I.
Penemuan
Hormon Melatonin
Hormon melatonin pertama kali didapatkan dari ekstrak
glandula pineal sapi oleh McLord dan Allen pada tahun 1917. Ekstrak dari substansi ini dapat mencerahkan
warna kulit pada katak. Selanjutnya pada tahun 1958, Aaron B. Lerner mengkaji
struktur kimianya dan memberi nama hormon melatonin. Penelitian ini terus
berkembang, hingga pada tahun 1970-an, Lynch et al mempublikasikan adanya pengaruh hormon melatonin dalam
membentuk ritme Circadian pada
manusia.
II.
Sruktur
kimia dan biosintesis hormone melatonin
Hormon melatonin diproduksi oleh pinealosit dalam
kelenjar pineal, yang terletak pada pusat otak, tetapi berada diluar blood-brain barrier. Hormon melatonin
juga terdapat pada retina mata, lensa mata, kulit, traktus . Gastrointestinalis
serta berbagai sel periferal seperti pada sel sumsum tulang, limfosit, dan sel
epithel. Pada sel periferal, konsentrasi hormon melatonin lebih tinggi
dibandingkan dalam darah, namun aktivitasnya tidak diatur oleh mekanisme
fotoperiodik. Hormon melatonin yang
disekresikan dari glandula pineal bersifat sebagai endokrinal, sedangkan dari
organ lain bersifat parakrinal. Organ pada manusia yang memproduksi hormon
melatonin dalam jumlah terbesar adalah kulit. Dalam sel kulit, hormon melatonin
ditemukan bersama produk sampingnya.
Molekul hormon melatonin berupa N-acetyl 5-methoxtryptamine,
dan produk sampingnya berupa N(1)-acetyl-N(2)-formyl-5 methoxykynuramine
(AFMK). Kedua molekul secara alami disintesis dari asam amino triptofan,
melalui sintesis serotonin. Selanjutnya serotonin diubah menjadi melatonin oleh
enzim N-asetiltransferase dan 5-hydroxyindole-O-metil transferase.
Produksi melatonin oleh glandula pineal dipengaruhi
oleh Suprachiasmatic Nuklei (SCN) dari kelenjar Hipothalamus yang menerima
informasi dari retina, terkait dengan pola gelap dan terang pada siklus harian.
Ritme SCN dan produksi melatonin dipengaruhi oleh sinyal cahaya (gelap/terang).
Sinyal cahaya mencapai SCN melalui sel ganglion fotosensitif retinal berupa non image forming yang berkeliling
melalui traktus retinohipothalamus (RHT) dan berperan sebagai fotoreseptor. Sel
ganglion ini berbeda dengan sel
fotosensitif yang pada umumnya berupa image forming, yaitu sel batang dan sel
konus pada retina. Sel ganglion non image
forming menyusun 2 % dari total sel ganglion fotosensitif retinal pada
manusia dan mengekspresikan fotopigmen melanopsin. Sensitivitas melanopsin
sinergi dengan vitamin A dalam hal fotopigmen dengan puncak sensitivitas pada
panjang gelombang 484 nm (warna biru terang). Aktivitas fotoperiodik ini
menghasilkan produk berupa ambang gelap dan terang yang spesifik untuk
menginduksi signal neural dan endokrinal yang mengatur perilaku dan fisiologi
ritme circadian. Melatonin
disekresikan dalam kondisi kekurangan cahaya, sehingga tingkat sirkulasi hormon
melatonin beragam dalam setiap siklus harian
Melatonin juga disintesis oleh beberapa jenis tanaman,
antara lain padi. Berdasarkan hasil penelitian, melatonin dari tumbuhan alami
yang dicerna menunjukkan kemampuan untuk menemukan dan bergabung dengan hormone
melatonin dalam otak mamalia pada binding site.
III.
Fungsi hormon
melatonin
Hormon melatonin berperan penting dalan pengaturan
ritme Circadian, sistem immune, dan
sebagai antioksidan.
A. Ritme Circadian
Signal hormon melatonin membentuk sistem yang mengatur
siklus bangun dan tidur. Secara kimiawi, hormon melatonin menyebabkan rasa
kantuk dan menurunkan suhu tubuh. Mekanisme ini bekerjasama dengan komponen
parakrin dari sistem saraf pusat, khususnya SCN, dalam mengatur siklus harian.
Produksi melatonin oleh glandula pineal dihambat oleh cahaya dan diinduksi oleh
gelap (tanpa cahaya), sehingga hormon melatonin sering disebut sebagai darkness hormone. Hormon ini aktif di
sore hari, dan disebut sebagai Dim Light
Melatonin Onset (DLMO). Sekresi melatonin dan konsentrasinya didalam darah
paling tinggi pada tengah malam, kemudian menurun secara gradual pada setiap
jamnya. Variasi konsentrasi melatonin berbeda pada setiap individu, berdasarkan
Chronotype-nya. Perlakuan over eluminasi
dapat mengurangi konsentrasi melatonin
secara signifikan. Cahaya biru bersifat supresif terhadap melatonin. Perlakuan
dengan menggunakan google penghalang
warna biru dapat mencegah penurunan hormon melatonin dan memberikan efek lebih
cepat tidur dalam waktu yang lebih lama.
B.
Sistem immun
Efek immunologis yang positif ditunjukkan oleh adanya
afinitas reseptor melatonin yang tinggi, yaitu MT1 dan MT2 yang diekspresikan
dalam sel immunokompeten. Melatonin mempunyai kemampuan untuk meningkatkan
produksi sitokin sebagai pertahanan dari immunodefisiensi. Melatonin juga
berperan dalam melawan penyakit akibat infeksi, baik yang disebabkan oleh virus
maupun bakteri. Melatonin endogenous dan limfosit manusia saling berinteraksi
dalam produksi Interleukin-2 (IL-2) dan
ekspresi reseptor IL-2.. Hal ini menunjukkan hormon melatonin terlibat dalam
mekanisme limfosit T untuk melawan antigen. Pada saat bergabung dengan kalsium,
melatonin berperan sebagai immunostimulator.
C.
Antioksidan
Hormon melatonin merupakan molekul antioksidan yang
kuat. Penelitian tentang ini berkembang sejak tahun 1993. Melatonin sebagai
antioksidan memungkinkan pergerakan melalui membrane sel dan blood brain barrier. Melatonin sebagai ‘pembersih’
ion OH-,
O2- dan NO mempunyai mekanisme yang berbeda dengan
antioksidan yang lain. Melatonin tidak mengalami siklus redoks, yaitu kemampuan
suatu molekul untuk mengalami oksidasi dan reduksi secara berulang-ulang. Melatonin
setelah mengoksidasi, tidak dapat direduksi kembali ke bentuk awal, sebab
melatonin yang bereaksi dengan radikal bebas membentuk metabolit yang stabil,
sehingga disebut sebagai antioksidan terminal. Metabolit pertama yang
dihasilkan dalam Melatonin Antioxidant Pathtway (MAP) adalah AFMK dan mengekskresikan
6-hidroxymelatonin sulfat. Molekul AFMK mampu menetralisasi 10 ROS/RNS (Rective Oxygen Species/Reactive Nitrogen
Species) yang dapat menyebabakan luka pada otak. Pembentukan metabolit
dalam proses MAP akan terus berlangsung hingga didapatkan metabolit kuartener
dan prosenya secara keseluruhan disebut sebagai Free Radical Scavenging Cascade. Melatonin mampu melindungai
kerusakan DNA nuklear dan DNA mitokondrial dari beberapa karsinogen.dengan cara
menghentikan mekanisme yang dapat menyebabkan kanker, yaitu menghalangi sekresi
hormon yang dapat memacu pertumbuhan sel kanker.
Daftar Pustaka
Arendt J. Melatonin, circadian rhythms and sleep. New
Engl J Med; 2000;343(15):1114-1116.
Boutin J, Audinot V, Ferry G,
Delagrange P (2005). "Molecular tools to study melatonin pathways and
actions". Trends Pharmacol Sci 26 (8): 412–9
Jamie M. Zeitzer, et al., Journal of Physiology. Sensitivity of the human circadian pacemaker
to nocturnal light: Melatonin phase resetting and suppression (2000), 526.3,
pp. 695.
Savvidou, O. Official journal of Hellenic
Association of Orthopaedic Surgery and Traumatology . Melatonin The hormone of pineal gland and its relation to circadian
rhythms and idiopathic scoliosis.(2006) , Vol : 57.
