Melatonina - (Hormônio do sono)

A Melatonina é uma hormônio produzido pela glândula pineal, que tem o tamanho de uma pequena ervilha e situa-se no centro do cérebro. A secreção da Melatonina produz-se durante a noite em resposta à escuridão.

• É sabido que a melatonina também influencia no sistema genital e nos receptores do hormônio estrógeno, ajudando a prevenir câncer de mama. Alterações nas taxas desse hormônio, porém, podem levar a distúrbios de ovulação e fertilidade. Seu excesso pode ser sinal de síndrome dos ovários policísticos e tumores no sistema genital feminino, merecendo atenção redobrada.

A melatonina (N-acetil-5-metoxitriptamina) é um hormônio produzido por diversos animais e plantas . Em animais superiores, é o produto de secreção da glândula pineal. Quimicamente, é uma indolamina sintetizada a partir do triptofano (aminoácido essencial encontrado nas proteínas) e, devido ao seu caráter anfifílico, pode atravessar facilmente as membranas celulares por difusão. Em consequência, a melatonina não é armazenada no interior do pinealócito e é imediatamente liberada dentro dos capilares sanguíneos que irrigam a glândula pineal após a sua formação. Assim, a secreção de melatonina depende de sua síntese, que é catalisada por quatro enzimas distintas: triptofano hidroxilase (TPH), descarboxilase de L-aminoácidos aromáticos, N-acetiltransferase (NAT) e hidroxi-indol-O-metiltransferase (HIOMT). 

• A glândula pineal participa na organização temporal dos ritmos biológicos, atuando como mediadora entre o ciclo claro/escuro ambiental e os processos regulatórios fisiológicos, incluindo a regulação endócrina da reprodução, a regulação dos ciclos de atividade-repouso e sono/vigília assim como a regulação do sistema imunológico, entre outros.

Em humanos, a melatonina tem sua principal função em regular o sono; ou seja, em um ambiente escuro e calmo, os níveis de melatonina do organismo aumentam, causando o sono. Por isso é importante eliminar do ambiente quaisquer fontes de som, luz, aroma, ou calor que possam acelerar o metabolismo e impedir o sono, mesmo que não percebamos. Outra função atribuída à melatonina é a de antioxidante, agindo na recuperação de células epiteliais expostas a radiação ultravioleta e, através da administração suplementar, ajudando na recuperação de neurônios afetados pela doença de Alzheimer e por episódios de isquemia (como os resultantes de acidentes vasculares cerebrais) o como add-on do tratamento para a epilepsia .

• O desenvolvimento biológico e a manutenção da população celular de um tecido são regulados por um processo de morte programada denominado apoptose, responsável pela eliminação de células senescentes ou indesejáveis. Este fenômeno foi primeiramente descrito por Kerr et al. (1972)1. Ele é essencial na proliferação e na diferenciação, bem como na sobrevida de células em processos de organogênese, hematopoiese, reposição tecidual, atrofia de órgãos e metamorfose, resposta inflamatória e eliminação de células após dano por agentes genotóxicos. 

No processo de apoptose, as células são induzidas à morte pela ativação de um sistema de morte celular geneticamente e bioquimicamente regulado, envolvendo a participação de moléculas pró-apoptóticas (Fas, Fas-L, Bax, Caspases 2, 3, 6, 7, 8 e 9) capazes de provocar drásticas alterações morfológicas e funcionais. Por outro lado, este processo pode ser inibido pela ativação de moléculas antiapoptóticas (Bcl-2, FLIP) que bloqueiam o surgimento e a evolução destas alterações celulares. Assim, a homeostase (equilíbrio estrutural e funcional essencial para sobrevivência de uma população celular) depende do balanço entre a ativação de moléculas pró e anti-apoptóticas.Quando desregulada, a apoptose pode contribuir para o aparecimento de várias doenças neoplásicas, autoimunes e neurodegenerativas. Deste modo, os avanços no entendimento, controle e combate destas doenças devem-se, em grande parte, aos estudos de morte celular.

• Diversos agentes indutores e inibidores de apoptose são reconhecidos como armas potenciais no combate a doenças relacionadas a distúrbios de proliferação e morte celular, sendo que dentre eles salientamos os hormônios esteroides e não esteróides. Os hormônios esteroides podem apresentar tanto atividade pró-apoptótica quanto antiapoptótica. A melatonina, hormônio não esteroide (indolamina) produzido na glândula pineal, influencia a regulação do sistema neuroendócrino, o controle do ritmo circadiano de diversos processos fisiológicos e, também, o sistema anti-apoptótico em diversos tecidos de vertebrados induzidos à morte celular. Entretanto, o mecanismo pelo qual ela exerce este efeito inibitório na morte celular ainda permanece pouco esclarecido. Esta revisão sumariza inicialmente o processo e as vias apoptóticas e a atividade antiapoptótica da melatonina através da inibição das vias apoptóticas e a ativação das vias de sobrevivência.

Apoptose:

• A manutenção da integridade e homeostase de organismos multicelulares requer a atuação perfeita de diversos mecanismos celulares e moleculares envolvidos, por exemplo, na morte celular programada. Neste processo, a população celular é rigorosamente controlada por fatores genéticos e bioquímicos, responsáveis pela ativação de moléculas pró-apoptóticas específicas. A ativação destas moléculas sinalizadoras de morte celular provoca típicas alterações morfológicas e ultraestruturais do processo de apoptose: retração celular, perda de aderência à matriz extracelular e a células vizinhas, condensação da cromatina, fragmentação internucleossômica do DNA e formação de brotos citoplasmáticos denominados corpos apoptóticos. Neste processo, a membrana plasmática celular permanece íntegra, mas sofre alterações estruturais, como a distribuição de fosfatidilserina na camada externa da membrana, que é um sinalizador para o reconhecimento pelos fagócitos. Deste modo, a célula morta é rapidamente removida sem que haja extravasamento do conteúdo citoplasmático, evitando assim uma resposta inflamatória intensa.

Em geral, a resposta inflamatória está presente na necrose, tipo de morte celular morfológica e bioquimicamente distinta da apoptose, em que a injúria à célula provoca aumento de volume, agregação de cromatina, desorganização do citoplasma e perda da integridade da membrana plasmática. Consequentemente ocorre extravasamento de conteúdo citoplasmático, causando danos às células vizinhas e reação inflamatória local.

Indutores e inibidores de apoptose:

• Diversos fatores são capazes de induzir o processo de apoptose através da ativação de moléculas pró-apoptóticas, dentre eles, lesão do DNA (causada por radiação ionizante ou por agentes quimioterápicos), privação de fatores de crescimento e nutrientes, choque térmico e acúmulo intracelular de reativos tóxicos de oxigênio.

Os inibidores da apoptose atuam modulando a ativação de moléculas antiapoptóticas. Dentre eles destacam-se fatores de matriz extracelular, zinco, alguns aminoácidos e hormônios esteroides e não esteroides.

Caspases: moléculas efetoras da morte celular

• As alterações morfológicas observadas em células em apoptose são resultado final da ativação de enzimas específicas denominadas caspases. Estas enzimas modulam o processo apoptótico e servem como marcadores primários em ensaios de apoptose antes mesmo que os sinais morfológicos estejam evidentes. Essas enzimas são responsáveis pela clivagem de substratos que contenham resíduos de ácido aspártico, como a enzima poli-ADP-ribose-polimerase, proteínas reguladoras de ciclo celular, proteínas estruturais, como laminina e actina, dentre outras. Em humanos são reconhecidos mais de 14 tipos de caspases, mas parte delas tem propriedade pró-apoptótica. Caspases-1, 4 e 5, por exemplo, são reconhecidamente importantes no processo inflamatório, enquanto caspases-2, 3 e 10 são predominantemente (se não exclusivamente) envolvidas na apoptose.

Dependendo do evento em que participam no processo de apoptose, as caspases podem ser denominadas iniciadoras (caspases 8 e 10) ou executoras (caspases 3 e 7). Estudos genéticos mostram que a apoptose como qualquer outro processo metabólico pode ser interrompida por mutação. Em camundongos, por exemplo, a deleção ou mutação do gene que codifica a proteína Mrad, que tem papel fundamental no reparo do DNA e controle do ciclo celular, resulta na abolição do processo de morte celular programada, com o aparecimento de tumores de pele.

N-[2-(5-metoxi-1H-indolo-3-ilo)etilo]

etanamida

Vias de ativação da apoptose:

• A apoptose pode ser deflagrada por estímulos externos por meio da ativação de receptores específicos presentes na superfície celular (via extrínseca ou via de receptor de morte celular), chamados de receptores de morte, ou pelo estresse intracelular (via intrínseca ou mitocondrial). Ambas as vias culminam com a ativação de caspases que levam à morte celular.

A via extrínseca é responsável pela eliminação de células indesejadas durante o desenvolvimento, maturação do sistema imune e remoção de tumores mediada por imunidade (imunovigilância)17. Esta via é desencadeada pela interação de ligantes específicos a grupo de receptores cognatos pertencentes à família do fator de necrose tumoral (TNF), capazes de provocar a ativação caspase-3 e, consequentemente morte celular.

• O receptor Fas (CD95/APO-1), molécula de superfície celular de 45 kDa pertencente à família do TNF, tem-se tornado paradigma para estudos da via extrínseca da apoptose. Seu ligante (Fas-L/ CD178) é uma proteína de 37 kDa pertencente à superfamília dos TNFs. O Fas e Fas-L estão envolvidos no processo de morte celular, após a interação do Fas-L na superfície da célula, com o receptor Fas, há formação de agregados na forma de trímeros, que se ligam à proteína adaptadora FADD (Fas associated death domain) presente no citoplasma. Este complexo molecular se liga à pró-caspase-8, resultando na formação do complexo DISC (Death Inducing Signalling Complex), onde ocorre a ativação (dimerização/clivagem) da pró-caspase-8, resultando na ativação da caspase-3 efetora, o que culmina na morte celular.

A via intrínseca é ativada por estresse intracelular ou extracelular, como privação de fatores de crescimento, danos no DNA, hipóxia, dentre outros. Em resposta a estes fatores, a mitocôndria sofre modificações de potencial de membrana interna, de permeabilidade de membrana e aumento de densidade de matriz. Além disso, alguns autores relatam que estas organelas assumem distribuição perinuclear durante este processo24. Estas alterações mitocondriais podem ser cruciais para o disparo da morte, podendo facilitar a translocação de proteínas mitocondriais, bloqueio na síntese de ATP e aumento na produção de espécies reativas de oxigênio, que leva à oxidação de lipídios, proteínas e ácidos nucléicos, além de contribuir para a ativação de caspases-9 e 3. O desarranjo mitocondrial também pode facilitar a liberação de citocromo C para o citoplasma, onde o mesmo forma complexo com o fator de ativação associado à apoptose-1 (APAF-1) e caspase-9, o chamado apoptossomo, que promove a clivagem da pró-caspase-9, liberando a caspase-9 ativa, que é capaz de ativar a caspase-3 e provocar a apoptose.

• Deve-se mencionar que em ambas as vias, a ativação da caspase-3 é o ponto crucial e irreversível do fenômeno de morte celular, ou seja, neste estágio não há mecanismos que possam reverter a apoptose.

Inibidores da ativação de caspases na apoptose:

• O recrutamento e ativação da pró-caspase-8 são regulados por moléculas como o FLIP (FLICE-like inhibitory protein), homólogo da caspase-8 com diferenças importantes, como a falta de um resíduo catalítico, que o torna incapaz de exercer atividade proteolítica.

Há desacordo na literatura quanto à propriedade pró ou antiapoptótica de FLIP. Estudos mostram que quando presente em baixos níveis (em células normais), FLIP aumenta a ativação de caspase-8, porém quando super expresso (níveis elevados da proteína) em células tumorais compete com caspase-8 pelo sítio de ligação do complexo Fas-FADD e inibem a apoptose.

• Deve-se mencionar que algumas proteínas da família Bcl-2 também modulam a ativação de caspases, sejam inibindo a ativação destas proteases, como Bcl-2, Bcl-xl, Bcl-w, sejam promovendo apoptose, como Bax, Bax, Bid, Bak e Bcl-xs.

A proteína Bcl-2, por exemplo, inibe a liberação de citocromo C pelas mitocôndrias e assim, evita a morte da célula. Entretanto, ainda que esteja bem documentado o papel antiapoptótico destas proteínas, pouco se sabe acerca do mecanismo exato pelo qual Bcl-2 e os outros membros desta família podem atuar neste processo.

Melatonina:

• A melatonina (N-acetil-5-metoxitriptamina) já é usada na prática clínica há muitos anos, sendo segura e bem tolerada mesmo em doses elevadas atravessando facilmente a barreira hemato-encefálica. Além de ser usada para aumentar a eficiência do sono, tratar o jet lag, melhorar o sistema cardiovascular, como droga antienvelhecimento, suplemento dietético ou ainda como proteção ao aparecimento de tumores existem evidências de que pode exercer atividade controladora do processo de morte celular atuando na apoptose.

Ação da melatonina na apoptose:

• Diversos estudos mostram que a melatonina apresenta ação tanto na via extrínseca, ao modular a expressão dos receptores de morte, quanto na via intrínseca ao eliminar radicais oxidantes do citoplasma que podem ser gerados pela mitocôndria.

Alguns autores de estudos mostram ação antiapoptótica da melatonina em diferentes órgãos, como timo, rim, cérebro e fígado e, atribuem isso principalmente a suas propriedades antioxidantes ao eliminar radicais hidroxila (OH-), peroxila (ROO-), superóxidos 4 e a oxidação da cardiolipina nas mitocôndrias 35. Na glândula lacrimal de hamsters, este hormônio previne o dano celular causado por acúmulo de porfirinas, por sua capacidade de diminuir a síntese de RNAm de aminolevulinato sintetase, enzima envolvida na produção de porfirinas, bem como por aumentar os níveis de RNAm de enzimas antioxidantes como manganês superóxido-desmutase (Mn-SOD) e cobre-zinco superóxido-desmutase (Cu-Zn-SOD). A glutationa peroxidase, outra enzima de grande importância para a eliminação de radicais livres do organismo, também sofre aumento em sua síntese em cérebro de ratos tratados com melatonina, comprovando que este hormônio também exerce ação sobre outras enzimas protetoras contra reativos tóxicos. A melatonina ainda é capaz de exercer atividade antioxidante ao regular negativamente os níveis de óxido nítrico sintetase, envolvida na síntese de óxido nítrico, como observado em ratos submetidos à injúria isquêmica cerebral e tratados com este hormônio.

• Alguns autores referem que com a diminuição dos níveis de melatonina com a idade, haveria inibição do gene SIRTI que regula o ritmo circadiano, levando à desregulação deste, com inibição da apoptose, e aumento na susceptibilidade a tumores.

Em outro estudo envolvendo o sistema nervos central (SNC), Lima et al. observaram que administração de melatonina a ratos pinealectomizados induzidos à epilepsia com pilocarpina, provocou redução do número de células TUNEL-positivas em várias áreas límbicas do SNC. Este fato indica efeito neuro-protetor deste hormônio durante o estado epilético, podendo ser utilizado como adjuvante na terapia anticonvulsivante. Wang refere que a ação à melatonina atuaria na prevenção de doenças neurodegenerativas pela inibição da via intrínseca da apoptose e da ativação de vias de sobrevivência.

• A modulação de elementos imunológicos também é um mecanismo pelo qual a melatonina pode inibir a apoptose, induzindo a liberação de citocinas como a interleucina (IL)-4. Alguns autores mostraram que a melatonina é capaz de evitar a morte celular de progenitores hematopoiéticos após tratamento quimioterápico tanto in vivo quanto in vitro e, este efeito é mediado por células T tipo Th2, que são estimuladas por este hormônio a liberar IL-4, que induz a ativação de células estromais. Estas, por sua vez, passam a liberar fator estimulador de colônia de granulócito-macrófago (GM-CSF), aumentando assim o número de unidades formadoras de colônia de granulócito-macrófago (GM-CFU). No entanto, é importante observar que este efeito só ocorre com precursores da linhagem GM-CFU. Outros estudos evidenciaram que a melatonina não é capaz de influenciar no crescimento de tumores e no surgimento de metástases, porém, quando usada como adjuvante no tratamento de câncer tem bons resultados no controle da doença.

A melatonina pode ainda interagir com receptores nucleares e exercer ação genômica direta, alterando a expressão de genes de apoptose, e assim inibir a morte celular.

• Em cultura, a melatonina inibe a proliferação de células de câncer de mama humanas (MCF-7), induzindo uma parada no ciclo celular dependente de um aumento da expressão da p21WAF1 proteína, que é mediado pela via p, desequilibrando o processo entre mitose e apoptose. Já em timócitos tratados com dexametasona, foi observado que a administração de melatonina foi capaz de reverter o processo apoptótico provocado pelo glicocorticoide, reduzindo a fragmentação de DNA e os níveis de Bax (proteína pró-apoptótica e do RNAm do Bax). Nesse sentido trabalhos mostram que a melatonina tem a capacidade de reduzir a atividade das caspases-9 e 3 induzidas pelo aumento da concentração de cálcio citoplasmático em leucócitos humanos, devido à ativação da Bax com liberação do citocromo C, levando à redução da atividade apoptótica.

Conforme já mencionado, a ação antiapoptótica da melatonina também tem sido relatada nos tecidos nervoso e rena, neste caso, o tratamento com o hormônio provoca queda nos níveis expressão das proteínas Fas, Fas-L e p-53 acompanhada de aumento na expressão de Bcl-211. Todavia, os mecanismos envolvidos no controle da expressividade destes genes bem como o final da cascata de apoptose (caspase-3-clivada) precisam ser mais investigados.

• Considerando a importância do fenômeno de apoptose em diversas afecções proliferativas, como a neoplasia, e outras evidências da ação da melatonina no processo apoptótico, estas informações são importantes para formulação de futuras terapias para a prática clínica.

As necessidades individuais variam significativamente: 1 à 3 mg são suficiente geralmente para induzir o sono. Se o usuário tem um pouco de dificuldade para acordar no dia seguinte, é porque tomou mais que o necessário.