第二節褪黑激素與臨床概述褪黑激素的生理活性與作用機制褪黑素的臨床研究與應用第二節褪黑激素與臨床概述1一、概述

褪黑激素(melatonin)因為能使蛙的皮膚變白而由此得名，它是由腦內松果腺泌的激素之一。在人和哺乳動物腦內都含有松果腺。人的松果腺的重量約200mg，早期亦認為該腺體與光視覺有關。經過多年的深入研究，目前對松果腺及其所分泌的激素褪黑素的功能已經有了比較明確的了解。褪黑激素屬于吲哚雜環類化合物，其化學名為N-乙酰基-5甲氧基色胺。松果腺合成褪黑激素必需的一種關鍵酶，稱為羥基吲哚甲基轉換酶。合成原料是由機體攝入的色氨酸，合成過程為：色氨酸（色氨酸羥化酶）→5-羥色氨酸（氨基酸脫羧酶）→5-羥色胺（乙酰化酶）→N-乙酰-5-羥色胺（甲基轉換酶）→褪黑素褪黑激素合成以后，在松果腺細胞受到所支配的交感神經末梢興奮時便釋放入血流，繼而作用于靶組織或器官。整個過程類似于神經內分泌的調節，尤其與腎上腺髓質分泌腎上腺素和去甲腎上腺素的方式最為相似。一、概述褪黑激素(melatonin)因為能使2二、褪黑激素的生理活性與作用機制

(一)對性腺的作用19世紀，在一個性早熟的男孩病例中觀察到，他同時還患有松果腺腫瘤，且腫瘤組織已使正常的松果腺組織破壞。當時便提出了一個問題：松果腺與性早熟之間是否存在關聯?通過實驗發現，在摘除了小雞的松果腺之后，它們的發育比對照組快得多，雞冠生長亦特別大，啼鳴時間亦提前，睪丸及其他生殖器官均特別發達。同時，在雄性的貓、狗、兔等動物身上的實驗結果亦類似。后來在雌性動物身上亦得到證實。這就說明摘除了松果腺就會產生性早熟。那么反過來，正常的機體在松果腺的調控下很可能就可抑制性腺的功能。近年來，人們用純的松果腺激素-褪黑激素再做以上的實驗，亦得到了證實。并發現褪黑激素可抑制下丘腦-垂體-性腺軸，使促性腺激素釋放激素、促性腺激素、黃體生成素以及卵泡刺激素的含量均降低，并可直接作用于性腺，降低孕激素、雌激素以及雄激素的含量。二、褪黑激素的生理活性與作用機制3

褪黑激素的分泌具有明顯的晝夜周期，表現為白天分泌量少，而夜晚的分泌量大大增加。這種生物節律實際上是光暗的調控。環境的光刺激，通過視網膜感受器轉化為神經沖動，經過視神經傳至視交叉，再傳過視束通路到達中腦的特異神經核團，在頸上交感神經節更換神經元后，通過交感節后纖維傳給松果腺的交感控制神經元使褪黑激素的分泌受到抑制。夜晚這種抑制機制被解除，從而大量分泌褪黑激素。這種光暗的生物節律調控亦為有趣的動物實驗所驗證：若使動物失去光覺變瞎，觀察到與注入褪黑激素同樣的生物效應亦即性腺退化，失去生殖能力。生活在地球南極地區的企鵝，海豹等動物的松果腺體積特別大，褪黑激素的含量特別高。這與南極地區冬季24小時幾乎全是黑夜有關。在人類的研究亦證實，盲人中的不育癥發病率明顯高于正常人，這亦與長期處于黑暗之中使褪黑激素分泌量過高而抑制了性腺功能有關。（二）生物節律調控褪黑激素的分泌具有明顯的晝夜周期，表現為白天分4

因為褪黑激素的分泌高潮期是在睡眠期內，故自然聯想到該激素是否具有中樞抑制作用。近年來的研究發現，在大腦的許多部位均存在褪黑激素受體，受體密度分布最高的部位是視網膜、視交叉、脊髓，大腦皮層頂葉、下丘腦以及海馬區，說明該激素對中樞具有廣泛的作用。有人將褪黑激素注入動物的視前區部位，該動物在30分鐘以內便進入睡眠狀態。其腦電波高幅波增多，皮層、海馬及視前區腦電波出現同步化。人的自愿者實驗表明，給藥者的入睡時間明顯縮短，睡眠質量大大改善。近期的研究還表明，該激素主要是調整入睡的時間節律，使睡眠的發生時間產生位移，而對睡眠的過程以及持續時間并無直接影響。故有效的睡眠改善包括時差綜合征、睡眠時間提前或延遲綜合征等生物節律性的失眠癥。(三)對中樞神經系統的作用因為褪黑激素的分泌高潮期是在睡眠期內，故自然聯想到該5

基于褪黑激素夜晚分泌增加這一事實，又有證據表明人體組織在夜晚的睡眠中處于修復階段。那么該激素與組織修復之間是否有一定聯系呢?在20世紀90年代，隨著對維生素E和維生素C抗氧化損傷機制的深入研究，有人亦研究了褪黑激素對氧化損傷的作用。結果驚奇地發現該激素由于高脂溶性可進入細胞對抗氧自由基以及過氧化脂質，其作用相當于谷胱甘肽的5倍，維生素E的3倍，因此褪黑激素被認為是迄今為止人類所發現的最強的抗氧化藥物。隨后的研究進一步表明，褪黑激素可使氧自由基對細胞DNA的損傷作用大大降低；可克服腦、心及胃腸道缺血再灌注誘發的氧化損傷。有人將該激素應用于果蠅，其壽命明顯延長。若將衰老與年輕鼠的松果腺交換移植后，衰老鼠的壽命延長30％。故該激素已作為保健藥物和食品添加劑，尚未發現任何不良反應。(四)抗氧化衰老作用基于褪黑激素夜晚分泌增加這一事實，又有證據表明人6實驗表明，褪黑激素不但可增強先天性免疫力，亦可增強獲得性免疫力；不但可加強細胞免疫，亦可加強體液免疫。近來，已在各類免疫細胞，如胸腺細胞、脾臟細胞以及淋巴細胞，發現了褪黑激素的特異性受體。通過受體介導，該激素可以使體內的lgM和lgG的含量升高。可使IL-2的合成加強，T細胞的活性增加，而使機體免疫應答反應增強。最近亦發現褪黑激素可對抗某些腫瘤，如血液腫瘤及某些實體瘤。這種抗腫瘤作用是該激素的直接作用，還是加強免疫力之后的繼發作用，目前正在進一步研究。（五)對免疫及腫瘤的作用實驗表明，褪黑激素不但可增強先天性免疫力，亦可增強7

褪黑素具有獨特的晝夜分泌節律，其夜間的分泌峰期正處于人類的睡眠期，因而與睡眠過程密切相關，褪黑素主要表現為鎮靜和促進睡眠作用。在褪黑素(melatonin)所具有的多方面調節功能中，對睡眠的影響尤為突出。20世紀50年代末，美國學者Lerner分離并提純褪黑素獲得成功，他就自己實驗服用。不久，人們發現褪黑素靜脈注射可產生鎮靜作用。在1971年有學者觀察到，靜注褪黑素lOOmg能誘導睡眠。另有報告，人在睡前靜注褪黑素50mg，可增強催眠藥-地西泮(安定)的作用，顯著減少精神活動，縮短睡眠的潛伏期。根據此結果，研究者推測，褪黑素可能有促進睡眠的作用。近年來，國內外掀起了褪黑素的研究熱潮。對于褪黑素與睡眠的關系，引人注目。學者們對于不同種類動物以及人類、以不同給藥劑量和不同測定指標進行大量探索。(六)調節睡眠作用褪黑素具有獨特的晝夜分泌節律，其夜間的分泌峰期正8藥物用于人類前，須經過動物實驗。許多學者進行這方面的實驗，以研究褪黑素對不同種類動物睡眠的效果和有無毒副作用，以確定其食用或藥用價值。沈陽藥科大學王芳等研究，褪黑素對大鼠和小鼠睡眠行為、腦電圖各個波形歷時長短、振幅高低與機體睡眠-覺醒節律的關系。結果發現，服用褪黑素產生明顯的鎮靜催眠效果，動物的自發活動減少，昏昏沉沉。褪黑素如與催眠藥戊巴比妥鈉同用，則顯著延長其作用時間。小鼠隨機分為6組。腹腔注射戊巴比妥鈉40mg／kg。然后口服褪黑素30mg／kg或15mg／kg。由實驗結果可見，褪黑素兩種劑量均可顯著延長戊巴比妥鈉作用的睡眠時間。此外，戊巴比妥鈉閾下劑量(25mg／kg)不能使小鼠入睡，如同時給予褪黑素，則有協同作用。兩者聯合應用，可使翻正反射消失，小鼠很快墮入夢鄉。1、動物實驗藥物用于人類前，須經過動物實驗。許多學者進行這方面9

應指出的是，褪黑素誘導睡眠作用具有晝夜節律變化。小鼠對照組戊巴比妥鈉催眠作用最強的時刻是12：00，藥效最弱的時刻在20：00。施用褪黑素15mg／kg后，可延長戊巴比妥鈉作用的睡眠時間，但延長的程度依賴于給藥的晝夜時辰，8：00給藥(鼠是夜行動物，早晨開始睡眠)，此時藥理作用最強；16：00給藥，則作用最弱。用腦電圖儀檢測發現，大鼠給藥l0mg／kg后，與服藥前相比較，入睡時間縮短至服藥前的一半，覺醒時間也明顯縮短，慢波睡眠和異相睡眠皆明顯延長且不易喚醒。

褪黑素15～30mg／Kg經導管直接注入貓大腦皮層下結構中。腦電圖儀記錄顯示，15～30min后，各腦區的睡眠波的振幅明顯增大，而其電活動，即頻率卻在減慢。原來警覺的動物對周圍環境缺乏興趣，對聲音刺激無反應，倦縮在籠角打盹，其呼吸和心率下降了20％～30％。以上實驗表明，褪黑素對貓、小鼠和大鼠三種動物均有顯著的催眠作用。

應指出的是，褪黑素誘導睡眠作用具有晝夜節律變化。小鼠10動物實驗獲得成功后，學者們對褪黑素的催眠作用紛紛進行了深入的研究。給20名年輕健康志愿者在11:45口服小劑量(0.1～0.3mg)褪黑素，1h后其血中的褪黑素濃度即可達到相當于正常人夜間褪黑素的水平。研究表明，褪黑素的服藥劑量為0.1mg、0.3mg、1.0mg或10.0mg時，4個劑量均可使人體溫下降，入睡潛伏期明顯縮短，睡眠持續時間大幅延長。褪黑素不但影響了受試者的情緒和精力，而且疲勞感增加，很快進入困倦狀態。研究表明，褪黑素在生理劑量下的催眠效果明顯，而在10～80mg大劑量下的催眠效果更強。另外一位學者用腕式測眠儀，研究大劑量褪黑素對催眠的效果。20名志愿受試者于9：00每人服用80mg后，血藥濃度于1h后達到高峰值，遠遠高于正常人體同時間血液內的平均水平。結果發現，受試者睡眠的潛伏時間縮短，睡眠中醒來次數明顯減少，睡眠質量得到很大的改善，而且褪黑素調整了睡眠的結構，使淺睡階段縮短，而深睡階段卻明顯延長，第2天早晨喚醒閾值下降。2、健康人體實驗動物實驗獲得成功后，學者們對褪黑素的催眠作用紛紛進11

還有一項實驗，在人正常生理睡眠的時候，于21：00給健康成人服用褪黑素，約1h后血藥濃度達到高峰，且峰值的高度隨著褪黑素的劑量提高(從0.1～1.0mg直增加至80mg)而升高；其催眠作用時間，一直持續達7～8h。到次日早晨6：00，其血藥濃度回落到正常生理水平。服用者早晨易被喚醒，有效地改善了睡眠質量。在一系列主觀和客觀睡眠質量的檢測中，受試者比服用前心理狀態明顯好轉，工作和生活更加協調和主動。這些資料表明，褪黑素能明顯地改善睡眠，且無殘余效應，不影響第2天的工作。以上這些研究結果表明，褪黑素無論是對正常人還是對各種動物，均有明顯的催眠效果。它能誘導自然生理性睡眠，使受試對象很快進入甜蜜的夢鄉。還有一項實驗，在人正常生理睡眠的時候，于21：12

研究表明，機體的一切生命活動，都是在生物鐘的控制下進行的，覺醒-睡眠周而復始地循環。正常情況下，哺乳類動物位于下丘腦的生物鐘推動各項生理活動自動運轉。但這種運轉須借助褪黑素的幫助(它白天分泌得少而黑夜分泌得多，褪黑素的夜間濃度升高，為正常睡眠開始的信號)，才能與環境的白天與黑夜的步調保持一致。這種現象，科學術語叫做“同步作用”。人步入中老年后，松果腺衰退，褪黑素產生得少了，或由于疾病或其他原因，夜間褪黑素分泌不足時，機體與環境的同步不能維持，于是身體感到不適，睡不著覺。這是失眠癥的重要原因之一。

有的學者將褪黑素稱為“時間生物素”、“內源同步因子”或“黑暗激素”。它能矯正人體及動物紊亂的晝夜節律，使機體內部的各種節律與環境周期保持一致。因此在失眠，特別是因松果腺機能不足時，適當補充褪黑素，對覺醒-睡眠周期的維持及催眠有良好的效果。3、褪黑素催眠作用機制的研究研究表明，機體的一切生命活動，都是在生物鐘的控制下進13

眾所周知，睡眠是個復雜的神經生理過程。失眠的發生與治療，其中還有許多細節值得探索。學者們試圖研究褪黑素的催眠作用與腦內中樞神經化學變化的關系。大鼠給予褪黑素后。對它的7個腦區進行測定。結果表明，在催眠劑量下，褪黑素不改變腦中色氨酸、5-羥色胺及其主要代謝物5-羥吲哚乙酸的濃度，也不改變這些腦區的去甲腎上腺素和多巴胺的水平。說明褪黑素雖然改善了大鼠的睡眠，但不引起腦內上述幾種神經遞質含量的變化。近年國內學者對催眠的機制進行深入研究。小鼠施用褪黑素后，測定不同腦區γ-氨基丁酸和谷氨酸含量的變化。結果發現，褪黑素對不同腦區的谷氨酸含量無明顯影響，卻使下丘腦內γ-氨基丁酸(GABA)水平顯著升高。由實驗結果可知，小鼠口服褪黑素15mg／kg，能使各腦區GABA的含量增加，其中下丘腦尤其升高得顯著。眾所周知，睡眠是個復雜的神經生理過程。失眠的發生與治療14GABA是廣泛存在于哺乳類動物中樞神經系統中的一種重要的抑制性神經遞質。褪黑素可通過增加腦內GABA遞質的含量而產生中樞抑制效應。學者們的實驗發現：向側腦室注射GABA可使貓的睡眠時間延長；給大腦視葉前區受損傷或失眠的貓注射GABA的激動劑時，可使貓恢復睡眠。應用微透析技術也證實，在睡眠時下丘腦后部GABA濃度升高。上述研究表明，腦內特別是下丘腦中GABA參與覺醒-睡眠過程的調節。GABA的阻斷劑和其合成酶抑制劑削弱褪黑素的催眠效果。一般認為，腦內GABA來源于谷氨酸的脫羧作用。在此過程中，谷氨酸脫羧酶是其合成的限速酶。醫療實踐表明，人體服用褪黑素同時服用維生素B6，可增強褪黑素的催眠效果，二者具有協同作用。因為維生素B6是谷氨酸脫羧酶的輔酶，可促使谷氨酸轉變為GABA。GABA是廣泛存在于哺乳類動物中樞神經系統中的一種重15三、褪黑素的臨床研究與應用1、褪黑素作為保健食品發展概況自1993年美國食品藥品監督管理局(FDA)批準褪黑素(melatonin，MT)作為健康食品上市以來，世界許多國家和地區形成褪黑素“風暴”，原料藥供不應求，價格上揚。服用褪黑素膠囊或片劑的人群數以億計，超過以往任何一種藥物和保鍵品。20世紀90年代中期褪黑素作為保健食品在我國上市，火暴異常。商品名頗多，如松果體素、腦白金、褪黑激素、美樂托寧、美泰寧、美納托林和寐寧等品牌相繼問世。大量實驗證明，褪黑素在藥理劑量下(每人每天傍晚服用1～5mg)，具有較好的促進睡眠作用并對許多相關癥狀也有改善功效，根據有關廠家隨訪患者和研究部門調查表示，服藥后，“效果非常好”和“有效”占絕大多數，反映“無效”者為數不多。特別是廣大服藥群體，經數年長期服用未見中毒的報告。對睡眠有確切的調節作用且安全無毒，這可能是褪黑素經久不衰的主要原因。三、褪黑素的臨床研究與應用16將褪黑素作為藥物應用于患者，國內外醫生和研究人員都非常重視，進行了大量工作。山西醫科大學附屬醫院的學者選取104例門診失眠患者，其中男性59例，女性45例，平均年齡41.2歲(19～72歲)，病程半年至8年。將其中83例病人隨機分為3組，每晚睡前20～30min分別口服褪黑素、安定或維生素B1(作為安慰劑)。3組治療效果和副反應有顯著差異(P<0.05)。上海第二軍醫大學長海醫院的學者于2003年研究不同劑量褪黑素對中老年失眠患者的影響。年齡36～65歲，男、女各20例，分為4組，分別于睡前半小時口服褪黑素3mg、6mg、12mg或30mg。療程12周。結果顯示，患者能夠入睡，睡眠時間延長，入睡時間縮短，且劑量與療效呈正比。該試驗的劑量為3～30mg，連續服用84天，未發現肝腎損害及血常規、尿常規異常改變。表明口服褪黑素是安全有效的。2、失眠患者的臨床試驗將褪黑素作為藥物應用于患者，國內外醫生和研究人員都非常重視，17光照周期擾亂是人們日常生活中經常遇到的現象，如跨時區飛行、倒班(白、夜班)作業，使機體內源性生物節律與環境周期失同步，從而引起情緒反應、睡眠障礙，反應遲鈍、工作效率降低，運動員的競技狀況下降，工人易于發生工傷事故等。國外在這方面褪黑素的應用較早，也是成功的范例。時差是指人體在快速跨越幾個時區，如乘飛機長途旅行后，由于地球不同經度的晝夜時間差，造成生理紊亂，睡眠、情緒以及免疫力等功能失調，身體感到不適，謂之時差反常綜合征。這是由于到達目的地后，機體的生理節律仍處于原來狀態，不能立即調整，以適應當地的環境周期。于是體溫、激素分泌(皮質醇、褪黑素)等的晝夜節律變化與當地的時辰不合拍，須幾天恢復，方能與新的環境周期一致。過去的解決辦法是在旅途中停留。例如，美國體育、文藝團體訪華時，常在夏威夷暫住數日，目的是減少時差反應，使身體逐步與環境周期相適應。3、時差反常綜合征光照周期擾亂是人們日常生活中經常遇到的現象，如跨時18現在研究表明，只要每人口服褪黑素1～5mg，就可矯正時差反應的癥狀，如睡眠障礙、疲倦及神經活動下降、工作效率降低，都可得到改善。有學者實驗表明，作國際旅行的17名健康志愿者，從倫敦經8個時區飛抵舊金山后，其晝夜節律完全被破壞，表現出多種身體不適和嚴重的失眠癥狀，睡眠潛伏期延長，睡眠質量下降。給志愿者服用5mg褪黑素，顯著改善了他們的癥狀，睡眠潛伏期明顯縮短，睡眠質量得到了明顯改善，機體內褪黑素和皮質醇的分泌節律，與當地人群節律同步化的過程比對照組快得多，用藥者的智力測驗成績明顯提高。其他許多實驗也同樣證明，褪黑素能顯著減輕時差反應的癥狀。現在研究表明，只要每人口服褪黑素1～5mg，就可19倒班作業引起的睡眠障礙，是指夜里上班白天休息的人，機體內務項生理活動與環境光-暗周期顛倒。由于機體不能迅速適應倒班的環境變化，從而出現睡眠障礙。褪黑素作為“內源同步因子”或“黑暗激素”，它能夠調整、穩定和重建生理節律。晚班工人覺醒-睡眠周期顛倒，其褪黑素分泌節律發生紊亂，與上白班時的位相剛好相反。因此，他們白天睡眠不好，而晚上工作時容易瞌睡。有學者試圖用褪黑素改善晚班工人的不良睡眠狀況。對在22：00～6：00時工作的晚班工人，于6：00時每人口服5mg褪黑素。用“評分法”檢測睡眠質量，結果分值增加，表明他們白