褪黑激素：生物化学和生物技术科学中的多重用途

例如，《生物化学和生物技术科学杂志》2（2015） 139E152主办方：评论文章深入了解褪黑激素潜在用途的科学背景和Md Jamir Anwar*，Bala Yauri Muhammad，Ahmed Abdulsabour Bader，Mahfoudh Abdulghani，Danish Mahmood，Mohammed Haider沙特阿拉伯王国卡西姆大学Unaizah药学院药理学和毒理学系A R T I C L E I N F O文章历史记录：接收日期：2015年3月17日接收日期：2015年2015年5月8日接受2015年5月27日在线发布关键词：抗惊厥抗癫痫抗氧化抗抑郁抗心律失常抗心律失常抗心血管疾病催眠免疫调节褪黑激素AB S T R A C T褪黑激素是自然界中广泛分布的最通用和普遍存在的分子之一，据报道，褪黑激素在多种生理反应中发挥作用，包括生殖、昼夜动态平衡、睡眠、视网膜神经调节和血管反应。在包括人类在内的大多数脊椎动物中，褪黑激素主要在松果体中合成，并通过视交叉上核受环境光/暗循环的调节。褪黑激素在身体的所有区域中合成，例如胃肠道、皮肤、骨髓、视网膜和淋巴细胞中，它可以通过旁分泌信号传导影响其他生理功能。除调节昼夜节律外，褪黑激素还具有多种其他生理作用，如催眠、抗抑郁、抗癫痫、抑瘤、免疫调节、抗抑郁、心血管疾病、神经调节和脑缺血等。此外，缺乏文献回顾其在这些条件下使用的科学证据。因此，在这篇文章中，我们回顾了这一研究领域的最新进展，这是由一个简明的帐户褪黑激素，褪黑激素受体和褪黑激素的行动细胞内信号通路的一般信息。版权所有2015年，曼苏拉大学。由Elsevier B. V.制作和托管。这是一个CC BY-NC-ND许可证下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。1.介绍褪黑激素（N-乙酰基-5-甲氧基色胺）是55年前从牛松果体中分离出来的[1，2]。松果体有节奏地产生褪黑激素最初与光周期物种季节性繁殖的调节有关[3，4]。随后的研究表明褪黑激素其功能远远超过调节季节性生殖能力的消长[5，6]。季节性繁殖是生活在自然环境条件下的动物利用的适应性生理过程，以预测日长、温度和食物可用性的年度变化[7]。这使它们能够在实际的性静止期或繁殖期之前进行必要的生理调整[8]。在*通讯作者。联系电话：电话：966501071895电子邮件地址：m. qu.edu.sa，zameeranwar@gmail.com（M. J. Anwar）。由曼苏拉大学负责进行同行审查。http://dx.doi.org/10.1016/j.ejbas.2015.05.0032314- 808 X/版权所有2015年，曼苏拉大学。由爱思唯尔公司制作和主持 这是一篇CC BY- NC-ND许可证下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在www.sciencedirect.com在线获取ScienceDirect杂志主页：http://ees.elsevier.com/ejbas/default.asp140埃及生物多样性和应用科学杂志2（2015） 139E152在哺乳动物中，光周期信息在视网膜的神经节细胞水平接收，并经由多突触神经通路传递到松果体，在松果体中信息调节褪黑激素分泌的节律[9]。褪黑激素节律的主要功能是将有关每日黑暗期长度的信息传递给昼夜节律和昼夜节律系统;因此，它分别为生物体提供了一天中的时间和一年中的时间信息[10]。这些信息对于睡眠、体温调节以及季节性生殖变化都是必不可少的[11e13]。褪黑激素也是一种强大的抗氧化剂和抗凋亡剂，由于其直接清除有毒的氧衍生物，并能够减少氧化应激其直接自由基清除活性[33]及其对抗氧化酶基因转录的调节[34]已在文献[35]中报道。褪黑激素的抗氧化特性已被广泛研究，研究并总结了其作为细胞保护剂和潜在的疾病预防剂的用途[36E39]。此外，已证明褪黑激素是各种自由基和非自由基反应物的有效氧化剂清除剂[40]。除此之外，研究表明，这种神经激素能够增加大鼠大脑中谷胱甘肽过氧化物酶的活性皮质以及一些抗氧化酶的基因表达[41]。活性氧和活性氮(RNS)防止对细胞所有区室中的所有大分子的氧化和亚硝化损伤[14E16]。哺乳动物配子和胚胎特别容易受到氧化应激的影响[17e19]，这是由于质膜组成、存在较高水平的脂质以及暴露于微环境的剧烈变化，特别是在用于人工育种技术时[20，21]。褪黑激素具有中和这些细胞中的破坏性ROS和RNS物质、降低脂质过氧化物浓度和DNA损伤的能力，从而提高生殖细胞和胚细胞的活力[22e24]。本文综述了褪黑素在哺乳动物配子和胚胎的产生和保存中的作用。2.褪黑激素作为抗氧化剂尽管褪黑激素具有众所周知的激素[25]、睡眠诱导[26]和时间生物学[27]效应，但抗氧化剂特性也已被广泛报道。Ianas和同事（1991）最初报道并声称褪黑激素具有抗氧化和促氧化作用[28]。在那里，他们使用鲁米诺和H2O2的组合产生自由基，并使用化学发光作为自由基产生的指标通过体外实验研究了褪黑激素的自由基清除活性他们报告称，褪黑激素没有促氧化作用，至少在他们进行的一系列测试中是这样[29]。他们的发现与之前的观察结果一致，他们报告称褪黑激素是三氯甲基过氧（CCl3 O2●）自由基的优秀清除剂[30，31]。此外，他们还发现，虽然褪黑激素与次氯酸（HOCI）反应反应虽然缓慢，但不直接清除O2●-自由基。最近，一些出版物报道了褪黑激素通过其直接自由基清除剂和间接抗氧化活性的心脏保护作用的证据[32]。褪黑激素有效地与各种活性氧和活性氮物质相互作用（受体非依赖性作用），并且它还上调抗氧化酶并下调促氧化酶（受体依赖性作用）[31]。褪黑激素的亲脂性质允许其进入细胞和亚细胞区室并穿过形态生理屏障。这些发现暗示了褪黑激素在心脏疾病中的保护作用。3.褪黑激素作为一种抑瘤剂几项临床前和临床研究报告了褪黑激素对多种肿瘤的有益作用[42，43]。这些研究大多集中于与内分泌系统紊乱相关的乳腺癌、前列腺癌、子宫癌、宫颈癌、乳腺肿瘤[44]、肿瘤生长、骨肉瘤[45]。据报道，患有乳腺癌、子宫内膜癌或结肠直肠癌的患者的褪黑激素分泌受损[46]。在护士和其他夜班工人中观察到的乳腺癌和结直肠癌发病率进一步增加，表明褪黑激素分泌减少与夜间光照增加之间可能存在相关性[47，48]。褪黑激素通过其两个主要性质表现出抑瘤作用，首先是通过神经激素调节的保护作用，例如可逆的细胞损伤[49]，其次是抗增殖作用。细胞cGMP和cAMP比率的适度调节细胞代谢过程，从而控制细胞中抗氧化剂的产生。褪黑激素缺乏导致cAMP合成不受控制，导致不受调节的氧化过程和随后的自由基损伤[50]。细胞内氧化还原状态的改变在高浓度褪黑激素在癌细胞中的作用中起关键作用，还原条件与细胞增殖减少和氧化条件与细胞凋亡相关[51]。褪黑激素通过褪黑激素能受体介导cAMP水平的抑制，从而抑制涉及肿瘤生长的促有丝分裂物质的摄取[52]。已经在各种癌细胞系中证明，褪黑激素增加谷胱甘肽-S转移酶（GST）的活性，暗示11 q13染色体上的GST基因在癌症中的作用[53]。这一点得到了研究的支持，据报道褪黑激素与DNA、染色质或异染色质结合[10]。褪黑激素在不同的研究模块中显示出抗促性腺激素和抗雌激素的作用，体外和体内对肿瘤依赖性肿瘤和癌细胞系[44]也是如此拮抗催乳素对人乳腺癌细胞（HBC）的作用[54]。它选择性地中和雌激素对乳腺的影响以及雄激素局部生物合成雌激素[55]。已有研究表明褪黑激素通过调节雌激素受体的表达和反式激活来调节参与雌激素局部合成的酶。此外，据报道，褪黑激素激活免疫系统[56]。最近有报道141例如，《生物化学和生物技术科学杂志》2（2015） 139E152胃腺癌组织中褪黑素受体的表达增加，与其他研究报告的乳腺癌和结肠癌边缘组织中的高表达一致，表明褪黑素在GI系统中的难治机制和防御作用[57]。第二，抑瘤特性，如对培养物中MCF-7细胞生长的抗增殖作用[58]、细胞周期的调节和凋亡的诱导、端粒酶活性的抑制[56]和抗血管生成。褪黑激素通过缺氧诱导因子1-α（Hif 1a）和信号转导和转录激活因子3（STAT 3）干扰血管内皮生长因子（VEGF）的转录激活，在HepG 2细胞中发挥抗血管生成活性[59]。褪黑激素是基因表达[60]和刺激细胞分化[56]的广泛表观遗传调节剂。它显示了艾氏腹水癌（EAC）细胞的凋亡和细胞周期的时相延迟[53]。Gonzalez等人证明褪黑激素通过褪黑激素受体1（MTR 1）在MCF-7人乳腺癌细胞中显示出抑瘤作用，从而证实MTR 1是乳腺癌中褪黑激素信号传导途径中的主要介质[61]。此外，褪黑激素通过调节基因来抑制芳香化酶的活性和表达。特异性芳香酶启动子区的表达[62]。褪黑激素通过不同途径在癌症的不同阶段（肿瘤生长和转移）中发挥重要作用，可能具有治疗意义[63]。褪黑激素被用作骨肉瘤常规化疗的辅助治疗，有助于改善这种疾病的预后[45]。褪黑激素降低骨吸收并具有骨保护作用[64]。褪黑激素作为一种治疗性药物的前景很好。在两种骨肉瘤细胞系中均发现MT 1-mRNA的高表达水平和OPG-mRNA的低表达水平，而在正常人成骨细胞和骨髓基质细胞中，高OPG- mRNA水平与低MT1-mRNA水平相关。这些关于MT 1-mRNA在人骨肿瘤和骨肉瘤细胞系中大量表达的数据表明MT 1在骨病理学中的重要作用[65]。最近，一项研究调查了褪黑激素对人骨肉瘤细胞系MG-63增殖的影响，其中他们报告褪黑激素以剂量依赖性和时间依赖性方式显著抑制人骨肉瘤细胞增殖，并且这种抑制涉及细胞周期蛋白D1、CDK 4、细胞周期蛋白B1和CDK 1的下调[66]。与昼夜节律时间保持系统的扰动有关的问题，如由时差和轮班工作障碍引起的问题[68]。不规律的工作时间表与日常节奏的丧失和日益碎片化的睡眠有关[70，71]。先前的研究表明，褪黑激素及其催眠类似物对轮班工人的睡眠障碍具有有益作用，可以重新平衡睡眠-觉醒周期并促进睡眠[72]。除此之外，一些研究报告称，褪黑激素用于抵消时差，与成人和儿童时区变化导致的旅行结果相关[73，74]。代谢综合征（MS）患者表现出睡眠/觉醒紊乱和其他昼夜节律异常，这些可能与更快的体重增加和糖尿病和动脉粥样硬化疾病的发展有关。褪黑激素及其催眠类似物（雷美琼、阿戈美拉汀、他司美琼）对与各种疾病（包括神经、精神、心血管和代谢疾病）相关的睡眠障碍显示出有益作用[75]。褪黑激素作为一种有效的生物钟调节剂，能够改变昼夜节律的相位和幅度。它还具有显著的细胞保护特性，可预防糖尿病和肥胖症动物模型中的许多MS后遗症。此外，褪黑激素在治疗与肥胖相关的睡眠障碍中显示出治疗益处[76]。睡眠障碍是癌症患者常见的问题;褪黑激素可以减轻失眠并改善生活质量[77]。在糖尿病中，睡眠障碍是常见的，褪黑激素及其类似物发挥了有益的作用。其他研究评估了褪黑激素在促进原发性失眠患者更好睡眠方面的疗效。荟萃分析研究报告称，褪黑激素可减少睡眠开始潜伏期，增加总睡眠时间并改善整体睡眠质量[78]。此外，褪黑激素及其催眠类似物替代疗法已被证明有利于治疗老年失眠症[68，79]。此外，英国精神药理学协会推荐褪黑激素作为治疗老年失眠患者失眠的首选药物。褪黑激素的催眠类似物包括雷美替翁、他西-褪黑替翁和褪黑激素的氯化衍生物TIK-301在2005年至 2010年期间被FDA批准用于治疗失眠。所有催眠类似物均作用于MT1/MT2褪黑激素受体[80]。FDA批准了他司美琼，TIK-301孤儿药指定状态用于无光感的非24小时睡眠-觉醒障碍盲人2004年至2010年间。FDA授予孤儿药4.褪黑素作为一种催眠药Lerner观察到褪黑激素参与睡眠的第一个临床证据[1]。褪黑激素以200毫克的剂量静脉注射给两名变得困倦的志愿者。随后，Lerner和他的合作者通过每天长时间摄入1g褪黑激素治疗了5名色素沉着过度的患者，他们观察到所有患者都变得昏昏欲睡[67]。超过15项研究表明，褪黑激素促进健康志愿者的睡眠[68]。因此，褪黑激素作为催眠类似物是在柜台上为健康的人谁想要改善他们的睡眠。褪黑激素，被描述为生物钟分子[69]，也已成功地用于治疗睡眠用于治疗无光感盲人的昼夜节律睡眠障碍[77]。褪黑激素催眠类似物（MHA）由于缺乏对苯二氮卓类、多巴胺和阿片类、离子通道和受体转运蛋白的亲和力而具有有限的滥用、认知和功能损害的潜力MHA的安全性高于三唑仑和苯二氮卓类衍生物。因为MHA（如雷美琼）在高达推荐剂量（睡前8 mg/天）的20倍时对这些有问题的不良事件没有显著影响[81]。治疗中止后，无明显的次日认知或运动效应或反弹性失眠或戒断效应MHTA被认为是睡眠发作性失眠的患者，特别是那些正在接受治疗的142埃及生物多样性和应用科学杂志2（2015） 139E152天真，有药物滥用史易受苯二氮卓类和非苯二氮卓类催眠药影响的老年人，需要对唤醒反应进行最小干扰[82]。褪黑激素激动剂是治疗共病失眠的潜在有效和安全药物，对各种神经、精神、心血管和代谢疾病具有附加积极作用[75]。与此相反，Brze- zinski et al.[83]通过17项不同的研究，涉及284名睡眠者，其中大多数是老年人，得出结论，褪黑激素在提高睡眠效率和减少睡眠开始时间方面是有效的。基于这一荟萃分析，建议使用褪黑激素治疗失眠，特别是在夜间褪黑激素缺乏的老年人褪黑激素通过作用于下丘脑视交叉上核（SCN）中的受体影响睡眠和睡眠-觉醒周期[84]。它显示大鼠的非快速眼动（NREM）睡眠增加[85]。在昼夜活动的物种中，SCN中的电活动抑制被认为是褪黑激素调节睡眠的可能机制[86]。此外，这些作用被认为是通过MT1介导的，因为MT1受体基因敲除小鼠缺乏睡眠[87]。褪黑激素对神经元活动的抑制是这种激素有助于调节睡眠的可能机制之一[68]。褪黑素受体在下丘脑视交叉上核（SCN）的高密度分布[84]表明褪黑激素通过作用于这些受体来影响睡眠和睡眠-觉醒周期。在大鼠下丘脑内侧视前区局部注射药理学 剂 量 的 褪 黑 激 素 （ 1e50mg）非 快 速 眼运 动（NREM）睡眠[85]。褪黑激素受体是G蛋白偶联受体（GPCR）家族的成员。M1是一种Gi/o蛋白偶联受体，部分与百日咳毒素敏感性G蛋白相连，G蛋白介导重组表达系统和天然组织中cAMP的抑制。M2是一种Gi/o蛋白偶联受体，能够抑制重组系统中cAMP和cGMP的产生，并刺激天然组织SCN中的PKC活性[88]。已经克隆了三个褪黑激素受体基因MT1（或Mel1a或MTNR1A）和MT2（或Mel1b或MTNR1B）受体亚型存在于人类和其他哺乳动物中。基因多态性揭示了许多突变与疾病和障碍有关。受体基因的系统发育分析表明，GPR50是所有其他褪黑激素受体序列的外群[66]。已报道人类褪黑激素受体的遗传多态性。在MT1受体中发现了七个突变，其中两个导致氨基酸变化：第一个胞质环中的R54W和第四个跨膜结构域中的A157V。还报道了hMT 2的两个突变：N-末端结构域中的G24 E然而，两者均未显示改变的MT1 MT2受体结合特征[89]。这些突变对褪黑激素受体功能的影响尚未报道。褪黑激素通过改变GABA A-苯二氮卓类受体复合物的功能，增加GABA能的振幅和频率，增强GABA能的抑制性传递，海马神经元[90]。5.褪黑激素作为抗抑郁药主生物钟位于下丘脑的视交叉上核（suprachiasmaticnucleus），视交叉上方的一个小的双侧配对结构，并且在协调多个生物过程的昼夜节律中起关键作用。越来越多的证据表明，生物钟在抑郁症的发展中发挥作用，因为它驱动生理和行为的24小时节律，并将内源性节律与外部太阳日紧密联系在一起。睡眠和昼夜节律紊乱是抑郁症的一个显著特征，因此，被认为是理解抑郁症的病理生理学和治疗的中心。虽然矛盾，但褪黑激素分泌中断被认为是昼夜节律和重度抑郁症之间的联系。2011年，Quera等人报告称，具有内在生物钟特性的抗抑郁药可以为抑郁症的治疗提供一种新方法[91]。据报道，褪黑激素作者认为，季节性情感障碍和昼夜节律紊乱引起的心境障碍可通过生物钟药物、时间疗法或强光疗法等昼夜节律系统的调控来治疗。在重性抑郁症中，褪黑激素本身没有表现出抗抑郁作用，但新的褪黑激素能化合物已显示出抗抑郁特性。在包括倒班工人抑郁症在内的几种疾病中已经注意到异常褪黑激素节律[92]。2013年，在一项小鼠临床前研究中，Haridas et al.评估长期夜间褪黑激素治疗对慢性轻度应激诱导的行为损伤的可能有益作用。据报道，在夜间长期给予褪黑激素可显著改善应激诱导的行为障碍，尤其是认知功能障碍和抑郁表型，并表明褪黑激素可缓解慢性轻度应激诱导的行为变化，包括认知功能障碍，并重申其作为抗抑郁药的潜在作用[93]。双相情感障碍的昼夜节律假说表明褪黑激素在调节情绪中的作用，因此，褪黑激素能抗抑郁药阿戈美拉汀以及I型（急性）或II型（双相抑郁症病例）已被研究为新的治疗方法。 在一项涉及28名双相患者的接受开放标签治疗的e型阿戈美拉汀（25 mg/睡前）连续6周作为锂或丙戊酸盐治疗的辅助治疗，随后可选治疗延长30周，意向治疗分析结果显示，28例受试者中有18例（64%）在6周后对药物治疗有反应（主要研究终点），而28例受试者中有24例（86%）在36周前显示出研究得出结论，阿戈美拉汀25 mg/天是一种有效且耐受性良好的丙戊酸盐/锂盐辅助治疗BD-II急性抑郁症的药物。然而，作者建议需要在双盲、对照临床试验中证实这些发现[94]。最近的一项系统综述和荟萃分析报告称，没有明确的证据表明褪黑激素对抑郁症或抑郁症有治疗或预防作用。143例如，《生物化学和生物技术科学杂志》2（2015） 139E152抑郁症状，虽然一些研究是积极的[95]。在MELODY试验中，研究了6 mg口服褪黑素对乳腺癌患者术后3个月内抑郁症状、焦虑、睡眠、认知功能和疲劳的影响。褪黑激素可降低抑郁症状的风险，还可增加围手术期睡眠效率和术后总睡眠时间[96]。一项随机、双盲、安慰剂对照试验表明，褪黑激素在术后三个月内显著降低了乳腺癌女性抑郁症状的风险[97]。一个理想的抗抑郁药不仅应该减少睡眠开始的困难，而且还提供白天的警觉性和新鲜感。褪黑激素没有副作用，如“宿醉”，也没有滥用的可能性;此外，它已被证明可以改善与抑郁症相关的褪黑素通过拮抗5-HT受体发挥抗抑郁作用它通过2个G蛋白偶联受体，MT 1（MEL 1a）和MT 2（MEL 1b）发挥作用。最先进的是新的褪黑激素激动剂阿戈美拉汀，它结合了联合MT1和MT2激动与5-HT2C受体拮抗作用。增加5-HT2C受体的时间生物效应可以解释阿戈美拉汀对抑郁症的快速影响，因为研究表明阿戈美拉汀对睡眠质量和觉醒时的警觉性有早期影响阿戈美拉汀于2009年2月被欧洲药品管理局它是褪黑激素的类似物，具有独特的药效学特征，对两种类型的褪黑激素能受体（MT1/MT 2）具有拮抗作用，并对褪黑激素能5-HT2C受体具有拮抗作用。根据最近对已发表和未发表的临床试验进行的两项综合荟萃分析结果，由于其相对于安慰剂具有统计学显著优势，因此被认为是重度抑郁症急性期的有效抗抑郁药[99]。它对组胺能、肾上腺素能或多巴胺能受体缺乏亲和力然而，尽管阿戈美拉汀具有疗效，但据报告，阿戈美拉汀可能会出现重度肝毒性反应，这是一个新的安全性问题，目前对其了解甚少[99]。因此，目前建议不能将其视为首选抗抑郁药近年来研究表明，MT2受体参与了睡眠障碍、焦虑、抑郁、阿尔茨海默病和疼痛的病理生理学和药理学过程。其他选择性MT2受体激动剂已显示出催眠和抗焦虑作用。然而，选择性MT2受体配体的开发及其临床前评价揭示了MT2受体在脑功能调节中的作用此外，MT2受体为药物开发提供了巨大的潜力[100]。褪黑素是松果体分泌的一种内源性激素，在癫痫发病中具有重要作用。褪黑素能够穿过血脑屏障，这给人们带来了治疗癫痫的希望。据报道，褪黑激素通过减少神经元的神经递质和增强GABA能神经传递。这种激素及其代谢产物起着自由基清除剂和抗氧化剂的作用。最近的一项研究结果表明，褪黑激素通过阻断电压敏感性Ca2+通道抑制神经递质的释放，研究褪黑素抗癫痫作用的可能机制[101]。对正在进行电惊厥刺激的小鼠给予高剂量褪黑激素（20 mg/kg）导致强烈的长期记忆缺陷，尽管电惊厥刺激也可能与记忆缺陷有关然而，褪黑激素在小鼠中高达800 mg/kg的剂量下耐受良好[102]。后来，绝大多数的实验和临床数据表明激素的抗惊厥特性褪黑激素可抑制听源性和电性癫痫发作，并减少戊四唑、毛果芸香碱、L-半胱氨酸和红藻氨酸盐诱导的惊厥[103]。2011年，Lima等人的一项研究调查了褪黑激素和N-乙酰血清素治疗对匹鲁卡品诱导的癫痫模型的影响。他们得出结论，褪黑激素通过减弱癫痫持续状态（SE）诱导的损伤后和促进癫痫大鼠癫痫发作次数的减少而发挥重要的作者首次提出，褪黑激素可用于治疗SE患者，以最大限度地减少这些情况下的相关损伤[104]。最近的一项研究证实，SE后长期褪黑激素治疗有可能减弱癫痫发作活动和神经元丢失，但无法恢复自发性高血压大鼠中癫痫相关的行为异常[105]。褪黑激素与另一种抗惊厥药物在降低小鼠戊四唑诱导的癫痫发作阈值方面表现出叠加效应，可能是通过褪黑激素MT1/2受体[106]。2013年，Tchekalarova等人检查了癫痫发生期间褪黑激素治疗（10 mg/kg/天，在饮用水中稀释，8周）对大鼠红藻氨酸诱导的癫痫持续状态的影响。他们报告称，褪黑素增加了自发性复发性癫痫发作的潜伏期，并仅在治疗期间降低了其频率与多动，抑郁样行为在轻阶段，并在海马依赖性工作记忆的赤字的行为改变积极影响褪黑激素治疗癫痫大鼠。褪黑素可减轻癫痫大鼠海马CA 1区和梨状皮质神经元的损伤，恢复癫痫大鼠海马5-HT水平的下降Tchekalarova等人结论是，长期的梅拉-SE后的Tonin治疗并不能抑制6.褪黑素作为抗癫痫药癫痫并发症的治疗继续构成挑战，因为与多种药物处方相关的依从性差和药物相互作用，并且还因为担心并发症的个体药物会使癫痫发作恶化。但是具有减少在慢性癫痫状态期间以昼夜相位依赖性模式发展的一些有害改变的潜力[107]。2013年，一项临床前研究报告称，褪黑激素可显著增强苯巴比妥的抗惊厥功效，但其本身并不发挥抗惊厥作用这项研究的数据为进一步研究提供了额外的证据144埃及生物多样性和应用科学杂志2（2015） 139E152褪黑激素作为新生儿/儿科癫痫辅助治疗的检查[108]。褪黑激素减少癫痫发作的潜伏期和频率，并改善脑电图（EEG）跟踪[109]。在一项对14名年龄为2至 19岁的患者进行的研究失踪的缉获量是观察到褪黑激素疗法已知这种疗法可以减少幼儿以及患有不同类型癫痫的成人的癫痫发作潜伏期[110]。随后，进行了许多研究来检查褪黑激素在癫痫中的作用，并揭示了褪黑激素作为辅助药物有助于改善癫痫发作管理，尽管褪黑激素单独的作用尚未被探索[111]。在一项针对23名难治性癫痫儿童和14名癫痫控制儿童的研究中，在难治性癫痫儿童中使用褪黑激素与许多睡眠相关现象和癫痫严重程度的改善相关[112]。2011年，另一项临床研究报告称，褪黑激素是重度癫痫儿童患者睡眠-觉醒周期的良好调节剂，并建议其更好地控制惊厥发作[113]。2012年，戈德堡-斯特恩，在一项初步研究中，检查了褪黑激素对10名9- 32岁难治性癫痫患者的发作、睡眠质量和行为的影响。该研究得出结论，褪黑激素可有效且安全地降低难治性癫痫患者的日间发作频率[114]。另一个重要的考虑因素是褪黑激素给药可降低癫痫发作阈值，并可能作为促惊厥剂[110]，一些研究表明褪黑激素无抗惊厥作用。2009年，一项研究报告，癫痫或复杂性热性惊厥（FS）儿童血清褪黑激素水平降低，补充外源性褪黑激素可能是治疗儿童癫痫和热性惊厥的一种有前景的方法[115]。然而，最近Mahyar等人确定了儿童血清褪黑激素水平与FS和癫痫结果表明，血清褪黑素水平与单纯或复杂FS和癫痫无关。此外，他们报告称褪黑激素在这些惊厥性疾病中没有发挥重要作用[116]。由于越来越多的证据支持褪黑激素的抗惊厥活性，因此需要进行大规模随机双盲试验，以确定褪黑激素作为一种新型抗惊厥药物。此外，据报道，褪黑激素在调节上皮功能以及显著的抗炎和抗凋亡作用中确实起重要作用褪黑激素的作用机制可能与其减少细菌移位和抗细胞凋亡作用有关，因此可以减轻粘膜损伤的程度这一发现表明褪黑激素通过降低肿瘤坏死因子-α（TNF-α）水平在人类炎症性肠病（IBD）中发挥有益作用[119]。除此之外，褪黑激素还可以通过刺激参与抗氧化防御的酶的活性来降低自由基水平[120]。然而，在结肠炎的实验模型中，显示出褪黑激素的短期施用是保护性的，而从长期来看，它对炎性结肠炎的演变产生负面影响。因此，褪黑激素在某些情况下的免疫刺激作用，当长期给予时，例如在炎症性肠病期间，可能会产生负面后果[121]。炎症是对由物理、化学或生物损伤引起的组织损伤的基本反应。神经和内分泌系统可以与免疫系统相互作用以调节其功能。褪黑激素能够通过其神经内分泌作用调节免疫功能;其中其主要作用是通过影响靶细胞以类昼夜节律的方式调节昼夜节律[122]。此外，褪黑激素可以根据光周期调节其他功能，包括调节免疫/炎症反应的光周期振荡;其中白细胞具有褪黑激素特异性受体，包括MT 1/MT 2和核RZR/ROR α受体。这为白细胞对褪黑激素的敏感性提供了分子基础，因此它被认为是一种多效性分子，可以通过不同的特性调节炎症[123]。褪黑激素对免疫系统发挥浓度依赖性作用事实上，增加浓度的褪黑素以剂量依赖性方式诱导T细胞增殖。而在一些实验研究中，发现外源性褪黑激素给药可增加大鼠淋巴细胞的增殖反应，增加自然杀伤细胞的数量[124]。7.褪黑激素作为免疫调节剂和抗炎性一些临床研究报告称，褪黑激素能够通过刺激免疫系统和促进微循环和上皮再生来保护胃肠道粘膜免受损伤[117]。褪黑激素已被证明参与调节细胞和体液免疫。褪黑激素不仅刺激自然杀伤细胞、单核细胞和白细胞的产生，而且改变辅助性T细胞（Th）-1和Th-2的平衡，主要是向Th-1反应，并增加相关细胞因子如白细胞介素（IL）-2、IL-6、IL-12和干扰素-γ的产生褪黑激素对免疫机制的调节功能是季节性的[118]。8.褪黑激素作为生物钟分子根据睡眠障碍的国际分类，延迟睡眠期障碍（DSPD）的特征在于难以在其期望的就寝时间入睡并且不能在早晨的计划时间自发地醒来。延迟性睡眠时相障碍（Delayed sleep phase disorder ）最早被定义为睡眠障碍，描述为由主要睡眠时段的延迟引起的长睡眠起始延迟和晚睡眠起始时间。2005年，Arendt和Skene[125]综述了褪黑激素的作用，特别是作为一种时间生物素分子，其中他们一致认为褪黑激素在人类夜间分泌，因此与睡眠和其他夜间事件相关。褪黑激素分泌的时期被描述为“生物学之夜”。它在哺乳动物中的主要功能是145例如，《生物化学和生物技术科学杂志》2（2015） 139E152“夜”的长度的信息，为组织日长依赖的变化，如生殖能力。外源性褪黑激素在“生物白天”具有急性睡眠诱导和温度降低作用，并且当适当定时时，它将使人类生物钟的相位提前或推迟。诱导的转变足以使患有非24小时睡眠-觉醒障碍的大多数盲人受试者与最近一项研究报道了褪黑素作为时间生物素分子在与昼夜节律系统的异常定时相关的其他睡眠障碍中的成功应用：时差综合征、轮班工作、睡眠相位延迟综合征、老年人的一些睡眠问题。松果体褪黑激素生物合成的调节在很大程度上通过作用于芳烷基胺N-乙酰基转移酶的控制机制来解释，在基因表达水平和/或酶稳定性受磷酸化和与14-3-3蛋白相互作用的影响[126]。此外，已经表明，核孤儿受体（NOR）可以通过结节部（PT）中的褪黑素昼夜节律进行调节，虽然外源性褪黑激素似乎是安全的短期使用（少于3个月），有很少的信息，其长期管理。然而，使用低得多的剂量的褪黑激素是明智的，因为在许多研究中典型剂量（3mg或幸运的是，低剂量（0.3至0.5毫克）的时间生物效应似乎是足够的，而不需要过度的超生理水平。与褪黑激素给药相关的不良副作用包括头痛、头晕、恶心和嗜睡[135]。外源性褪黑素对睡眠的影响是最近一项荟萃分析报告的目标，该报告指出：褪黑激素减少睡眠开始潜伏期，增加睡眠效率和总睡眠时间[136]。 尽管数据的异质性，目前的Meta分析确实为褪黑激素制剂可以改善睡眠质量的概念提供了统计支持，包括睡眠开始潜伏期，睡眠效率和睡眠持续时间。褪黑激素的生理作用与分子生物钟的核心[127]。有充分的证据表明DSPD是由延迟的内源性昼夜节律引起的[128]。与对照组相比，DSPD和睡眠发作失眠症患者的睡眠参数、褪黑激素和核心体温发生了改变[129]。如果核心体温和褪黑激素昼夜节律出现相位延迟，则虽然昼夜节律相位延迟被视为DSPD的主要原因，但仍有一些重要的行为和认知因素需要解决，以提高治疗效果。外源性褪黑激素能够使昼夜节律提前，这表明它将有效治疗内源性DSPS。此外，外源性褪黑激素给药也能够将昼夜节律转移到更理想的时间[130]。在晚上阶段，褪黑激素与最佳的给药时间和更大剂量：（3e 5 mg）给药前4e 8 h内源性褪黑激素和较小剂量（0.3- 0.5毫克）的褪黑激素产生开始前3小时开始在第一个安慰剂对照交叉研究中，褪黑激素在22：00 h（入睡前5h）对8名DSPS男性患者给予5 mg速释剂[131]。与安慰剂组相比，褪黑素组的入睡时间和觉醒时间均提前（P0.01此外，褪黑激素的有益作用已经被证实。在25名DSPS患者中，当更早给予褪黑激素（5 mg）时（褪黑激素起效前5小时至入睡前7小时），证明了这一点[132]。然而，在入睡前1、3和5小时也评估了较低剂量（0.3和 1.0 mg）的褪黑素与先前的研究一致，研究表明，在早晨明亮的时候添加晚上的褪黑激素，9.褪黑激素与心血管疾病许多有害物质和病理机制（如缺血/再灌注、动脉和冠状动脉粥样硬化、高血压和心脏毒性药物）可产生或/和处理自由基，对心脏生理产生有害影响;因此可能导致残疾和死亡[137]。褪黑激素可减轻由心脏缺血/再灌注引起的分子和细胞损伤，其中涉及破坏性自由基。褪黑激素的抗炎和抗氧化特性也涉及对慢性血管疾病动脉粥样硬化的保护。由于褪黑激素的抗氧化特性，已经报道了褪黑激素的施用可以降低由临床使用的药物诱导的高血压和心脏毒性，因此褪黑激素的抗氧化作用实际上是由于褪黑激素与自由基相互作用时产生的代谢物[32]。先前的研究表明，褪黑激素在线粒体水平起作用，这是其细胞保护作用的原因[138]。与此一致，Petrosillo等人报道称，褪黑激素通过防止线粒体功能障碍中涉及的几个参数的改变，防止与心脏缺血再灌注相关的线粒体功能障碍。生物能量学[139]。此外，同一作者证明，褪黑激素治疗显著改善了Langendorff心脏在再灌注时的功能恢复，减少了梗死面积并减少了坏死性损伤。所有这些作用似乎至少部分是由于通过预防心磷脂过氧化来抑制MPTP开放光疗法产生了明显更大的相位提前，这两种疗法是相加的[133]。相移的大小受光刺激的时间、持续时间、亮度和光的波长的影响人类对光的相位响应曲线表明，当光刺激在正常昼夜节律时间（CT）之后立即出现时，昼夜节律的相位提前实现[134]。10.褪黑激素在骨疾病褪黑激素在包括骨代谢在内的许多生理过程中起调节作用[140]。褪黑激素可能通过骨合成代谢以及抗吸收作用影响骨代谢。骨是在细胞与细胞的耦合活动下重塑的连续过程中的结构，146埃及生物多样性和应用科学杂志2（2015） 139E152吸收功能（破骨细胞）和负责新骨形成的细胞（成骨细胞）。两种性别的人在50岁以后，夜间血浆褪黑激素水平显著下降[141]。由于褪黑激素产生减少的时间过程和骨代谢的进展平行进行，表明褪黑激素在骨代谢中可能起作用。它可以通过褪黑激素相关受体和独立作用受体的机制防止骨的过早破坏并促进其恢复[142]。一项研究报告了褪黑激素和RANKL/RANK/ OPG系统（核因子-κ B受体激活剂配体/核因子-κ B受体激活剂/骨促骨生成素）对骨转换的调节作用[143]。褪黑激素通过作用于破骨细胞和成骨细胞直接影响骨，以及通过下调RANK介导的破骨细胞形成和活化间接影响骨，从而调节骨代谢[144]。这一机制引起了对褪黑激素在骨移植手术中、在逆转由于骨质减少和骨质疏松症引起的骨丢失中以及在管理牙周病中的临床用途的讨论。最近，一项体外研究表明，褪黑激素促进缺氧条件下培养的成骨细胞（MC 3 T3-E1细胞）的分化和矿化[145]。结论：褪黑素通过p38 Mapk和Prkd 1信号通路促进低氧条件下MC 3 T3-E1最近发表的一项研究调查了褪黑激素作为一种直接治疗工具的保护作用，与猪骨和对照部位相比，褪黑激素可作为骨刺激剂[150]。此外，已经研究了褪黑激素对兔胫骨修复的潜在有益作用，其中他们报告该作用可能与血管生成和骨密度增加相关[151]。另一位研究者观察到类似的报告，他们观察到褪黑激素的给药可能有利于抑制骨折愈合过程中的自由氧自由基效应和调节抗氧化酶活性[152]。然而，Histing等人研究了褪黑激素的骨折愈合能力在那里他们观察到褪黑激素保护骨免于骨折，这通过骨折后2周和5周的放射学、生物力学、组织形态计量学和蛋白质生物化学分析来证明。研究得出结论，由于骨吸收是骨折愈合期间充分重塑的必要条件，褪黑激素通过下调RANKL介导的破骨细胞活化抑制骨吸收而损害骨折愈合[153]。有趣的是，作为抗骨质疏松症的骨保护疗法，褪黑激素在围绝经期妇女中进行了研究，观察到褪黑激素补充剂耐受性良好;改善了与围绝经期相关的身体症状，并可能恢复骨重塑的不平衡以防止骨丢失。但需要进一步的研究来证明这种影响[154]。氯己定诱导的骨细胞损伤[146]。 其中它们报道了褪黑激素保护成骨细胞，从而暗示褪黑激素作为牙周炎和种植体周围炎治疗中的有前景的药物。虽然研究集中在形态学和病理学变化上，但没有明显的效果来证明这一点，提出了一种分子机制，支持细胞形态发生和生长，减少ROS和超氧化物的产生，将CHX损伤的细胞百分比从坏死/晚期转移到早期凋亡事件，并调节成骨细胞的代谢活性。与此一致，另一项体外研究研究了5-甲氧基乙醇对骨细胞功能的影响，并观察到褪黑激素需要更高的剂量才能产生更好的成骨细胞分化作用，但该高剂量可能具有毒性[147]。骨涎蛋白（BSP）是一种在牙骨质和骨矿化早期表达的矿化结缔组织特异性蛋白，褪黑素通过人BSP中的CRE1和CRE2元件诱导BSP转录，基因启动子[148]。作为与年龄相关的骨丢失的治疗，有初步证据表明，膳食褪黑激素补充剂能够对老年大鼠中与年龄相关的骨丢失发挥有益作用，改善老年骨的微观结构和生物力学特性[149]。研究者对褪黑激素用于骨治疗的新前景进行了研究，其中研究者在兔胫骨上测试褪黑激素移植物代替普鲁卡因骨移植物以加速骨形成。该研究还表明，褪黑激素已被证明能比胶原化猪骨更快地再生兔皮质骨的宽度和长度。11.褪黑激素作为神经调节分子已经证明褪黑激素可以通过改变配体和电压门控离子通道的活性来调节中枢神经系统（CNS）中各种类型神经元的功能[155，156]。褪黑激素对中枢神经元的这些作用是通过激活不同亚型的褪黑激素受体通过不同的细胞内途径介导的。外源性褪黑素可提高脑内Bcl-2和BDNF水平。褪黑激素通过线粒体途径起作用，并阻断细胞色素c溢出到细胞质中，从而防止半胱天冬酶的激活，增加老年大鼠中Bcl-2的细胞含量，从而减少细胞凋亡。此外，褪黑激素调节Bax/Bcl-2复合物，并通过激活促分裂原活化蛋白激酶/细胞外信号调节激酶（MAPK/ERK途径）和抑制神经元细 胞 中 的 应 激 激 酶 JNK 和 p38 MAPK 来 拮 抗 细 胞 凋 亡[157]。褪黑激素及其激活的受体与神经营养因子（包括BDNF）的调节有关。