ملاتونین و بیماری های میتوکندریایی انسان

چکیده

عملکرد ناقص میتوکندریایی یکی از دلایل موثر در بیماری های های گسترده مثل بیماریهای مخرب عصبی, ایسکمی، آسیب های خون رسانی، روند پیری و شک سپتیک است. افزایش رادیکال ازاد افزایش در فعالیت مجموعه تنفسی، افزایش در فعالیت تولیدی میتوکندریایی، افزایش در تولید نیتریک اکسید و نقص در سیستم انتقال الکترون و یا نفوذ پذیری میتوکندریایی از جمله عوامل موثر در نقص عملکرد میتوکندریایی است. ملاتونین، هورمون غده پینه آل، بطور انتخابی توسط میتوکندری جذب می شود و بعنوان یک آنتی اکسیدان قوی عمل می کند و باعث تنظیم عملکرد بیوانرژیک میتوکندری می شود. ملاتونین نفوذ پذیری غشای میتوکندری را افزایش می دهد و محرک آنزیمهای آنتی اکسیدان مثل سوپر اکسید دیسموتاز، گلوتاتیون  پراکسیداز، گلوتاتیون ردوکتاز، و کاتالاز است. همچنین بعنوان مهار کننده ی لیپوکسی ژناز عمل می کند. ملاتونین می تواند باعث مقاومت آسیب اکسیدانی بوسیله ی تعمیر غشاهای میکروزومال شود. همچنین می تواند باعث عقب افتادن پیری و مهار کننده ی بیماری های مخرب عصبی مثل ایسکمی/ آسیب های خون رسانی مجدد، شک سپتیک، دیابت، سرطان و بقیه بیماریهای وابسته به استرس اکسیدانی شود. هدف این تحقیق علاوه بر معرفی ملاتونین ارائه کشفهای اخیر در مورد اثرات کلینیکی بر بیماری های مربوط به نقص عملکرد میتوکندری شامل دیابت، سرطان، بیماریهای دستگاه گوارش و بیماریهای مربوط به عملکرد مغز است.

مقدمه

نسل پیشرفته از گونه های اکسیژنی واکنشگر ros یکی از عوامل سهیم در تنوع گسترده ای از بیماری ها و آسیب های مربوط به افزایش سن است. استرس اکسیداتیو که بوسیله ی این رادیکالهای آزاد القا می شود بعنوان عامل و علت ایجاد سرطان، دیابت ملیتوس، بیماریهای عروقی، بیماریهای مخرب عصبی، بیماریهای نورو فیزیولوژیکی و بیماری عفونی است. میتوکندی بعنوان عامل اصلی تولید کننده های گونه های واکنشگر نیتروژن/ros که هدف غالب عملکردهای آن نتیجه در اسیب گسترده در زنجیره ی تنفسی میتوکندریای می شود در نظر گرفته می شود. ین روند و برخی شرایط دیگر ممکنه باعث بیماریهای میتوکندریایی که گروهی از آسیبها بوجود امده نقص عملکرد میتوکندریای است بشود. بیماریهای میتوکندریایی همچنین بوسیله ی جهشهایی در میتوکندری که موثر در عملکرد میتوکندی است بوجود می اید. جهشها در میتوکندری همچنین بوسیله ی سطح بالایی از استرس اکسیداتیو بوجود می آیند. ملاتونین نقش مهمی در تنظیم هموستاز میتوکندریایی بازی می کند. ملاتونین علاوه بر اینکه یک آنتی اکسیدان قوی است، تولید نیتریک اکسید در را کاهش میدهد و از فعالیتهای بیوانرژیک سلول پشتیبانی می کند. هدف این تحقیق شناخت محصول ملاتونین، متابولیسم، و اثرات کلینیکی در بیماریهای مربوط به نقص عملکرد میتوکندریایی شامل دیابت، سرطان، و بیماریهای مربوط به عملکرد معز است. بیش ازین، مکانیسمی که بوسیله آن ملاتونین می تواند باعث حفظ عصبی در برابر اختلالات مخرب عصبی مربوط به نقص های عملکرد میتوکندری شود بازبینی شد.

Abstract

Mitochondrial dysfunction is one of the main causative factors in a wide variety of complications such as neurodegenerative disorders, ischemia/reperfusion, aging process, and septic shock. Decrease in respiratory complex activity, increase in free radical production, increase in mitochondrial synthase activity, increase in nitric oxide production, and impair in electron transport system and/or mitochondrial permeability are considered as the main factors responsible for mitochondrial dysfunction. Melatonin, the pineal gland hormone, is selectively taken up by mitochondria and acts as a powerful antioxidant, regulating the mitochondrial bioenergetic function. Melatonin increases the permeability of membranes and is the stimulator of antioxidant enzymes including superoxide dismutase, glutathione peroxidase, glutathione reductase, and catalase. It also acts as an inhibitor of lipoxygenase. Melatonin can cause resistance to oxidation damage by fixing the microsomal membranes. Melatonin has been shown to retard aging and inhibit neurodegenerative disorders, ischemia/reperfusion, septic shock, diabetes, cancer, and other complications related to oxidative stress. The purpose of the current study, other than introducing melatonin, was to present the recent findings on clinical effects in diseases related to mitochondrial dysfunction including diabetes, cancer, gastrointestinal diseases, and diseases related to brain function.

INTRODUCTION

Enhanced generation of reactive oxygen species (ROS) is considered as one of the main contributory factors in a wide variety of diseases and age-related degeneration. Oxidative stress induced by these free radicals has been implicated in etiology of cancer, [1,2] diabetes mellitus,[3,4] cardiovascular diseases,[5,6] neurodegenerative diseases,[7,8] neuropsychological disorders,[9,10] and infectious disease.[11,12] Mitochondria are considered as the main source of ROS/reactive nitrogen species (RNS) generators which are the predominant target of their actions, resulting in widespread damage to mitochondrial respiratory chain. This process produces further increase in free radical generation, causing a self-induced vicious cycle.[13,14] This process and some other conditions may cause mitochondrial diseases which are a group of complications caused by mitochondrial dysfunction. Mitochondrial diseases are also caused by mutations in the mitochondria affecting mitochondrial function. Mutations in mitochondria are also facilitated by high level of oxidative stress.[15] Melatonin has been shown to play a crucial role in regulation of mitochondrial homeostasis. Melatonin, in addition to being a powerful antioxidant, decreases nitric oxide (NO) generation in mitochondria and maintains bioenergetic functions of the cell. [16,17] The purpose of the current study was to identify melatonin production, metabolism, and clinical effects in diseases related to mitochondrial dysfunction including diabetes, cancer, and diseases related to brain function. Furthermore, the mechanisms through which melatonin can exert neuroprotection against neurodegenerative disorders related to mitochondrial dysfunctions are reviewed.

چکیده

مقدمه

میتوکندری و تولید رادیکال آزاد در میتوکندری

ملاتونین و محصول استرس اکسیداتیو

اثرات دارویی و درمانی ملاتونین

ملاتونین و سرطان

ملاتونین و بیماری قلبی وعروقی

بیماری ملاتونین و آلزایمر

ملاتونین و چاقی

ملاتونین و دیابت

ملاتونین و اختلال خلقی

ملاتونین و بیماری های دستگاه گوارش

ملاتونین و اختلال بیش فعالی کمبود توجه

ملاتونین و اوتیسم

ایمنی ملاتونین و فعل و انفعالات

بحث

Abstract

INTRODUCTION

MITOCHONDRIA AND FREE RADICAL GENERATION IN MITOCHONDRIA

MELATONIN AND REDUCTION OF OXIDATIVE STRESS

PHARMACOLOGIC AND THERAPEUTIC ASPECTS OF MELATONIN

Melatonin and cancer

Melatonin and cardiovascular disease

Melatonin and Alzheimer's disease

Melatonin and obesity

Melatonin and diabetes mellitus

Melatonin and affective disorder

Melatonin and gastrointestinal diseases

Melatonin and attention-deficit hyperactivity disorder

Melatonin and autism

Melatonin safety and interactions

DISCUSSION