褪黑素的生理功能及其对机体节律性的影响

肖芝萍，史　青，范志勇

（湖南农业大学湖南畜禽安全生产协同创新中心，长沙　410128）

褪黑素的生理功能及其对机体节律性的影响

肖芝萍，史青，范志勇*

（湖南农业大学湖南畜禽安全生产协同创新中心，长沙410128）

文章主要通过介绍褪黑素的生理功能，即褪黑素的抗氧化作用、抗肿瘤作用、改善睡眠机制和在免疫系统中发挥的作用以及褪黑素的生物节律性，进一步阐明其对机体节律性的影响。

褪黑素；节律性；生理功能

褪黑素是松果体分泌的一种叫睬类激素，松果体在光神经的控制下，由色氨酸转化成5-羟色氨酸，进一步转化成5-羟色胺，在N-乙酰基转移酶的作用下，再转化成N-乙酰基-5-羟色胺，最后合成褪黑激素，从而使体内的含量呈昼夜性的节律改变。褪黑素的分泌是有昼夜节律的，夜间褪黑激素分泌量比白天多5～10倍，2:00～3:00达到峰值。

1　褪黑素的生物合成过程

褪黑素主要在松果体内合成，在细胞内受cAMP介导的基因表达的调节［1］。主要是由食物中的苏氨酸，把外界由光感形成的神经信息通过下丘脑视交叉上核（SCN）转变成体液信息，形成褪黑素。色氨酸是褪黑素合成的前体，在松果体内形成褪黑素，当其合成褪黑素后，再将其分泌和释放到机体的各个靶组织和靶器官上，并发挥作用。褪黑素的合成是一种生化途径，主要受5-羟色胺N-位乙酞基转换酶（sNAT）的调控。在松果腺细胞内，sNAT的活性会因光纤的强弱发生变化，光照时，松果腺体内sNAT活性很低，因此褪黑素的合成减少，但黑暗时，神经末梢会释放sNAT，sNAT含量增加，其活性也随之增加，促进了褪黑素的合成增多。

2　褪黑素的分泌与年龄

褪黑素在体内的分泌量并不是恒定的，会随着年龄的增长发生变化，在哺乳动物一生中，褪黑素的含量在幼儿期保持最高值，其后随着年龄的增长，在青春发育期褪黑素的水平开始下降，在成年期保持恒定，直到老年期又开始明显下降，其含量仅有高峰期的1/10［3-4］。在20世纪60年代，松果腺已被时间生物学家称作“生物定时器”。通过对松果腺和褪黑素的机理的研究，表明松果腺和褪黑素与机体的衰老机制密切相关，松果腺是机体衰老的起始部位，随着年龄的增长，褪黑素对机体的昼夜节律性调节作用不明显，导致机体其他昼夜节律调节也逐渐失去作用，从而引起免疫系统作用力减弱，引发器官一些疾病，造成器官的衰老。在对一些年幼的和年老的大鼠机体进行实验，表明年老的一些大鼠体内褪黑素的含量明显低于年幼的动物，且老年动物体内免疫系统的抵抗力也明显减弱，对部分老年动物体内注射一些褪黑素与未注射褪黑素的作对比，发现注射褪黑素的老年动物的生物节律紊乱的情况得到改善，且延缓机体器官的衰老，减少疾病的发生［5-7］。

3　褪黑素的生理作用

褪黑素广泛存在于各个系统器官内，是一种具有多功能的激素，其生理作用涉及生物节律、激素分泌、抗自由基损伤及延缓衰老、神经-内分泌-免疫调节、体温调节等方面，现将褪黑素的几个重要作用作以简述。

3.1延缓衰老，抗氧化

机体内酶促反应和非酶促反应时可能产生自由基，自由基与体内的抗衰老、抗氧化密切相关。褪黑素本身就是体内最强的氧自由基清除剂之一，可通过消除体内的自由基，抑制体内的氧化反应，减少体内的过氧化物的含量，防止细胞被破坏，从而减缓细胞的衰老。褪黑素对外源性毒物引起的自由基造成的组织损伤以及过氧化作用具有明显的颉颃作用。此外，褪黑素还可提高细胞内抗氧化酶的活性，例如提高谷胱甘肽一氧化氮合成酶（NOS）的活性，从而清除自由基。还可通过抑制氧自由基诱导的脂质过氧化作用而延缓细胞的衰老作用。

3.2抗击肿瘤

褪黑素对肿瘤的抗癌作用，可以从两方面来阐述。褪黑素可以预防癌症；褪黑素可与其他药物一起发生联合作用，减少副作用的发生。Lutterschmidt等体外研究表明，褪黑激素对137Cs的γ射线（150cGy）所造成的人体外周淋巴细胞染色体损伤有明显的保护作用［8］。目前对一组正常、易患乳腺癌和患有乳腺癌的妇女的研究中也发现，乳腺癌患者体内的褪黑素水平明显偏低，且只有正常的妇女有明显的正常的昼夜节律，乳腺癌患者则昼夜节律发生紊乱。晏建军等在研究褪黑素对H22肝癌小鼠的抗肝癌作用时发现，褪黑素与IL-2有明显的协同作用，可以抵抗癌细胞的扩散，延长其寿命［9］。对褪黑素在不同类型的肝癌患者的治疗中发现了一些褪黑素的有益的作用：减少白细胞介素的副作用；与某些药物一起发生协同作用，增强某些药物对肿瘤的疗效；减少由感染引发的一些并发症；改善药物对免疫系统的影响；可以提高患者睡眠质量。

3.3调节免疫

褪黑素在免疫调节中也发挥着重要的作用，免疫器官和免疫组织上均可以表达褪黑素受体，因此褪黑素可以通过多种途径来对免疫系统进行调节。研究表明，用褪黑素和一种阻断剂阿片类物质β一起给鹌鹑用药，用抗体效价实验和皮肤嗜碱性粒细胞超敏反应来检测体液免疫和细胞免疫功能，从而得出单独饲喂褪黑素可明显增强免疫功能，两者结合反而降低了免疫作用［10］。在LPS诱导的瑞士小鼠感染休克模型中，褪黑素可减弱细胞的氧化性，提高细胞免疫力，从而保护机体，延长小鼠存活时间［11］。晏建军等对褪黑素在H22肝癌小鼠免疫的调节作用中发现，褪黑素可以提高小鼠外周淋巴细胞的数量，增强脾细胞LAK和NK细胞活性，诱导IL-2的产生；其还研究了褪黑素在H22肝癌小鼠巨噬细胞功能的调节，褪黑素可以引诱IL-1细胞产生并增强其细胞活力，从而得出其对巨噬细胞的功能也有选择性调节作用［9］。

3.4调节睡眠

长期失眠导致的睡眠不足在现在社会中越来越普遍，特别是一些老年人，伴随着睡眠不足还会引起一些免疫疾病，会选择服用一些药物来改善睡眠质量。近些年来，研究表明，由松果体分泌的一种吲哚激素——褪黑素，在改善睡眠方面发挥着重要的作用。在20世纪50年代末发现褪黑素可以改善睡眠，其后的研究表明，坚持口服1 g褪黑素28 d，能获得很好的镇静效果。推测褪黑素在改善睡眠质量方面的作用效果，因个体差异，注射时间等不同，造成的结果均不相同［12］。

4　褪黑素对机体节律性的影响

4.1对机体的昼夜节律性影响

昼夜节律是机体细胞适应环境的一种体现特征。体内各种生命活动都只有与昼夜节律相辅相成才能使机体器官保持活性，维持生命活动的进行。褪黑素的分泌也具有昼夜节律性，体内褪黑素的分泌受光照强度的影响很大，一般在白天褪黑素的分泌量会比夜晚要少，白天强光会抑制大脑松果体分泌褪黑素，因此在白天血液中褪黑素的浓度水平低，到了夜晚，光线越来越暗，松果体分泌褪黑素会逐渐增多，直到2:00～3:00时达到高峰，然后再逐渐减弱，以此呈现出一种昼夜节律性分泌的特点［13-14］。在对大鼠进行研究中发现，大鼠是一种夜行动物，主要的行为（摄食、饮水等）在夜间发生，白天很少活动，褪黑素分泌仍有昼夜节律分泌的特点；高级哺乳动物的血液、脊髓等都存在褪黑素，且都呈昼夜节律分泌的特点，研究表明，褪黑素的昼夜节律性分泌不受动物的种类和生活习性的影响［15］。龄南通过人工控制光照测定不同光照组鸡、鸭血清中褪黑素的含量，发现褪黑素的含量与光照时间成反比，光照时间越久，褪黑素的分泌越少，反而减少光照时间，褪黑素的含量明显增加且彼此间差异显著［16］。

4.2对机体的季节性影响

褪黑素对机体的影响不仅受生物昼夜节律性影响，而且受四季变化的影响［17］。一年四季光照时间各不相同，冬天相对来说日照时间短，使得动物机体的褪黑素分泌量相对多，分泌时间也最久；相反夏季，光照时间长则褪黑素分泌时间就短，分泌量也相应减少，从而出现动物机体对季节性的节律周期性调节的生物机制。马淑然等研究在春秋季节时褪黑素分泌情况，通过两组实验来表明松果体在季节性周期节律调节的重要性，把大鼠分为两组，一组作为生理组，一组通过手术摘除松果体，然后通过胸腺、脾脏和肺脏3个方面指数变化论述了松果体及其褪黑素在动物体内的重要作用，最后发现在生理组，秋天褪黑素的含量明显少于春天，手术组则不明显。在免疫调节中，松果体分泌的褪黑素是免疫功能季节性节律变化的中介物质基础［18］。

5　小结

褪黑素具有免疫增强、抗肿瘤、抗衰老等非常广泛的生理作用，目前已经受到广泛的重视。同时，褪黑素是一种神经调节介质，调节机体节律性并维持内环境的稳定。但褪黑素是如何调节的，受到哪些机制或者细胞因子的影响仍未完全清楚，更详细的机制还有待于进一步的研究。

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The Physiological Functions and Influence of Melatonin on the Body Thythm

XIAO Zhiping，SHI Qing，FAN Zhiyong*

（Hunan Safety in Production of Livestock and Poultry Cooperative Innovation Center，Hunan Agricultural University，Changsha 410128，China）

This paper aimed to introduce the physiological functions of melatonin，which is antioxidation，antitumor，sleep mechanism，its role in the immune system，the biological rhythm of melatonin，and further clarifing the impact of it on the body rhythm.

melatonin；rhythmicity；physiological function

Q57；S852.21

A

1001-0084（2016）08-0009-03

2016-05-15

肖芝萍（1994-），女，湖南邵阳人，研究方向为动物营养与饲料科学。

教授，E-mail:fzyong04@163.com。