. Ayrıca melatonin dozla bağlantılı olarak immunodepresan etki de göstermektedir. Yüksek farmakolojik dozlarda (> 100mg/kg BW) melatonin antikor oluşumunu baskılamaktadır. Bu yüksek dozlarda melatoninin uzun süre reseptöre bağlı kalması down-regülasyona yol açarak immun supresyona neden olmaktadır [44].

Graft reddinde serbest radikaller önemli rol oynamaktadırlar. Melatoninin immün yanıt üzerindeki inhibitör etkisinin molekülün antioksidan etkisi ile ilişkili olması, melatonin uygulamasının organ transplantasyonunda yararlı olabileceğini düşündürmektedir. Ayrıca toksisitesinin olmaması da bu ajanın transplantasyonda güvenle kullanılacak bir ajan olduğunu desteklemektedir [28].

Melatonin’in bazı ilaç toksisitesini azaltıcı ve etkinliğini artırıcı etkileri
Melatonin birçok ilacın neden olduğu çeşitli dokularda oksidan hasarla karakterize yan etkilere karşı koruyucu etkisinin gösterilmesi, bu ilacların kullanımını sınırlayıcı yan etkilerin azaltılarak tedavinin etkinliğini artırması ve özellikle kanser hastalarının yaşan kalitesinde olumlu etkisi ile önem kazanmaktadır. Söz konusu ilaçlar arasında doksorubisin, sisplatin bleomisin, gentamisin, indometasin, izoniyazid, fenobarbital karbamazepin, haloperidol, siklofosfamid, asetaminofendemir ve eritropoietin sayılmaktadır. [47]-[53].

GI sistem ve melatonin
GI kanalda çok yüksek konsantrasyonlarda bulunan melatonin özellikle enterokromafin hücrelerde (EC) (enteroendokrin hücreler, amine prekürsör uptake ve dekarboksilasyon sistemi) lokalizedir. Melatonin sentez enzimi HIOMT ve prekürsör serotonin intestinal mukozanin EC hücrelerinde bulunmaktadır. Nitekim bu bulgular eşliğinde melatoninin sadece pineal orijinli olmadığı açıkça belirlenmiştir [5], [54].

Pineal bez ve GI kanal büyüklük olarak karşılaştırılacak olursa melatoninin GI kanalda pineal beze göre 400 kat daha fazla bulunduğu ileri sürülmüştür. Kandaki düzeyler karşılaştırıldığında ise yine GI melatoninin 10-100 kat fazla olduğu belirlenmiştir.

GI kanalda melatonin uniform bir dağılım göstermez, farklı bölümler farklı konsantrasyonlarda melatonin içerir. GI kanal melatonini tamamen serotonin konsantrasyonu ile ilişkilidir ki bu da GI kanalın pinealden bağımsız olarak melatonin ürettiğini desteklemiştir. Nitekim, pinealektomi de GI kanal melatonin düzeylerini etkilememiştir [54], [55].

Duedenumda melatoninin bikarbonat sekresyonuna etkileri de gastrik mukozanın korunmasında önemli bir etkidir. Duedenum mukozal hücrelerinden HCO3 - sekresyonu mideden duodenal lumene sagılanan HCl için başlıca koruyucu mekanizmadır. Duodenal ulserde HCO3 - sekresyonu azalmıştır ve bu da mokozal lezyonlarda HCl nin etkisini güçlendirmektedir. Melatonin duodenuma intraarteriyel infüzyon ile verildiğinde HCO3 - sekresyonu artmış, buna karşılık HCO3 - sekresyonundaki bu artış melatonin (MT2) reseptör antagonisti luzindol ile önlenmiştir. Bu sonuç melatoninin GI kanalda duodenumda epitel hücreler üzerindeki reseptörler aracılığıyla HCO3 - sekresyonunu artırdığını göstermektedir. Benzer şekilde melatonin luminal uygulamada da HCO3 - sekresyonunu artırmış ve luzindol ile bu etki geri dönmüş [56].

Melatoninin GI sistemde reseptör aracılı etkilerine ilaveten bu sistemde non-reseptör aracılı etkileri de vardır. Melatoninin GI ülser oluşumunu azaltıcı etkilerini gösteren çok sayıda çalışma vardır. Bu çalışmalarda stress, indometasin, aspirin, piroksikam alkol ile oluşturulan gastik mukozal hasarlarda melatonin doza–bağımlı olarak ülser indeksini azaltmıştır, ve bu korumada başlıca mekanizma mukozal hasara yol açan başta .OH olmak üzere serbest radikallerin süpürülmesiyle açıklanmıştır [57], [58]. Bu bilgiler doğrultusunda laboratuarımızda yaptığımız deneysel ülser çalışmasında melatonin uygulaması incelenen asidite ülser indeksi ve mukozal oksidan hasar parametrelerinde ve ayrıca histolojik değerlendirmelerde düzelme yapmış ve olumlu etki göstermiştir [59], [60].

Kardiyovasküler sistem
Son yıllarda elde edilen bulgular melatoninin kalp-damar sistemine etkilerinin reseptör ve non-reseptör aracılı olduğunu göstermiştir. Melatonin serebral arterlerde vazokonstrüksiyona ve periferdeki damar yataklarında ise vazodilatasyona neden olmaktadır. Myokard infarktüs riski ve ani ölüm riski olan koroner kalp hastalarında melatonin düzeyleri düşük bulunmuştur [61], [62]. Benzer Şekilde LDL-kolesterol düzeyleri yüksek olanlarda ve ayrıca hipertansif hastalarda melatonin düzeyi düşüktür ve melatonin uygulamasının kan basıncını düşürdüğü gösterilmiştir [63]. Melatoninin vazodilatör etkisinin termoregülasyon yolu ile uykunun indüklenmesinde de rolü önemlidir.

Melatoninin kardiyovasküler sistemde reseptör aracılı etkilerine ilave olarak non-reseptör etkileri de vardır. Yüksek kan basıncının neden olduğu özellikle kalp damar sistemindeki oksidan hasarda serbest radikallerin etkileri bilinmektedir [64]. Bu konuda laboratuarımızda yaptığımız bir çalışmada deney hayvanlarında hipertansiyon geliştirilmiş ve gerek ekokardiografik ölçümlerde myokardddaki gerekse biyokimyasal parametrelerle ölçülen doku hasar parametrelerinde gözlenen değişiklikler, melatonin uygulanan grupta anlamlı olarak geri çevrilmiştir [65].

Koroner kalp hastalıklarında ve aterosklerozda inflamasyonun önemli bir oynadığı bilinmektedir. Aterosklerozun erken döneminde dominant hale geçen immün hücreler aracılığı ile salıverilen aktif bileşikler gerek aterosklerotik lezyonun gerekse inflamasyonun ilerlemesine neden olur. Koroner kalp kastalarında MI ve ani ölümlerin insidansında artış bu hastalarda melatonin düzeylerinde düşüş ile ilişkilendirilmiştir. Yüksek kolesterol ile beslenen hiperlipidemili hayvanlarda melatonin uygulaması bu hayvanlarda antioksidan enzim aktivitelerini artırarak aorta da koruyucu bulunmuştur. [66]. Benzer bir başka çalışmamızda “böbrekte kitle azaltma” yöntemi ile kronik böbrek yetmezliği geliştirilen sıçanlarda melatonin uygulaması gerek hemodinamik parametrelerde gerekse çoklu organ hasarlarında koruyucu bulunmuştur [67].

Kemik koruyucu etki
Melatoninin kemik üzerine etkisi direktir. Melatonin sekresyonunun baskılanması serum kalsiyum konsantrasyonunu düşürürken, melatonin uygulaması ise artırır. Ovariektomili sıçanlara melatonin uygulaması kemik kaybını azaltmıştır [68]. Melatonin kemik iliğinde bol miktarda bulunması melatonin kemik hücrelerindeki etkilerinin muhtemelen otokoid etkiler aracılığı ile olduğunu düşündürmektedir. Melatonin ayrıca doz bağımlı olarak kemik matrix proteinlerinide artırır. Osteoblastik bir protein olan osteoprotegerin melatonin ile artmıştır [69]. Günümüzde yaygın olarak postmenapozal dönemde osteoporoza karşı kullanılan bifosfonatlara ilave olarak melatonin uygulamasının gerek direkt kemik üzerine olumlu etkileri ve gerekse bu ilaçlara bağlı yan etkileri azalatarak kemik koruyucu etkiyi güçlendirebileceği düşünülmektedir. Nitekim alendronatın neden olduğu gastrik hasara karşı melatoninin koruyucu etkisi gösterilmiştir [70].

Melatoninin SSS deki ve nörodejeneratif olaylara etkileri
Yaşlanma ile birlikte sinir sistemindeki gerileme fizyolojik yaşlanma ve nörodejeneratif hastalıklarla ilişkili olup en iyi gösterge hafıza ve kognitif fonksiyonlarda kayıplardır. Serbest radikallerin yaşlanma ile ilişkisi günümüzün en güncel konularındandır. Beyin dokusunun oksidatif hasara oldukça duyarlı olması, yaşlanma ile birlikte makromoleküllerde oksidatif hasar birikimi ve inflamasyon gelişimi melatonin tedavisinin yaşa bağlı SSS fonksiyonlarındaki değişime karşı koruyucu olabileceğini düşündürmüş. Yaşlı hayvanlarda yapılan çalışmada melatonin in nörogenezi artırdığı belirlenmiştir [71].

Nörodejeneratif hastalıklar beyinde yaygın bir hasar oluşmadan teşhis edilememektedir. Örneğin Parkinson hastalarında teşhis konulduğunda substantia nigradaki dopaminerjik nöronların %75’i kaybedilmiştir. Melatonin sekresyonu yaşla bağlantılı olarak azalma gösterdiğinden yaşlanma ile birlikte nöronal apoptozda artış muhtemel gözükmektedir. Tüm bunlar göz önüne alındığında orta yaşlardan itibaren melatonin yada diğer antioksidan suplementasyonunun nöronal kayıp hızını azaltmaları olumlu bir yaklaşım olacaktır. Diğer taraftan melatoninin lipofilik yapısı sayesinde kan-beyin bariyerini kolayca geçebilmesi ve ayrıca farmakolojik dozlarının hayvanlarda tüm yaşam süresince yada insanlarda uzun periyodlarla uygulanımının herhangi bir toksisiteye yada pro-oksidan etkiye neden olmadığının gösterilmiş olması bu indolun güvenle kullanılabilirliğini desteklemektedir [72].

M.Ü. Eczacılık Fakültesi Farmakoloji Anabilim Dalı Laboratuarımızda melatoninin subaraknoid kanamaya bağlı beyindeki oksidatif hasarı önlediği ve nörolojk skorlarda iyileşme yaptığı kan beyin bariyerini koruduğu gösterilmiştir [73].

Melatonin ve uyku: Uyku üzerine etkilerinin muhtemelen kronobiyotik etkiler olduğu ve ayrıca melatoninin damarlarda vazolilatör etkiye bağlı olarak core temperatürü düşürerek uykuyu indüklediği, uykuya dalış süresini kısalttığı ve uyku kalitesini arttırdığı bilinmektedir [1].

Melatonin ve migren
Migren başağrısında melatoninin rolü tam anlaşılmamakla birlikte bu hastalarda idrar melatonin düzeyleri düşük bulunmuştur. 1986 da Toglia migren ve pineal disfonksiyonu arasında ilişki olduğunu ileri sürmüştür [74]. Melatonin reseptörlerinin serebral arterlerde varlığının gösterilmesi, melatonin uygulamasının insanda ve deneysel hipertansif sıçanlarda kan basıncını düşürmesi, melatoninin arter düz kaslarını gevşetmesi tümüyle melatoninin serebral kan akımını değiştirebileceğini ve böylelikle migren başağrısında olumlu olabileceğini düşündürmektedir [75].

Melatonin ve reprodüktif sistem
Melatonin reseptörlerinin gonadlarda, epididim, vas deferens prostat, meme bezleri gibi yapılarda bulunması bu sistemle ilgili etkileri düşündürmüştür. Kesin sonuçlar yoktur ancak kadında kontraseptif olarak tek başına (melatonin 300 mg/ gün) yada progestin ile birlikte (melatonin 75 mg/gün + progestin 0.3-0.75 mg/gün) 4 ay boyunca ovülasyonu inhibe etmiştir. İnsanda bu uygulamaların fertilite için bir alternatif uygulama olduğu ileri sürülmektedir [75].

Melatonin ve Klinik Onkoloji
Hayvan modellerinde tümör büyümesini ve gelişimini yavaşlatıcı etkisi, pinealektomili hayvanlarda tümör oluşumunun hızlanması buna karşılık melatonin uygulamasının bu gelişimi geri çevirmesi ile klinikte yapılan çalışmalar birbirini desteklemektedir. Melatoninin tümör hücrelerinde direkt onkostatik etkileri ve antikanser etkileri yukarıda açıklanan immün modülatör ve antioksidan etkilerine bağlanmaktadır [76], [77] .

Melatoninin anti-apoptotik etkileri
Melatoninin apoptozun regülasyonundaki ilk bulgusu 1994 [78] yılında verilmiştir. Bunu takiben pek çok deneysel çalışmada apoptoz üzerine melatoninin etkileri incelenmiş ve sonuçlar 3 başlık olarak özetlenmiştir;

1. İmmün hücrelerdeki apoptozun inhibisyonu (antiapoptotik etki); 2. Nöronal hücrelerdeki hücre ölümünün önlenmesi (antiapoptotik etki); 3. Kanser hücrelerinde apoptozun hızlandırılması (proapoptotik etki). Bu başlıklar altında yapılan tüm çalışmalar sonuç olarak melatoninin apoptozdaki etkilerinin mekanizmasını, apoptozda oksidatif stresin önemini ve melatoninin antioksidan etkilerinin apoptozdaki rolünü de ortaya çıkarmıştır.

Günümüzde serbest radikallerin kanser, kardiyovasküler ve nörodejeneratif hastalıklar başta olmak üzere çeşitli patolojilerde ve yaşlanmadaki rollerinin gösterilmesi antioksidan kullanımını gündeme getirmiş ve bu konuda çalışmalar giderek bir ivme kazanmıştır. Melatonin diğer pek çok antioksidan ile kıyaslandığında gerek güçlü radikal süpürücü etkisi gerek antioksidan enzim aktivitelerini artırıcı özelliği ile güncelliğini korumaktadır. Ancak melatoninin klinikte kullanıma girmesi için çalışmalar halen sürmektedir.

Introduction