Melatonin-Behandlung bei Nierenerkrankungen

Abstrakt:Melatonin ist ein Neurohormon, das hauptsächlich von der Zirbeldrüse ausgeschüttet wird. Es koordiniert die Arbeit der übergeordneten biologischen Uhr und beeinflusst dadurch viele Prozesse im menschlichen Körper. Störungen der Wach- und Schlafperiode führen zu einem Ungleichgewicht des Nervensystems und erzeugenStoffwechsel- und endokrine Störungen. Der Zweck dieser Übersicht besteht darin, Informationen über die potenziellen Vorteile der Verwendung von Melatonin, insbesondere bei Nierenerkrankungen, bereitzustellen. Die Auswirkungen auf dieHerz-Kreislauf-System, Diabetesund Homöostase führt dazu, dass Melatonin indirekt mit Melatonin verbunden istNierenfunktionUndLebensqualitätbei Menschen mitchronisches Nierenleiden. Darüber hinaus gibt es zahlreiche Berichte, die zeigen, dass Melatonin eine Rolle als Antioxidans, Fänger freier Radikale und zytoprotektiver Wirkstoff spielt. Das bedeutet, dass die Nahrungsergänzung mit Melatonin bei nahezu jeder Art von Nierenschädigung hilfreich sein kannEntzündung, Apoptose, Undoxidativen Stressauftreten, unabhängig vom Mechanismus. Die Gabe von Melatonin hat eine renoprotektive Wirkung und hemmt das Fortschreiten von Komplikationen im Zusammenhang mit Nierenversagen. Es ist sehr wichtig, dass die exogene Melatonin-Supplementierung gut vertragen wird und dass die Anzahl der durch diese Art der Behandlung verursachten Nebenwirkungen gering ist.

Schlüsselwörter: Melatonin;Nierenerkrankungen; renoprotektive Wirkung; chronisches Nierenleiden; Nephrotoxizität;akute Nierenschädigung

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1. Einleitung

Melatonin wurde Ende der 1950er Jahre entdeckt und ist ein pleiotropes Neurohormon, das hauptsächlich in der Zirbeldrüse produziert wird. Während es aus verschiedenen Geweben freigesetzt wird, fungiert es auch als lokales regulatorisches Molekül [1]. Die elementare Aufgabe von Melatonin besteht darin, Informationen über den täglichen Licht- und Dunkelheitszyklus an die verschiedenen Teile des menschlichen Körpers zu übertragen, was letztendlich Auswirkungen auf die Funktion des gesamten Organismus hat [2]. Es gibt jedoch viele Berichte, die zeigen, dass dies nicht der einzige Mechanismus und die einzige Funktion dieses Partikels ist. Es wurde nachgewiesen, dass Melatonin auch an antioxidativen, entzündungshemmenden, antiapoptotischen und immunologischen Prozessen beteiligt ist [1,3–13]. Darüber hinaus ist Melatonin an der Entgiftung freier Radikale, der Knochenbildung, der Fortpflanzung und der Regulierung der Körpermasse beteiligt und hat Einfluss auf die kardiovaskuläre Homöostase [14–17]. Die renoprotektive Wirkung von Melatonin war im letzten Jahrzehnt Gegenstand von Berichten, in denen festgestellt wurde, dass Melatonin nicht nur Schlafstörungen bei Patienten mit chronischer Nierenerkrankung (CKD) lindert, sondern auch eine positive Wirkung auf den Blutdruck hat und Schutz bei oxidativem Stress bietet Entzündungen [18–20], die bei einer Vielzahl von Nierenschäden wie CKD, Glomerulonephritis, kontrastmittelinduzierter Nierenschädigung, medikamenteninduzierter Nephrotoxizität und akuter Ischämie-Reperfusionsschädigung auftreten. Diese Übersicht fasst die Wirkungsphysiologie und die endgültigen Auswirkungen der Melatoninbehandlung bei verschiedenen Arten von Nierenverletzungen zusammen.

2. Die Biosynthese und der Metabolismus von Melatonin

Melatonin ist ein Neurohormon, dessen Hauptquelle die Zirbeldrüse ist [21]. Die Produktion von Melatonin ist vom Hell-Dunkel-Zyklus abhängig. Interessanterweise kann Licht die Melatoninsynthese entweder unterdrücken oder initiieren [22,23]. Wenn es von der Netzhaut empfangen wird, wird das Signal an die suprachiasmatischen Kerne des Hypothalamus gesendet [24]. Später verläuft es durch den oberen Teil des Halswirbelsäulenmarks, wo sich die Synapsen befinden, die Verbindungen mit präganglionären Zellkörpern der oberen Halsganglien darstellen. Schließlich erreicht es die Zirbeldrüse. Das Signal wird hauptsächlich durch einen Neuromediator namens Noradrenalin übertragen [22]. Es bindet an beta-adrenerge Rezeptoren und stimuliert die Zirbeldrüse zur Produktion von Melatonin [24]. Die Synthese beginnt mit der Hydroxylierung der Aminosäure Tryptophan (durch Tryptophan--5--Hydroxylase) zu 5--Hydroxytryptophan und anschließender Decarboxylierung (durch 5--Hydroxytryptophan-Decarboxylase) zu Serotonin. Anschließend erfolgt die Acetylierung von Serotonin zu N-Acetylserotonin (durch Arylalkylamin-N-Acetyltransferase). Die abschließende Stufe ist die Methylierung von N-Acetylserotonin durch Acetylserotonin-O-Methyltransferase. Nach allen oben genannten Reaktionen ist es möglich, das Endprodukt Melatonin zu erhalten [17] (Abbildung 1).

Der Produktionsprozess von Melatonin findet hauptsächlich nachts statt [22,23]. Sowohl die Synthese- als auch die Sekretionslänge hängen direkt von der Dauer der Schlafperiode ab. Es handelt sich um einen zeitbasierten Sender, der dem Körper rund um die Uhr Informationen über den Zyklus von Licht und Dunkelheit übermittelt [25,26]. Es ist jedoch wichtig zu betonen, dass die Zirbeldrüse nicht der einzige Ort ist, an dem Melatonin synthetisiert wird. Es wird auch von den Photorezeptoren der Netzhaut [27], dem Magen-Darm-Trakt [28,29], dem Knochenmark [30], der Leber, den Nieren, der Schilddrüse, der Bauchspeicheldrüse, der Thymusdrüse, der Milz, dem Glomus caroticum und den Fortpflanzungsorganen produziert Trakt und Endothelzellen. Die menschliche Haut ist auch ein Ort, an dem alle am Produktionsprozess beteiligten Enzyme exprimiert werden [10]. Es gibt zwei G-Protein-gekoppelte Melatoninrezeptoren: MT1 und MT2 [31]. Nach ihrer Aktivierung sinkt der intrazelluläre Spiegel des sekundären Botenstoffs zyklisches Adenosinmonophosphat (cAMP). Das Ergebnis ist eine Modifikation der Signalwege unterhalb der Proteinkinasen A und C und eine cAMP-Reaktion mit einem elementbindenden Protein [10,32]. Melatoninrezeptoren sind weit verbreitet. Die meisten von ihnen sind im Zentralnervensystem verteilt, sie befinden sich aber auch in peripheren Körperteilen wie der Netzhaut, den zerebralen und peripheren Arterien, den Nieren, der Bauchspeicheldrüse, der Nebennierenrinde, den Hoden und Immunzellen [33,34 ].

3. Die biologische Rolle von Melatonin

3.1. Das Nervensystem

Es ist bekannt, dass die Konzentrationsänderungen von Melatonin an Störungen des Schlaf-Wach-Rhythmus, Stimmungsstörungen, Beeinträchtigungen der kognitiven Fähigkeiten, Lern- und Gedächtnisstörungen, Schutz des Nervensystems, Drogenmissbrauch und Krebsprozessen beteiligt sind. Therapien auf Basis pharmakologischer Agonisten des Melatonins (Agomelatin, Ramelteon und Tasimelteon), die auch MT1/MT2-Rezeptoren beeinflussen, standen in den letzten Jahren im Mittelpunkt des Forschungsinteresses [35]. Melatonin kann eine mögliche Wirkungsweise für neuartige Antidepressiva sein, die die Konzentration von Neurotrophinen oder Neurotransmittern beeinflussen. Darüber hinaus bewirken sie eine Senkung des proinflammatorischen Zytokinspiegels im Serum [36]. Die neuroprotektive Wirkung von Melatonin wird bei der Behandlung von Alzheimer, Parkinson und Huntington sowie amyotropher Lateralsklerose, Schlaganfall und Hirntrauma genutzt [7,37]. Aufgrund seiner antioxidativen Eigenschaften fungiert Melatonin als Fänger freier Radikale und reguliert zahlreiche Reaktionen auf molekularer Ebene, darunter oxidativen Stress, Entzündungen und Apoptose [38,39]. Es wurde auch dokumentiert, dass Melatonin ein Inhibitor von Calpain ist, dessen Aktivität für die Pathogenese vieler Erkrankungen des Zentralnervensystems von Bedeutung ist [40].

3.2. Das Immunsystem

Eine weitere wichtige Rolle von Melatonin ist seine Fähigkeit, das Immunsystem zu modulieren und die Immunüberwachung zu stärken [41]. Es stimuliert die Produktion verschiedener Zelllinien, die sowohl an der humoralen als auch an der zellvermittelten Immunität beteiligt sind, wie Makrophagen, natürliche Killerzellen und CD4+-Zellen, und beeinflusst die Synthese einer Vielzahl von Zytokinen [42]. Die direkte antivirale und antibakterielle Wirkung von Melatonin wurde dokumentiert [43–45]. Es wurde festgestellt, dass die Gabe von Melatonin bei schweren Infektionen immunmodulatorische, antioxidative und zytoprotektive Funktionen hat [44,46,47]. Es ist erwiesen, dass die Gabe von Melatonin aufgrund seiner positiven pleiotropen Wirkung die Sterblichkeit sowohl bei viralen als auch bei bakteriellen Entzündungen senkt [48]. In Anbetracht der Beweise, die die Rolle dieses Hormons bei der Steuerung von oxidativem Stress und Entzündungsprozessen sowie bei der Bewältigung von Immunreaktionen belegen, sind Untersuchungen an Patienten mit Virusinfektionen, die durch das Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) verursacht werden, erforderlich. wurden ebenfalls durchgeführt. Sie zeigten, dass die Verabreichung von Melatonin als adjuvante Therapie vorteilhaft sein könnte und dass sie während der Coronavirus-Krankheit 2019 (COVID-19) in Betracht gezogen werden sollte [6,49,50].

3.3. Der Magen-Darm-Trakt

Melatonin im Verdauungssystem reduziert neben seiner antioxidativen Wirkung und seiner Fähigkeit, das Immunsystem zu stimulieren, die Sekretion von Salzsäure, fördert die Regeneration des Epithels und erhöht die Mikrozirkulation. All diese Funktionen machen Melatonin zu einer therapeutischen Option zur Vorbeugung verschiedener Erkrankungen des Magen-Darm-Trakts, z. B. Darmkrebs, Colitis ulcerosa, Magengeschwüren und Reizdarmsyndrom. Es kann auch während der Behandlung hilfreich sein [51,52]. Es wurde dokumentiert, dass eine Melatonin-Supplementierung zu einer vollständigen Remission der gastroösophagealen Refluxkrankheit führt. Es hat eine schützende Funktion gegen akute und chronische Reizstoffe, die die Speiseröhre und den Magen beeinträchtigen. Es ist auch wirksam bei der Heilung von Geschwüren [53]. Darüber hinaus haben einige Studien bestätigt, dass Melatonin eine starke unterstützende Wirkung auf Hepatozyten bei der Prävention der nichtalkoholischen Steatohepatitis (NASH) hat [54].

3.4. Das Atmungssystem

Ein positives therapeutisches Potenzial von Melatonin wurde auch bei Patienten mit Lungenerkrankungen entdeckt. Melatonin beugt Entzündungen vor, eliminiert mehrere aus Sauerstoff gewonnene Reaktanten, entgiftet Stickoxid und ist an der Apoptose, auch in Krebszellen, beteiligt. Es hemmt auch die Proliferation dieser bösartigen Zellen [55–57]. In einem ziemlich ähnlichen Mechanismus beeinflusst Melatonin die Einschränkung der Lungenfibrose. Es reduziert die Proliferation, Invasion und Migration von Endothelzellen [55,58]. Darüber hinaus kann es die Ansammlung von Entzündungszellen minimieren und die Expression von Entzündungsmediatoren wie Cyclooxygenase reduzieren-2. Auch die Menge an proinflammatorischen Zytokinen nimmt ab, was in der Folge zu einer Hemmung der Zellproliferation führt [59]. Die Rolle von Melatonin bei Atemwegsinfektionen ist ebenfalls wichtig und wird im Abschnitt über das Immunsystem besprochen.

3.5. Endokrinologie und Gynäkologie

Klinische Studien zur Verabreichung von Melatonin wurden an Tier- und Menschengruppen durchgeführt. Nach heutigen Erkenntnissen kann Melatonin die Fruchtbarkeit, die Qualität der Eizellen, die Reifung und die Anzahl der Embryonen verbessern [14,60]. Darüber hinaus wird eine positive Wirkung während der Schwangerschaft vermutet. Der Schutz der Neurogenese, eine unterstützende Wirkung auf die Plazenta und eine Reduzierung des oxidativen Stresses sind Mechanismen, die die Reproduktionsrate erhöhen und die embryo-fetale Entwicklung verbessern [60,61]. Reaktive Sauerstoffspezies verursachen Störungen während der Schwangerschaft. Sie sind auch für Komplikationen in der Perinatalperiode verantwortlich. Melatonin ist ein Fänger freier Radikale. Es hat auch antioxidative und zytoprotektive Fähigkeiten. Es besteht die Möglichkeit, dass es für eine erfolgreiche Schwangerschaft entscheidend sein kann. Die Rolle von Melatonin bei der menschlichen Geschlechtszuordnung ist nicht nur wichtig, seine Unterstützung ist auch notwendig, wenn neonatale Pathologien auftreten [62,63]. Melatonin ist ein Supervisor während des Prozesses der Methylierung der Desoxyribonukleinsäure (DNA) und der Histonveränderung. Auf diese Weise werden radikale Veränderungen der Genexpression vermieden. Der Fötus ist vor dem Auftreten von Pathologien geschützt. Eine unzureichende Melatoninkonzentration während der Schwangerschaft kann während der frühen Ontogenese zu endokrinen Störungen im genetischen Code führen, die sich anschließend im Kindesalter entwickeln [64].

3.6. Andere Funktionen

Einige weitere, sehr wichtige Funktionen von Melatonin im menschlichen Körper werden im folgenden Abschnitt über Nierenerkrankungen beschrieben. Die Rollen dieses Hormons in verschiedenen Teilen des menschlichen Körpers sind in Abbildung 2 zusammengefasst.

Abbildung 2. Die Rollen von Melatonin im menschlichen Körper.

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