Lexikon

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Melatonin ist ein Hormon, das primär in der Zirbeldrüse (Epiphyse) des Gehirns synthetisiert wird und eine zentrale Rolle in der Regulation des Schlaf-Wach-Rhythmus spielt. Es fungiert als endogener Zeitgeber und beeinflusst zahlreiche physiologische Prozesse, die mit der circadianen Rhythmik assoziiert sind.

Allgemeine Beschreibung

Melatonin (N-Acetyl-5-methoxytryptamin) ist ein biogenes Amin, das aus der Aminosäure Tryptophan über die Zwischenstufe Serotonin biosynthetisiert wird. Die Synthese erfolgt lichtabhängig: Bei Dunkelheit wird die Produktion in der Zirbeldrüse stimuliert, während Tageslicht die Freisetzung hemmt. Dieser Mechanismus synchronisiert den circadianen Rhythmus mit dem natürlichen Hell-Dunkel-Zyklus.

Die Sekretion von Melatonin folgt einem charakteristischen Tagesprofil mit einem Maximum in den frühen Nachtstunden (zwischen 2:00 und 4:00 Uhr) und niedrigen Konzentrationen während des Tages. Die Plasmahalbwertszeit beträgt etwa 30 bis 60 Minuten, wobei der Abbau primär in der Leber durch Cytochrom-P450-Enzyme erfolgt. Melatonin wirkt über spezifische Membranrezeptoren (MT1 und MT2), die zur Familie der G-Protein-gekoppelten Rezeptoren gehören und in verschiedenen Geweben, darunter Gehirn, Netzhaut und peripheren Organen, exprimiert werden.

Neben seiner Funktion als Schlafregulator besitzt Melatonin antioxidative, immunmodulatorische und neuroprotektive Eigenschaften. Es neutralisiert reaktive Sauerstoffspezies (ROS) und reduziert oxidativen Stress, was insbesondere in Geweben mit hohem Stoffwechselumsatz von Bedeutung ist. Zudem beeinflusst es die Expression von Genen, die an der Regulation von Entzündungsprozessen beteiligt sind, und moduliert die Aktivität von Immunzellen.

Physiologische Funktionen

Die primäre Funktion von Melatonin besteht in der Steuerung des circadianen Rhythmus. Es signalisiert dem Körper die Dunkelphase und fördert die Einleitung des Schlafs durch Senkung der Körperkerntemperatur und Hemmung der neuronalen Aktivität in den arousalfördernden Zentren des Gehirns, wie dem Locus coeruleus. Darüber hinaus reguliert Melatonin die Freisetzung anderer Hormone, darunter Cortisol, dessen Sekretion in den frühen Morgenstunden ansteigt und den Übergang vom Schlaf- zum Wachzustand unterstützt.

Melatonin beeinflusst auch die reproduktive Physiologie, insbesondere bei saisonal brütenden Tieren, indem es die Gonadenfunktion in Abhängigkeit von der Tageslänge moduliert. Beim Menschen ist dieser Effekt weniger ausgeprägt, jedoch gibt es Hinweise auf eine Rolle bei der Regulation der Pubertät und der Menstruationszyklen. Zudem wirkt Melatonin als potenter Radikalfänger und schützt Zellstrukturen vor oxidativen Schäden, was insbesondere in der Netzhaut und im zentralen Nervensystem von Bedeutung ist.

Pharmakokinetik und Dosierung

Melatonin wird nach oraler Einnahme rasch resorbiert, wobei die Bioverfügbarkeit aufgrund eines ausgeprägten First-Pass-Effekts in der Leber auf etwa 15 % reduziert ist. Die maximale Plasmakonzentration wird nach 30 bis 60 Minuten erreicht. Die Dosierung variiert je nach Indikation: Für die Behandlung von Schlafstörungen werden typischerweise 0,5 bis 5 mg etwa 30 bis 60 Minuten vor dem Schlafengehen eingesetzt. Bei Jetlag oder Schichtarbeit können höhere Dosen (bis zu 10 mg) kurzfristig angewendet werden, wobei die optimale Dosis individuell angepasst werden muss.

Die Anwendung von Melatonin unterliegt in verschiedenen Ländern unterschiedlichen regulatorischen Vorgaben. In der Europäischen Union ist es als Arzneimittel zugelassen, während es in den USA als Nahrungsergänzungsmittel frei verkäuflich ist. Die therapeutische Breite ist groß, und schwerwiegende Nebenwirkungen sind selten. Mögliche unerwünschte Effekte umfassen Müdigkeit, Schwindel, Kopfschmerzen und Albträume. Langzeitstudien zur Sicherheit von Melatonin, insbesondere bei Kindern und Jugendlichen, sind jedoch begrenzt.

Klinische Anwendungsbereiche

• Schlafstörungen: Melatonin wird zur Behandlung von Insomnien, insbesondere bei älteren Menschen mit reduzierter endogener Produktion, sowie bei Schlaf-Wach-Rhythmus-Störungen eingesetzt. Es verkürzt die Einschlafzeit und verbessert die Schlafqualität, ohne die Schlafarchitektur signifikant zu verändern. Bei primären Insomnien ist die Wirksamkeit jedoch begrenzt.
• Jetlag: Melatonin kann die Anpassung an neue Zeitzonen beschleunigen, indem es die Phasenverschiebung des circadianen Rhythmus unterstützt. Die Einnahme sollte dabei an den Zielort angepasst werden, um die Schlafphase zu stabilisieren.
• Schichtarbeit: Bei Personen mit unregelmäßigen Arbeitszeiten kann Melatonin helfen, den Schlaf-Wach-Rhythmus zu synchronisieren und die Tagesmüdigkeit zu reduzieren. Die Effekte sind jedoch individuell unterschiedlich und hängen von der Compliance ab.
• Neurodegenerative Erkrankungen: Aufgrund seiner antioxidativen und neuroprotektiven Eigenschaften wird Melatonin in der Forschung als potenzieller Therapieansatz bei Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson untersucht. Klinische Studien zeigen vielversprechende Ergebnisse, insbesondere in Bezug auf die Reduktion von oxidativem Stress und die Verbesserung kognitiver Funktionen.
• Krebs: Präklinische Studien deuten darauf hin, dass Melatonin das Tumorwachstum hemmen und die Wirksamkeit bestimmter Chemotherapeutika verstärken kann. Die Datenlage beim Menschen ist jedoch noch nicht ausreichend, um eine allgemeine Empfehlung abzuleiten.

Normen und Standards

Die Herstellung und Qualität von Melatonin-Präparaten unterliegt in der Europäischen Union den Vorgaben der Europäischen Pharmakopöe (Ph. Eur.), die Reinheitskriterien und analytische Methoden festlegt. In Deutschland ist Melatonin als verschreibungspflichtiges Arzneimittel eingestuft, sofern es in Dosierungen über 1 mg pro Einheit angeboten wird (siehe Arzneimittelverschreibungsverordnung, AMVV). Für Nahrungsergänzungsmittel gelten die Regelungen der Verordnung (EU) Nr. 2015/2283 über neuartige Lebensmittel.

Abgrenzung zu ähnlichen Begriffen

• Serotonin: Serotonin (5-Hydroxytryptamin) ist ein Neurotransmitter und Vorläufer von Melatonin. Es reguliert Stimmung, Appetit und Darmmotilität, hat jedoch keine direkte schlafinduzierende Wirkung. Im Gegensatz zu Melatonin wird Serotonin nicht in der Zirbeldrüse, sondern primär in den enterochromaffinen Zellen des Darms und im zentralen Nervensystem synthetisiert.
• Tryptophan: Tryptophan ist eine essentielle Aminosäure und Ausgangssubstanz für die Biosynthese von Serotonin und Melatonin. Es wird über die Nahrung aufgenommen und ist in proteinreichen Lebensmitteln wie Fleisch, Eiern und Milchprodukten enthalten. Im Gegensatz zu Melatonin hat Tryptophan keine direkte hormonelle Wirkung, sondern dient als Substrat für die Synthese anderer bioaktiver Moleküle.

Risiken und Herausforderungen

• Wechselwirkungen mit Medikamenten: Melatonin kann die Wirkung von Antikoagulanzien (z. B. Warfarin), Immunsuppressiva (z. B. Cyclosporin) und blutdrucksenkenden Arzneimitteln verstärken oder abschwächen. Eine gleichzeitige Einnahme sollte daher ärztlich überwacht werden.
• Langzeitanwendung: Die Sicherheit einer langfristigen Melatonin-Einnahme, insbesondere in hohen Dosen, ist nicht ausreichend untersucht. Es gibt Hinweise auf mögliche Auswirkungen auf die endokrine Regulation, darunter die Suppression der Gonadenfunktion und die Beeinflussung der Schilddrüsenhormone.
• Individuelle Variabilität: Die Wirksamkeit von Melatonin variiert stark zwischen verschiedenen Personen, was auf genetische Unterschiede in der Rezeptorempfindlichkeit und der Metabolisierung zurückzuführen ist. Eine standardisierte Dosierung ist daher oft nicht optimal.
• Qualität von Nahrungsergänzungsmitteln: Präparate aus dem nicht regulierten Markt können Verunreinigungen oder ungenaue Dosierungen aufweisen, was das Risiko von Nebenwirkungen erhöht. In der EU zugelassene Arzneimittel unterliegen strengeren Kontrollen.

Ähnliche Begriffe

• Cortisol: Cortisol ist ein Steroidhormon, das in der Nebennierenrinde produziert wird und den circadianen Rhythmus komplementär zu Melatonin reguliert. Während Melatonin die Schlafphase einleitet, fördert Cortisol die Wachheit und bereitet den Körper auf den Tag vor. Beide Hormone unterliegen einer reziproken Regulation.
• Orexin: Orexine (auch Hypocretine genannt) sind Neuropeptide, die im Hypothalamus produziert werden und die Wachheit fördern. Ein Mangel an Orexinen führt zu Narkolepsie, während eine Überaktivität mit Schlafstörungen assoziiert ist. Melatonin und Orexine wirken antagonistisch auf den Schlaf-Wach-Rhythmus.

Zusammenfassung

Melatonin ist ein zentrales Hormon der circadianen Rhythmik, das primär in der Zirbeldrüse synthetisiert wird und den Schlaf-Wach-Zyklus steuert. Es wirkt über spezifische Rezeptoren und besitzt zusätzlich antioxidative, immunmodulatorische und neuroprotektive Eigenschaften. Klinisch wird Melatonin zur Behandlung von Schlafstörungen, Jetlag und Schichtarbeit eingesetzt, wobei die Dosierung individuell angepasst werden muss. Trotz seiner breiten therapeutischen Anwendung sind weitere Studien zur Langzeitsicherheit und zu möglichen Wechselwirkungen erforderlich. Die Abgrenzung zu verwandten Molekülen wie Serotonin und Tryptophan ist essenziell, um die spezifischen Funktionen von Melatonin zu verstehen.

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