Sekilas Hormon Melatonin

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

http://sciencestage.com/v/12479/melatonin-by-www.biolifestyle.org/en.html

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.