Journal of Pineal Research

Melatonin là một chất rất hiệu quả trong việc giảm stress oxy hóa trong một số lượng lớn các trường hợp. Nó đạt được tác động này thông qua nhiều phương thức: giải độc trực tiếp các loài oxy phản ứng và các loài nitơ phản ứng, đồng thời gián tiếp kích thích các enzym chống oxy hóa và ức chế hoạt động của các enzym sinh oxy. Ngoài những tác động đã được mô tả tốt này, melatonin còn được cho là có khả năng chelate các kim loại chuyển tiếp, những kim loại tham gia vào các phản ứng Fenton/Haber–Weiss; qua đó, melatonin giảm thiểu sự hình thành gốc hydroxyl độc hại, dẫn đến giảm stress oxy hóa. Phân bố nội bào rộng khắp nhưng không đồng đều của melatonin, bao gồm nồng độ cao trong ti thể, có thể hỗ trợ khả năng của nó trong việc chống lại stress oxy hóa và hiện tượng chết tế bào. Có bằng chứng đáng tin cậy để cho rằng melatonin nên được phân loại là một chất chống oxy hóa nhắm vào ti thể. Khả năng của melatonin trong việc ngăn ngừa tổn thương do oxy hóa và suy giảm sinh lý liên quan đã được ghi chép lại trong nhiều nghiên cứu thực nghiệm về thiếu máu/tái tưới máu (thiếu oxy/tái oxy hóa), đặc biệt là ở não (đột quỵ) và tim (cơn đau tim). Melatonin, thông qua các cơ chế chống gốc tự do của nó, cũng làm giảm độc tính của các loại thuốc kê đơn có hại và methamphetamine, một loại thuốc gây nghiện. Các phát hiện thực nghiệm cũng chỉ ra rằng melatonin làm cho các loại ung thư kháng trị với điều trị trở nên nhạy cảm hơn với các tác nhân điều trị khác nhau và có thể hữu ích, nhờ vào nhiều hoạt động chống oxy hóa của nó, trong việc đặc biệt trì hoãn và có thể điều trị một loạt các bệnh liên quan đến tuổi tác và các tình trạng phi nhân tính. Melatonin đã được sử dụng hiệu quả để chống lại stress oxy hóa, viêm và hiện tượng chết tế bào, cũng như phục hồi chức năng mô trong một số thử nghiệm trên người; hiệu quả của nó hỗ trợ cho việc sử dụng rộng rãi hơn trong nhiều nghiên cứu trên người. Hồ sơ an toàn rất cao của melatonin cũng củng cố kết luận này. Hiện tại, tác giả cho rằng, xét về những chức năng có lợi đa dạng rộng rãi mà melatonin đã được báo cáo, chúng có thể chỉ là những hiện tượng phụ của các hoạt động cơ bản vẫn chưa được xác định của phân tử cổ xưa này.

Tóm tắt: Melatonin, hormone chính của tuyến tùng ở động vật có xương sống, được phân bố rộng rãi trong thế giới động vật. Giữa nhiều chức năng, melatonin đồng bộ hóa các nhịp sinh học ngày đêm và hàng năm, kích thích chức năng miễn dịch, có thể làm tăng tuổi thọ, ức chế sự phát triển của tế bào ung thư trong ống nghiệm và sự tiến triển cũng như thúc đẩy ung thư trong cơ thể sống, và gần đây đã được chứng minh là một chất quét gốc hydroxyl mạnh mẽ và chất chống oxy hóa. Các gốc hydroxyl là những sản phẩm độc hại cao của quá trình chuyển hóa oxy gây hại cho DNA tế bào và các đại phân tử khác. Trong nghiên cứu này, chúng tôi báo cáo rằng melatonin, ở nhiều nồng độ khác nhau, cũng được tìm thấy trong nhiều loại thực vật. Nồng độ melatonin, được đo trong chín loại thực vật khác nhau bằng phương pháp cố định miễn dịch phóng xạ, dao động từ 0 đến 862 pg melatonin/mg protein. Sự hiện diện của melatonin đã được xác minh bởi sắc ký khí/khối phổ. Các phát hiện của chúng tôi gợi ý rằng việc tiêu thụ các vật liệu thực vật chứa nồng độ melatonin cao có thể làm thay đổi mức melatonin trong máu của indole cũng như cung cấp bảo vệ cho các đại phân tử chống lại tổn thương oxy hóa.

Số lượng các nghiên cứu về melatonin ở thực vật đã tăng lên đáng kể trong những năm gần đây. Phân tử này, với nhiều chức năng trong động vật, cũng đã cho thấy tiềm năng lớn trong sinh lý thực vật. Bài tổng quan này phác thảo các chức năng chính của melatonin trong sinh lý của thực vật bậc cao. Vai trò của nó như một tác nhân chống căng thẳng đối với các yếu tố căng thẳng abiotic, chẳng hạn như hạn hán, độ mặn, nhiệt độ môi trường thấp và cao, UV bức xạ và hóa chất độc hại, được phân tích. Dữ liệu mới nhất về vai trò của chúng trong các tương tác giữa thực vật và mầm bệnh cũng được thảo luận. Cả stress abiotic và biotic đều dẫn đến sự gia tăng đáng kể nồng độ melatonin nội sinh, cho thấy vai trò có thể của nó như một tác nhân hiệu ứng trong những tình huống này. Sự tồn tại của nhịp sinh học nội sinh ở nồng độ melatonin đã được chứng minh ở một số loài, và mặc dù dữ liệu còn hạn chế, nhưng cho thấy vai trò trung tâm của phân tử này trong các chu kỳ ngày/đêm ở thực vật. Cuối cùng, một khía cạnh khác đã dẫn đến khối lượng nghiên cứu lớn là sự tham gia của melatonin trong các khía cạnh của việc điều tiết phát triển thực vật. Mặc dù vai trò của nó như một hormone thực vật vẫn còn xa mới được xác lập hoàn toàn, nhưng sự tham gia của nó trong các quá trình như tăng trưởng, hình thành rễ và quang hợp dường như là điều hiển nhiên. Nhiều thay đổi trong biểu hiện gene do melatonin gây ra cho thấy vai trò của nó như một phân tử đa điều hòa có khả năng điều phối nhiều khía cạnh của phát triển thực vật. Khía cạnh cuối cùng này, cùng với vai trò của nó như một tác nhân giảm nhẹ căng thẳng, gợi ý rằng melatonin là một triển vọng tuyệt vời cho việc cải tiến cây trồng.

Tóm tắt:  Một nghiên cứu toàn diện đã được thực hiện để xác định những thay đổi xảy ra ở dưa chuột bị căng thẳng nước (Cucumis sativus L.) trong phản ứng với việc xử lý melatonin. Chúng tôi đã xem xét những vai trò tiềm năng của melatonin trong quá trình nảy mầm hạt và hình thành rễ, đồng thời đo lường hiệu quả của nó đối với mức độ các gốc oxy phản ứng (ROS), hoạt động của các enzyme chống oxy hóa và quá trình quang hợp. Melatonin đã làm giảm sự ức chế nảy mầm hạt do polyethylene glycol gây ra, với hạt được xử lý bằng melatonin ở nồng độ 100 μm cho tỷ lệ nảy mầm cao nhất. Melatonin kích thích sự hình thành và sự sống của rễ đồng thời làm tăng tỷ lệ rễ:thân; do đó, melatonin có thể có tác dụng củng cố rễ dưa chuột. Việc điều trị bằng melatonin đã giảm đáng kể sự phân hủy chlorophyll. Các cây con được điều trị bằng 100 μm melatonin rõ ràng cho thấy tỷ lệ quang hợp cao hơn, do đó làm đảo ngược tác động của căng thẳng nước. Hơn nữa, cấu trúc vi mô của lục lạp trong lá dưa chuột bị căng thẳng nước được duy trì sau khi điều trị bằng melatonin. Các mức độ và hoạt động của các enzyme quét ROS, tức là superoxide dismutase, peroxidase và catalase, cũng đã được tăng cường bởi melatonin. Những kết quả này cho thấy rằng những tác động tiêu cực của căng thẳng nước có thể được giảm thiểu bằng cách áp dụng melatonin.

Mặc dù các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng melatonin có thể thúc đẩy sự nảy mầm của hạt, các cơ chế liên quan đến việc tiếp nhận và tín hiệu melatonin vẫn chưa được hiểu rõ. Trong nghiên cứu này, chúng tôi phát hiện rằng melatonin được tổng hợp trong quá trình nảy mầm hạt dưa chuột, với mức độ melatonin đạt đỉnh sau 14 giờ nảy mầm. Điều này cho thấy có một mối tương quan giữa việc tổng hợp melatonin và sự nảy mầm của hạt. Trong khi đó, những hạt được tiền xử lý bằng melatonin ngoại sinh (1 μm) cho thấy tỷ lệ nảy mầm tăng dưới áp lực 150 mm NaCl so với những hạt được tiền xử lý bằng nước dưới áp lực độ mặn. Có hai cơ chế rõ ràng mà melatonin giảm thiểu sự ức chế sự nảy mầm do độ mặn gây ra. Melatonin ngoại sinh làm giảm tổn thương oxy hoá do áp lực NaCl bằng cách tăng cường biểu hiện gen của các chất chống oxy hóa. Dưới áp lực NaCl, so với nhóm chứng không điều trị, hoạt động của các enzyme chống oxy hóa bao gồm superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), và peroxidase (POD) đã tăng lên đáng kể từ khoảng 1.3 đến 5.0 lần, kèm theo mức tăng từ 1.4 đến 2.0 lần của CsCu‐ZnSOD, CsFe‐ZnSOD, CsCAT, và CsPOD trong các hạt được tiền xử lý bằng melatonin. Melatonin cũng đã giảm bớt áp lực độ mặn bằng cách ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp và chuyển hóa axit abscisic (ABA) và axit gibberellic (GA) trong quá trình nảy mầm của hạt. So với điều trị NaCl, melatonin đã làm tăng đáng kể các gen chuyển hóa của ABA (vd: CsCYP707A1 và CsCYP707A2, lần lượt cao hơn 3.5 và 105 lần so với điều trị NaCl ở 16 giờ) và giảm các gen tổng hợp ABA (vd: CsNECD2, 0.29 lần của CK2 ở 16 giờ), dẫn đến sự giảm nhanh chóng của hàm lượng ABA trong giai đoạn đầu của sự nảy mầm. Đồng thời, melatonin đã tích cực làm tăng các gen tổng hợp GA (vd: GA20ox và GA3ox, lần lượt cao hơn 2.3 và 3.9 lần so với điều trị NaCl tại 0 và 12 giờ), góp phần vào sự tăng đáng kể hàm lượng GA (đặc biệt là GA₄). Trong nghiên cứu này, chúng tôi cung cấp bằng chứng mới cho thấy melatonin làm giảm tác động ức chế của áp lực NaCl đối với sự nảy mầm chủ yếu bằng cách điều chỉnh quá trình tổng hợp và chuyển hóa của ABA và GA₄.

Mạng lưới nội chất (ER) là một bào quan động, tham gia vào nhiều chức năng tế bào thông qua việc kiểm soát chuyển hóa lipid, trữ calcium và điều hòa protein. Trong các tình huống căng thẳng, môi trường ER bị tổn hại, dẫn đến sự trưởng thành của protein bị ảnh hưởng; điều này gây ra sự tích tụ của các protein gập sai và một phản ứng căng thẳng đặc trưng được gọi là phản ứng protein chưa gập (UPR). UPR bảo vệ tế bào khỏi stress và góp phần vào việc thiết lập lại cân bằng tế bào; tuy nhiên, trong tình trạng căng thẳng ER kéo dài, việc kích hoạt UPR lại thúc đẩy cái chết tế bào. Các yếu tố gây stress ER có thể điều chỉnh tự thực bào, mà từ đó, tùy thuộc vào tình huống, kích thích sự sống còn hoặc cái chết tế bào. Đã tìm thấy sự tương tác giữa các protein liên quan đến tự thực bào và apoptosis cũng như các con đường tín hiệu chung, cho thấy sự tương tác giữa các quá trình tế bào này, mặc dù các đặc điểm động của chúng vẫn chưa được biết rõ. Một số bệnh lý bao gồm bệnh chuyển hóa, thoái hóa thần kinh, bệnh tim mạch, ung thư, viêm và nhiễm virus được liên kết với stress ER, dẫn đến sự quan tâm ngày càng tăng trong việc nhắm đến các thành phần của UPR như một chiến lược điều trị. Melatonin có nhiều tác động chống oxy hóa, chống viêm và chống khối u. Vì vậy, nó điều chỉnh apoptosis và tự thực bào trong tế bào ung thư, thoái hóa thần kinh và sự phát triển của bệnh gan cũng như các bệnh lý khác. Ở đây, chúng tôi xem xét các tác động của melatonin lên các cơ chế chính của stress ER, tập trung vào khả năng của nó để điều chỉnh các quá trình tự thực bào và apoptosis. Khi số lượng các nghiên cứu phân tích việc điều chỉnh stress ER bởi indole này vẫn còn hạn chế, cần có thêm nghiên cứu để hiểu rõ hơn về sự giao thoa giữa stress ER, tự thực bào và apoptosis và xác định rõ các cơ chế mà melatonin điều chỉnh các phản ứng này.

Melatonin là sản phẩm tiết chính được tổng hợp và bài tiết bởi tuyến tùng, cho thấy sự phân bố rộng rãi trong các sinh vật có quan hệ tiến hóa xa nhau từ vi khuẩn đến con người và có tính linh hoạt chức năng lớn. Trong những năm gần đây, một lượng lớn bằng chứng thực nghiệm đã được tích lũy cho thấy mối quan hệ giữa các hệ thống thần kinh, nội tiết và miễn dịch. Cơ sở phân tử của sự giao tiếp giữa các hệ thống này là việc sử dụng một ngôn ngữ hóa học chung. Trong bối cảnh này, hiện nay melatonin được coi là một trong các thành viên của mạng lưới thần kinh-nội tiết-miễn dịch. Một số nghiên cứu in vivo và in vitro đã ghi nhận rằng melatonin đóng một vai trò cơ bản trong điều chỉnh miễn dịch thần kinh. Dựa trên thông tin đã được công bố, rõ ràng rằng phần lớn dữ liệu hiện có trong tài liệu liên quan đến bạch cầu lympho; do đó, chúng đã được nghiên cứu khá kỹ lưỡng và một số bài tổng quan đã được công bố liên quan đến cơ chế tác động và ảnh hưởng của melatonin lên bạch cầu lympho. Tuy nhiên, chỉ có một số ít nghiên cứu liên quan đến ảnh hưởng của melatonin đối với các tế bào thuộc hệ miễn dịch bẩm sinh đã được báo cáo. Hệ miễn dịch bẩm sinh cung cấp tuyến phòng thủ sớm nhất chống lại vi khuẩn và bao gồm cả các cơ chế tế bào và hóa sinh. Trong bài tổng quan này, chúng tôi đã tập trung vào vai trò của melatonin trong hệ miễn dịch bẩm sinh. Cụ thể hơn, chúng tôi tóm tắt các hiệu ứng và cơ chế hành động của melatonin trong các tế bào khác nhau thuộc về hoặc tham gia vào hệ miễn dịch bẩm sinh, chẳng hạn như tế bào đơn nhân-đại thực bào, tế bào biểu bì, bạch cầu trung tính, bạch cầu ái toan, bạch cầu ba nhân, tế bào mast và tế bào tiêu diệt tự nhiên.

Tóm tắt:  Melatonin (N‐acetyl‐5‐methoxytryptamine) là một phân tử rất bền vững, không chỉ xuất hiện trong giới động vật. Thực tế, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra sự hiện diện của nó trong thực vật, nơi mà vai trò có thể của indoleamine này đang được nghiên cứu tích cực. Công trình này nhằm nâng cao hiểu biết của chúng ta về khía cạnh này và trình bày kết quả của một nghiên cứu về tác động của melatonin đối với sự lão hóa của lá. Lá lúa mạch được xử lý bằng dung dịch melatonin đã rõ ràng làm chậm lại quá trình lão hóa, được ước lượng từ lượng chlorophyll mất đi trong lá. Tác dụng của melatonin phụ thuộc vào nồng độ, với phản ứng tối ưu đạt được ở nồng độ 1 mm melatonin, sau 48 giờ ủ trong bóng tối. Các tác động đã biết của các phytohormones, kinetin và axit abscisic cũng đã được kiểm tra. Trong số các sự kết hợp giữa phytohormone và melatonin được thử nghiệm, nồng độ 1 mm melatonin cho thấy khả năng bảo vệ tốt nhất chống lại sự lão hóa. Mức melatonin nội sinh trong các lá kiểm soát đã được đo bằng sắc ký lỏng với phát hiện huỳnh quang và trong các lá được điều trị với các nồng độ melatonin ngoại sinh khác nhau (để chứng minh khả năng hấp thụ của lá). Các ý nghĩa sinh lý có thể của hành động mới được tiết lộ này của melatonin trong sự lão hóa lá được thảo luận.

Tóm tắt:  Bài tổng quan ngắn này xem xét một số bệnh và tình trạng tim mạch mà các gốc tự do và các hợp chất liên quan được cho là nguyên nhân gây ra. Báo cáo cũng mô tả tác động tích cực của melatonin đối với các rối loạn tim mạch liên quan đến oxy hóa. Dựa trên dữ liệu hiện có, melatonin dường như có tính chất bảo vệ tim mạch thông qua khả năng triệt tiêu gốc tự do trực tiếp và hoạt động chống oxy hóa gián tiếp của nó. Melatonin tương tác hiệu quả với nhiều loại loài oxy phản ứng và nitơ phản ứng (các hoạt động không phụ thuộc vào thụ thể) và nó cũng tăng cường các enzyme chống oxy hóa và giảm bớt enzyme gây oxy hóa (các hoạt động phụ thuộc vào thụ thể). Hơn nữa, melatonin có khả năng xâm nhập vào mọi tế bào và các bào quan tế bào, cũng như vượt qua các rào cản hình thái và sinh lý. Những phát hiện này có ý nghĩa trong việc bảo vệ tác động của melatonin đối với các bệnh tim mạch do stress oxy hóa gây ra. Melatonin làm giảm các tổn thương phân tử và tế bào gây ra bởi thiếu máu cục bộ/tái tưới máu, trong đó các gốc tự do phá hủy tham gia. Tính chất chống viêm và chống oxy hóa của melatonin cũng tham gia vào việc bảo vệ chống lại một bệnh mạch máu mãn tính, xơ vữa động mạch. Việc đưa melatonin vào cơ thể, nhờ vào các đặc tính chống oxy hóa của nó, đã được báo cáo là giảm huyết áp cao và độc tính tim mạch do các loại thuốc sử dụng trong lâm sàng gây ra. Các kết quả được mô tả ở đây giúp làm sáng tỏ các tác dụng tích cực của melatonin đối với những tình trạng này và xác định tính khả thi lâm sàng của melatonin trong các bệnh tim mạch.

Melatonin, một chất chống oxy hóa ở cả động vật và thực vật, đã được báo cáo là có tác dụng tích cực đối với quá trình lão hóa. Nó cũng được cho là đóng vai trò trong việc kéo dài tuổi thọ và tăng cường khả năng chịu stress abiotic ở thực vật. Trong nghiên cứu này, chúng tôi chứng minh rằng melatonin hoạt động như một tác nhân mạnh mẽ để làm chậm quá trình lão hóa lá và chết tế bào ở cây lúa. Việc điều trị bằng melatonin đã giảm đáng kể sự phân hủy chlorophyll, ức chế các bản sao của các gen liên quan đến quá trình lão hóa, làm chậm quá trình lão hóa lá và nâng cao khả năng chịu đựng stress muối. Profiling biểu hiện gen toàn bộ bộ gen thông qua RNA sequencing cho thấy melatonin là một chất thu gom gốc tự do mạnh mẽ, và việc áp dụng bên ngoài của nó dẫn đến việc cải thiện sự bảo vệ chống oxy hóa. Sự chết tế bào lá trong noe1, một đột biến sản xuất quá mức H₂O₂, có thể được giảm bớt bởi việc áp dụng melatonin bên ngoài. Những dữ liệu này chứng minh rằng melatonin làm chậm quá trình lão hóa lá và chết tế bào, đồng thời cũng tăng cường khả năng chịu đựng stress abiotic thông qua việc đối kháng trực tiếp hoặc gián tiếp với sự tích lũy H₂O₂ trong tế bào.