【原】生物調(diào)節(jié)分子——褪黑素

化學小白 2025-04-27

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睡眠作為維持人體健康的重要生理機制，其節(jié)律性受到精密調(diào)控。在晝夜節(jié)律系統(tǒng)的調(diào)控下，人類普遍遵循周期性單次睡眠模式，這一過程涉及復雜的神經(jīng)-體液調(diào)控網(wǎng)絡。其中神經(jīng)元活動、神經(jīng)遞質(zhì)傳導、激素分泌及遺傳調(diào)控機制共同作用于睡眠覺醒系統(tǒng)，包括腺苷、血清素以及褪黑素等關(guān)鍵物質(zhì)均在其中發(fā)揮重要作用。想必曾飽受失眠困擾的小伙伴們，對褪黑素或多或少都有些耳聞吧？接下來，就跟著小編一起深入了解一下褪黑素吧。

褪黑素發(fā)展歷史

1917年，研究人員將牛松果體碾碎后倒入養(yǎng)著蝌蚪的容器內(nèi)，觀察到半小時后蝌蚪的皮膚、內(nèi)臟變得異常透明。基于這一現(xiàn)象，研究人員猜測松果體內(nèi)存在一種活性因子，具有促使黑素細胞內(nèi)聚集黑色素顆粒的能力，由此將其命名為褪黑素。

1958年，美國科學家阿倫·勒納（Aaron B. Lerner）帶領(lǐng)的研究團隊首次從牛的松果體中成功分離出了褪黑素，并對其化學結(jié)構(gòu)進行了鑒定，從此開啟生命科學界對褪黑素探索的大門。

1970年代，發(fā)現(xiàn)褪黑素與晝夜節(jié)律調(diào)控之間存在密切關(guān)系，它在調(diào)控睡眠-覺醒周期方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，這一發(fā)現(xiàn)讓褪黑素受到眾多科研人員的關(guān)注。隨著研究深入，褪黑素的多效性逐漸顯現(xiàn)——包括自由基清除機制、免疫細胞功能調(diào)節(jié)等跨系統(tǒng)生理功能相繼被發(fā)現(xiàn)。

現(xiàn)今，在生物醫(yī)學領(lǐng)域，褪黑素研究持續(xù)展現(xiàn)其多維價值。臨床應用方面已開發(fā)出藥品和保健食品用于睡眠障礙管理和晝夜節(jié)律失調(diào)治療。基礎(chǔ)研究層面，科學家正通過基因編輯技術(shù)和分子影像學手段持續(xù)探索其神經(jīng)保護、抗衰老等潛在生物學功能，致力于構(gòu)建更完整的褪黑素作用網(wǎng)絡圖譜，為精準醫(yī)療提供新思路。

褪黑素的發(fā)展歷史

褪黑素理化性質(zhì)

褪黑素（Melatonin），學名N-乙?；?5-甲氧基色胺，是松果體分泌的重要神經(jīng)內(nèi)分泌激素。位于人類丘腦后上部的松果體是一個豌豆大小的灰紅色腺體，因其形似松果而得名。高等動物體內(nèi)的褪黑素由松果體合成后，經(jīng)血液循環(huán)作用于靶器官受體。其血液濃度呈現(xiàn)顯著的晝夜波動特征，這與其受光照調(diào)控的分泌模式密切相關(guān)。

褪黑素化學結(jié)構(gòu)|來源：摩熵化學（MolAid）

作為典型的"暗信號"物質(zhì)，褪黑素的生物合成嚴格受光周期調(diào)控——暗環(huán)境可激活其合成通路，而光照則產(chǎn)生抑制作用。這種特殊的分泌特性使其在哺乳動物體內(nèi)發(fā)揮核心時鐘分子的功能，能夠穩(wěn)定和加強晝夜節(jié)律。

從理化性質(zhì)分析，該物質(zhì)通常表現(xiàn)為白色至淡黃色結(jié)晶粉末，具有兩親性特征：水溶性較低，微溶于水，但可溶于丙酮、乙醇等有機溶劑。這種溶解性特點使其在不同的生物介質(zhì)和化學環(huán)境中具有特定的行為和分布特性。其熔點為116-118℃左右，超過此溫度范圍即發(fā)生固液相變。分子結(jié)構(gòu)中同時存在的吲哚環(huán)和乙酰氨基使其兼具脂溶性和弱酸性特征，這種酸堿性會影響其在不同pH境下的存在形式和化學性質(zhì)，進而影響其在生物體內(nèi)的吸收、分布和代謝過程。該物質(zhì)具有顯著光敏特性，其分子結(jié)構(gòu)中的吲哚環(huán)體系在強光照射下易發(fā)生光降解反應，因此不能長時間暴露在強光環(huán)境下，需要避光保存。其次，褪黑素分子結(jié)構(gòu)較為特殊，其分子中的酰胺基、甲氧基等官能團可以參與一些特定的有機化學反應。

褪黑素物化性質(zhì)|來源：摩熵化學（MolAid）

褪黑素的合成

褪黑素的生物合成過程受光控制，當視網(wǎng)膜感知環(huán)境中的藍光亮度后，將光暗信號傳遞給松果體，令其在黑暗情況下制造褪黑素。松果體細胞內(nèi)的生物合成路徑始于L-色氨酸的代謝轉(zhuǎn)化：首先在色氨酸羥化酶的作用下生成5-羥色氨酸，隨后經(jīng)脫羧酶的作用形成神經(jīng)遞質(zhì)5-羥色胺（血清素）。然后在N-乙?；D(zhuǎn)移酶介導下與乙酰輔酶A發(fā)生乙?；蒒-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

褪黑素因其顯著的生理調(diào)節(jié)功能及藥理活性，已被廣泛應用于藥品和保健食品。巨大的產(chǎn)業(yè)需求推動著其化學合成工藝的持續(xù)優(yōu)化與創(chuàng)新。當前工業(yè)化生產(chǎn)中，基于成熟工藝路線制備的高純度褪黑素占據(jù)市場主導地位，文獻記載的合成方法數(shù)量眾多，文章受限，小編不好放太多圖片，感興趣的話大家可以自行去化學數(shù)據(jù)庫查看哦，這里小編是從摩熵化學MolAid查看的。

褪黑素主要作用

1、改善睡眠

褪黑素的核心作用是幫助調(diào)節(jié)人體晝夜節(jié)律，尤其在光線減弱時分泌增加，向身體傳遞“夜晚來臨”的信號。它能通過抑制神經(jīng)興奮性、降低體溫等方式促進睡意，常用于改善失眠、倒時差或輪班工作導致的睡眠紊亂。短期補充褪黑素（如1-3個月）對非器質(zhì)性失眠有輔助效果，但長期使用需謹慎。

2、抗氧化與抗衰老
褪黑素具有清除自由基的能力，直接中和羥自由基、過氧亞硝基等活性氧物質(zhì)，減少氧化應激對細胞膜、DNA及蛋白質(zhì)的損傷，尤其在保護神經(jīng)和心血管系統(tǒng)方面顯示出潛力。

3、調(diào)節(jié)免疫

褪黑素既能增強防御（促進T細胞、NK細胞活性），又能防止過度炎癥（抑制細胞因子風暴）。褪黑素本身跟人體的免疫有比較密切的關(guān)系，它能夠幫助合成一些人體免疫細胞的成分，還可以調(diào)節(jié)多種細胞因子的活動，讓人體的免疫能力得以增強。

4、對抗腫瘤

抗腫瘤是褪黑素的重要功效之一，褪黑素可以保護DNA免受損傷，抑制細胞癌變。其次，它還對腫瘤具有一定的輔助治療作用。

濫用褪黑素的不良副作用

1、加重失眠癥狀

長期不當使用可引發(fā)神經(jīng)內(nèi)分泌調(diào)節(jié)失衡，導致褪黑素受體敏感性下降，出現(xiàn)劑量依賴性睡眠障礙。臨床表現(xiàn)為晝夜節(jié)律紊亂特征：夜間入睡困難伴日間過度嗜睡，嚴重者可能發(fā)展為慢性睡眠-覺醒節(jié)律障礙。

2、中樞神經(jīng)系統(tǒng)抑制

持續(xù)外源性補充可能通過負反饋機制抑制松果體內(nèi)源性褪黑素合成，引發(fā)神經(jīng)遞質(zhì)調(diào)節(jié)異常。典型癥狀包括持續(xù)性精神萎靡、認知功能下降及日間警覺度降低，影響工作效能及交通安全。

3、帶來肝臟負擔

長期使用褪黑素會加重肝臟代謝。褪黑素在我國被允許作為保健食品原料使用，保健功能限定為改善睡眠，我國《保健食品原料目錄》明確規(guī)定其每日攝入量上限為3mg。因為褪黑素是經(jīng)過肝臟代謝的，所以長期或超量使用褪黑素會加重肝腎負擔。

4、降低生育能力

長時間使用褪黑素容易導致生育功能下降。因為褪黑素攝入過量，容易導致內(nèi)分泌紊亂現(xiàn)象。市面上的褪黑素產(chǎn)品劑量太高，有的會造成低體溫、釋放過多泌乳激素導致不孕。

5、其他問題

除了上面較為常見的反應，褪黑素還有可能導致一些不太常見的副作用，比如短暫的抑郁情緒、身體輕微震顫、輕度焦慮等。還有的人可能會產(chǎn)生過敏反應：如血管性水腫、蕁麻疹樣皮疹、支氣管痙攣等。
因此妊娠期婦女、肝功能不全者、腎功能不全者、對酒精過敏者、患有心腦疾病者、嬰幼兒和青少年腎炎患者都不宜服用褪黑素。