Melatonina: Fisiología, Funciones y Uso médico

La melatonina es una hormona presente en seres humanos, animales, plantas, hongos, bacterias e incluso algunas algas. Su nombre científico es N-cetil-5-metoxitriptamina y es sintetizada a partir de un aminoácido esencial, el triptófano.

En los seres humanos y los animales, la melatonina es producida principalmente en la glándula pineal y resulta una sustancia básica para una gran variedad de procesos celulares, neuroendocrinos y neurofisiológicos.

molécula de melatonina
Molécula de melatonina con fórmula química.

La función más importante de la melatonina radica en la regulación del ciclo diario del sueño, motivo por el cual se utiliza en algunos casos como tratamiento para trastornos del sueño.

Una de las características principales de esta molécula recae en su biosíntesis, la cual depende en gran medida de los cambios en la iluminación ambiental.

Características de la melatonina

La melatonina es una hormona segregada por la glándula pineal, cuyo descubrimiento se establece en el año 1917. Concretamente, se detectó su existencia a través de una investigación en la que se alimentaban renacuajos con un extracto de la glándula pineal.

Al administrar el extracto de la glándula pineal se observó la aparición de manchas oscuras en la piel de los animales, debido a la contracción de los meláoforos.

A esta sustancia se la llamó melatonina y fue aislada por primera vez cuarenta y un años después de su descubrimiento, en el año 1958. Unos diez años más tarde, se describió el carácter cíclico de su secreción y su capacidad para inducir el sueño.

La melatonina es considerada hoy en día una neurohormona que es producida por lo pinealocitos (un tipo de células) de la glándula pineal, una estructura cerebral que se localiza en el diencéfalo.

La glándula pineal genera melatonina bajo la influencia del núcleo supraquiasmático, una región del hipotálamo que recibe información de la retina acerca de los patrones diarios de luz y oscuridad.

Las personas experimentan una generación constante de melatonina en su cerebro, la cual disminuye notablemente hacia los 30 años de edad. Así mismo, a partir de la adolescencia se suelen producir calcificaciones en la glándula pineal, las cuales se denominan corpora arenacea.

La síntesis de la melatonina está en parte determinada por la iluminación ambiental, gracias a su conexión con el núcleos supraquiasmático del hipotálamo. Es decir, a mayor iluminación menor producción de melatonina y a menor iluminación mayor producción de esta hormona.

Este hecho pone de manifiesto el importante papel que desarrolla la melatonina en la regulación del sueño de las personas, así como la relevancia que tiene la iluminación en dicho proceso.

En la actualidad se ha demostrado que la melatonina presenta dos funciones principales: regular el reloj biológico y disminuir la oxidación. Así mismo, los déficits de melatonina suelen acompañarse de síntomas como el insomnio o la depresión, y podrían motivar una paulatina aceleración del envejecimiento.

A pesar de que la melatonina es una sustancia sintetizada por el propio organismo, también se puede observar en ciertos alimentos como la avena, las cerezas, el maíz, el vino tinto, los tomates, las patatas, las nueces o el arroz.

Así mismo, la melatonina se vende hoy en día en farmacias y parafarmacias con diferentes presentaciones y se emplea como alternativa a plantas medicinales o fármacos de prescripción médica para combatir, principalmente, el insomnio.

Fisiología

La glándula pineal es una estructura que se encuentra en el centro del cerebelo, por detrás del tercer ventrículo cerebral.  Esta estructura contiene pinealocitos, unas células que generan indolaminas (melatonina) y péptidos vaso-activos.

Así pues, la producción y secreción de la hormona melatonina es estimulada por fibras del nervio postgangliónico de la retina. Estos nervios viajan a través del tracto retinohipotalámico hacia el núcleo supraquiasmático (hipotálamo).

Cuando se encuentran en el núcleo supraquiasmático, las fibras del nervio postgangliónico atraviesan el ganglio cervical superior hasta alcanzar la glándula pineal.

Una vez alcanzan la glándula pineal, incitan la síntesis de melatonina, motivo por el cual la oscuridad activa la producción de melatonina mientras que la luz inhibe la secreción de esta hormona.

A pesar de que la luz externa influye en la producción de melatonina, este factor no determina el funcionamiento global de la hormona.

Es decir, el ritmo circadiano de la secreción de la melatonina está controlado por un marcapaso endógeno situado en el propio núcleo supraquiasmático, el cual resulta independiente de los factores externos.

No obstante, la luz ambiental posee la capacidad de incrementar o relentecer el proceso en forma de dosis dependiente. La melatonina entra por difusión en el torrente sanguíneo, lugar donde tiene un pico de concentración entre las dos y las cuatro de la madrugada.

Posteriormente, la cantidad de melatonina en el torrente sanguíneo decrece gradualmente durante el resto del periodo de la oscuridad.

Por otro lado, la melatonina también presenta variaciones fisiológicas en función de la edad de la persona. Hasta los tres meses de vida, el cerebro humano segrega pocas cantidades de melatonina.

Posteriormente, la síntesis de la hormona incrementa, pudiendo alcanzar concentraciones de unos 325 pg/mL durante la niñez. En adultos jóvenes la concentración normal oscila entre los 10 y los 60 pg/mL y durante el envejecimiento la producción de melatonina decrece paulatinamente.

Biosíntesis y metabolismo

La melatonina es una sustancia que se biosintetiza a partir del triptófano, un aminoácido esencial que proviene de los alimentos.

Concretamente, el triptófano se convierte directamente en melatonina a través de la enzima triptófanohidroxilasa. Posteriormente, este compuesto se decarboxila y genera la serotonina.

Como se ha comentado, la oscuridad activa el sistema neuronal y motiva la producción de una descarga del neurotransmisor norepinefrina. Cuando la norepinefrina se une a los receptores adrenégricos b1  de los pinealocitos, se activa la adenilciclasa.

Así mismo, mediante este proceso se incrementa el AMP cíclico y se motiva un nueva síntesis de arilalquilamina N-aciltransferasa (enzima de la síntesis de melanina). Finalmente, a través de esta enzima, la serotonina se transforma en melanina.

Por lo que respecta a su metabolismo, la melatonina es una hormona que se metaboliza en las mitocondrias y el citcromo p del hepatocito, y se convierte rápidamente en 6-hidroximelatonina.  Posteriormente, se conjuga con ácido glucurónica y se excreta en la orina.

Factores que modulan la secreción de melatonina

Actualmente, los elementos que son capaces de modificar la secreción de melatonina se pueden agrupar en dos categorías diferentes: los factores ambientales y los factores endógenos.

Los factores ambientales está principalmente formados por el fotoperiodo  (estaciones del ciclo solar), la estaciones del año y la temperatura ambiental.

Por lo que respecta los factores endógenos, tanto el estrés como la edad parecen ser elementos que pueden motivar una reducción de la producción de melatonina.

Así mismo, se han establecido tres patrones diferentes de la secreción de melatonina: el tipo uno, el tipo dos y el tipo tres.

El patrón tipo uno de secreción de melatonina se observa en los hámsters y se caracteriza por presentar un pico brusco de secreción.

El patrón tipo dos es propio de la rata albina, así como de los seres humanos. En este caso, la secreción se caracteriza por efectuar un incremento gradual hasta alcanzar el pico máximo de secreción.

Finalmente, el parón tipo tres se ha observado en las ovejas, también se caracteriza por presentar un incremento gradual pero se diferencia del tipo dos por alcanzar un nivel máximo de secreción y mantenerse durante un tiempo hasta que empieza a disminuir.

Farmacocinética

La melatonina es un hormona ampliamente biodisponible. El organismo no presenta barreras morfológicas para esta molécula, por lo que la melatonina puede absorberse rápidamente a través de la mucosa nasal, oral o gastrointestinal.

Así mismo, la melatonina es una hormona que se distribuye intracelularmente en todos los organelos. Una vez administrada, el nivel máximo en plasma se alcanza entre los 20 y los 30 minutos posteriores. Esta concentración se mantiene durante una hora y media aproximadamente y luego declina rápidamente con una vida media de 40 minutos.

A nivel cerebral, la melatonina es producida en la glándula pineal y actúa como hormona endocrina, ya que es liberada al torrente circulatorio.  Las regiones cerebrales de actuación de la melatonina son el hipocampo, la hipófisis, el hipotálamo y la glándula pineal.

Por otro lado, la melatonina también es producida en la retina y en el tracto gastrointestinal, lugares donde actúa como una hormona paracrina.  Así mismo, la melatonina se distribuye por regiones no neurales como las gónadas, el intestino, los vasos sanguíneos y las células inmunes.

Funciones

La melatonina contiene receptores específicos, saturables y reversibles, y sus lugares de acción afectan principalmente a los ritmos circadianos. Por otro lado, los receptores no neurales de la melatonina afectan a la función reproductora y los periféricos tienen diversas funciones.

Los receptores de melatonina parecen ser importantes en los mecanismos de aprendizaje y memoria de ratones, y se postula que esta hormona podría alterar procesos elecotrofisiológicos asociados con la memoria, como la potenciación a largo plazo.

Por otro lado, la melatonina influye sobre el sistema inmunológico y se encuentra relacionado con afecciones como el sida, el cáncer, el envejecimiento, las enfermedades cardiovasculares, los cambios de ritmo diarios, el sueño y ciertas alteraciones psiquiátricas.

Ciertos estudios clínicos indican que la melatonina podría jugar también un papel importante en el desarrollo de patologías como la migraña y las cefaleas, ya que esta hormona resulta una buena opción terapéutica para combatirlas.

Por otro lado, se ha comprobado que la melatonina reduce el daño en tejidos provocado por isquemia, tanto a nivel cerebral como en el corazón.

Finalmente, en la actualidad se connotado que la melatonina actúa sobre el sistema inmune, aunque los detalles sobre sus efectos resultan algo confusos. En este sentido la melatonina parece provocar la producción de inmunoglobulina y la estimulación de los fagocitos.

Así pues, las funciones de la melatonina son muchas y muy variadas, actuando tanto a nivel cerebral como a nivel corporal. No obstante, la función principal de esta hormona radica en la regulación del reloj biológico.

Uso médico

Los múltiples efectos que provoca la melatonina sobre el funcionamiento físico y cerebral de las personas, así como la capacidad de extraer esta sustancia de ciertos alimentos ha motivado una alta investigación acerca del su uso médico.

No obstante, la melatonina únicamente ha sido aprobada como medicamento para el tratamiento a corto plazo del insomnio primerio en personas mayores de 55 años. En este sentido, un estudio reciente mostró que la melatonina incrementaba significativamente el tiempo total de sueño en personas que padecían privación de sueño.

Investigación acerca de la melatonina

A pesar de que el único uso médico aprobado para la melatonina radica en el tratamiento a corto plazo del insomnio primario, en la actualidad se están llevando múltiples investigaciones sobre los efectos terapéuticos de esta sustancia.

Concretamente, se investiga el papel de la melatonina como herramienta terapéutica de enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer, la corea de Huntington, la enfermedad de Parkinson o la esclerosis lateral amiotrófica.

Se postula que esta hormona podría constituir un fármaco que en un futuro resulte efectivo para combatir estas patologías, sin embargo, hoy en día apenas existen trabajos que aporten evidencias científicas sobre su utilidad terapéutica.

Por otro lado, varios autores postulan la melatonina como una buena sustancia para combatir los delirios en pacientes ancianos. En algunos casos, esta utilidad terapéutica ya se ha mostrado eficaz.

Finalmente, la melatonina presenta otras vías de investigación algo menos estudiadas pero con buenas perspectivas futuras.

Uno de los casos en mayor auge actual es el papel de esta hormona como sustancia estimulante. Ciertas investigaciones han mostrado que la administración de melatonina a sujetos con TDAH reduce el tiempo necesario para conciliar el sueño.

Otras área terapéuticas de investigación la constituyen la cefalea, los trastornos del estado de ánimo (donde se ha mostrado eficaz para el tratamiento del trastorno afectivo estacional), el cáncer, la bilis, la obesidad, la protección de la radiación y el tinnitus.

Referencias

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Graduado en Psicología y Máster en Psicopatología Clínica del Adulto.

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