褪黑素,又稱褪黑激素或美拉托寧(音譯),學(xué)名是N-乙酰基-5-甲氧基色胺,高等動(dòng)物體內(nèi)的褪黑素由松果體制造,隨后進(jìn)入血液到達(dá)其作用的受體,血液中它的濃度呈晝夜節(jié)律性變化,因?yàn)樗姆置谂c光照有關(guān)。褪黑素的分泌主要在黑暗狀態(tài)下進(jìn)行,因此它被形象地稱之為“暗信號(hào)”,在生物體內(nèi)發(fā)揮著內(nèi)源性同步節(jié)律的作用,能夠穩(wěn)定和加強(qiáng)晝夜節(jié)律。
褪黑素對(duì)晝夜節(jié)律影響最為人熟知的例子是它可以促進(jìn)睡眠,生理性的褪黑素濃度升高是睡眠的促發(fā)因子,而褪黑素分泌異常恰恰導(dǎo)致部分患者出現(xiàn)睡眠障礙。研究表明,適時(shí)的給予外源性褪黑素補(bǔ)充可以協(xié)助調(diào)整睡眠周期,尤其是針對(duì)因褪黑素分泌減少導(dǎo)致的失眠格外有效,但褪黑素調(diào)節(jié)睡眠的機(jī)制目前尚未完全明確,仍需要進(jìn)一步的研究。
褪黑素的合成
前文已經(jīng)提到,褪黑素的分泌受光控制,當(dāng)視網(wǎng)膜感知環(huán)境中的藍(lán)光亮度后,將光暗信號(hào)傳遞給松果體,令其在黑暗情況下制造褪黑素。松果體細(xì)胞利用L-色氨酸(L-tryptophan)為原料,在色氨酸羥化酶的作用下得到5-羥色氨酸,隨后經(jīng)脫羧酶的作用轉(zhuǎn)化為5-羥色胺(血清素),然后在N-乙?;D(zhuǎn)移酶催化下與乙酰輔酶A反應(yīng)轉(zhuǎn)化為N-乙酰-5-羥色胺,最后在甲基轉(zhuǎn)移酶作用下即可得到褪黑素。
褪黑素的生物合成
褪黑素的一些生理和藥理活性已成功應(yīng)用于藥品和保健食品,較大的市場(chǎng)需求使得探討褪黑素的化學(xué)合成非常必要。值得一提的是,褪黑素的合成工藝成熟、純度高,已經(jīng)成為目前主要的褪黑素來(lái)源,文獻(xiàn)報(bào)道的方法不勝枚舉,此處僅介紹代表性的合成路線。利用5-甲氧基吲哚為起始原料,經(jīng)草?;?、胺化、還原和乙酰化四步反應(yīng),可以非??捎^的產(chǎn)率得到褪黑素;另一種經(jīng)典的方法是采用Fischer吲哚合成法,以4-甲氧基苯肼和4-氯丁醛為原料,經(jīng)縮合得到5-甲氧基色胺,最后只需乙?;纯傻玫酵屎谒?。
褪黑素的代表性化學(xué)合成路線
褪黑素的其他作用
生物進(jìn)化復(fù)雜而漫長(zhǎng),遵循“優(yōu)勝劣汰、適者生存”的自然法則,褪黑素這種分子能夠從遠(yuǎn)古保留至今一定有它極其重要的意義。除調(diào)節(jié)生物體內(nèi)的節(jié)律與環(huán)境周期保持同步外,研究還發(fā)現(xiàn)褪黑素能夠幫助機(jī)體抵御惡劣的自然條件,還能夠有效清除生物體內(nèi)的自由基,使機(jī)體免受氧化損傷,此外褪黑素與鈣調(diào)蛋白結(jié)合后能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架的機(jī)能狀態(tài)。
近些年來(lái)聚焦于褪黑素的研究表明,褪黑素還具有抗腫瘤,增強(qiáng)機(jī)體免疫,調(diào)節(jié)血壓、心率和保護(hù)心血管細(xì)胞等作用,未來(lái)有很大可能被開(kāi)發(fā)成為作用劑量低、藥效溫和、毒副作用小以及耐受性良好的臨床藥物或是膳食保健品。
褪黑素在動(dòng)物體內(nèi)的合成及分泌部位已經(jīng)研究較為透徹,但植物中的合成途徑卻知之甚少,原因是褪黑素同時(shí)具有親水性和親脂性,極易在組織細(xì)胞間轉(zhuǎn)移,為其合成部位研究帶來(lái)很大困難,它在植物體內(nèi)可以發(fā)揮調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)、提高植物抗逆性、調(diào)節(jié)光周期等作用。
植物的晝夜節(jié)律
結(jié)束語(yǔ)
褪黑素的生理作用十分廣泛,尤其是它的免疫增強(qiáng)、抗衰老、抗腫瘤作用已受到醫(yī)學(xué)界的廣泛關(guān)注。大家都熟知的廣告詞“今年過(guò)節(jié)不收禮,收禮還收腦白金”中腦白金的主要成分就是褪黑素,如何利用褪黑素的生物學(xué)作用或者將外源性褪黑素開(kāi)發(fā)成為人們所需要的產(chǎn)品應(yīng)用到醫(yī)學(xué)界,使人類生活質(zhì)量進(jìn)一步提高具有廣闊的前景。
參考資料
[1] 李經(jīng)才, 王芳, 霍艷, 劉東春. 從生物進(jìn)化看褪黑素的功能意義[J]. 生命科學(xué), 2000(03), 130-133.
[2] 劉建忠, 朱艷君, 周麗芳. 褪黑素生理及藥理作用研究進(jìn)展[J]. 武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2004(02), 198-201.
[3] 崔成紅, 譚新旺, 臧恒昌. 褪黑素合成方法研究進(jìn)展[J]. 食品與藥品, 2009, 11(09), 61-64.
[4] 荊瀛黎, 武清斌, 苑曉晨, 修瑞娟. 褪黑素對(duì)人體睡眠和血壓的影響[J]. 現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展, 2013, 13(11), 2165-2167.
[5] 張娜, 張海軍, 楊榮超, 黃韞宇, 郭仰東. 褪黑素在植物中的功能研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 2012, 28(09), 16-20.