Lexikon der Medizinischen Laboratoriumsdiagnostik
Autoren
M. Bidlingmaier

Melatonin

Melatonin
Synonym(e)
N-(2-[5-Methoxyindol-3-yl]ethyl)acetamid; N-Acetyl-5-Methoxytryptamin
Englischer Begriff
melatonin; N-acetyl-5-methoxy tryptamine
Definition
Biogenes Amin, das in der Zirbeldrüse gebildet wird. Es reguliert den Tag-Nacht-Rhythmus, die Synthese und Sekretion werden durch Licht inhibiert.
Struktur
Biogenes Amin, Stoffwechselprodukt des Tryptophans. Summenformel C13H16N2O2.
Molmasse
232,28 Da.
Synthese – Verteilung – Abbau – Elimination
Melatonin entsteht in der Epiphyse (auch Zirbeldrüse, Pinealorgan) durch enzymatische Umwandlung des Tryptophanabkömmlings Serotonin. Die Umwandlung erfolgt in 2 Schritten, der erste – die Acetylierung des Serotonins – ist geschwindigkeitsbestimmend und wird durch die Serotonin-N-Acetyltransferase katalysiert. Die Expression dieses Enzyms wird genau wie die Freisetzung des entstehenden Melatonins durch Licht gehemmt. Die Hemmung erfolgt beim Menschen indirekt, bei manchen Tieren auch direkt durch Lichteinwirkung auf das Pinealorgan. Zirkulierendes Melatonin wird in der Leber unter Einfluss der Cytochrom-P450-Monooxygenasen metabolisiert. Die Ausscheidung des Metaboliten 6-Hydroxy-Melatonin erfolgt renal zum größten Teil (ca. 70 %) in sulfatierter Form, ein kleinerer Teil wird auch glukuronidiert ausgeschieden.
Halbwertszeit
Wenige Minuten. Nach oraler Gabe von nichtretardierten Produkten ca. 20 Minuten.
Pathophysiologie
Melatonin reguliert über verschiedene Rezeptoren, die hauptsächlich in hypothalamischen Kernen exprimiert sind, verschiedene Aspekte des Tag-Nacht-Rhythmus. Rezeptoren finden sich auch in anderen Organen, so in thermoregulatorischen Zellen des Hirnstamms, zerebralen Blutgefäßen, der Retina, im Gastrointestinaltrakt und auf Zellen des Immunsystems. Die Ausschüttung folgt einer zirkadianen Rhythmik, maximale Konzentrationen werden normalerweise zwischen 2 und 4 Uhr nachts erreicht. Tageslicht – insbesondere kurzwelliges Licht im blauen Spektralbereich – inhibiert die Melatoninausschüttung. Niedrigere Melatoninkonzentrationen sind in Zusammenhang mit Schlafstörungen, aber auch im Alter beschrieben. Melatonin-Rezeptoragonisten werden zur Behandlung der Schlaflosigkeit eingesetzt.
Untersuchungsmaterial
Serum, Plasma – Versand gefroren! Speichel. Urin (zur Bestimmung des Metaboliten Melatoninsulfat (6-Hydroxy-Melatoninsulfat).
Probenstabilität
Blutproben sollten innerhalb von 30 Minuten verarbeitet und eingefroren werden. 2–8 °C 24 Stunden, eingefroren (−20 °C) mindestens 3 Monate. Urin bei 2–8 °C 4 Tage, eingefroren (−20 °C) mehrere Jahre.
Präanalytik
Abnahme unter standardisierten Bedingungen – bei Blut- und Speichelabnahme Einfluss des Lichts beachten.
Analytik
Immunoassays.
Konventionelle Einheit
pg/mL.
Internationale Einheit
pmol/L.
Umrechnungsfaktor zw. konv. u. int. Einheit
1 pg/mL = 4,3 pmol/L.
Referenzbereich
Die Referenzbereiche sind vom verwendeten Assay abhängig. Typischerweise werden Angaben in folgender Größenordnung gemacht:
Serum/Pasma
  • Tagsüber: <30 pg/mL
  • Nachts: 30–150 pg/mL
Speichel
  • Tagsüber: <5 pg/mL
  • Nachts: >10 pg/mL
Urin (6-Hydroxymelatoninsulfat)
  • <50 Jahre: ca. 10–60 μg/24 Stunden
  • >50 Jahre: ca. 10–30 μg/24 Stunden
Indikation
Die klinische Wertigkeit ist umstritten, harte Indikationen für die Melatoninbestimmung gibt es derzeit nicht.
Interpretation
S. Pathophysiologie und Referenzbereich.
Diagnostische Wertigkeit
Die klinische Wertigkeit einer Melatoninbestimmung ist nicht etabliert. In wissenschaftlichen Studien hat sich die Bestimmung des sog. „dim-light melatonin onset“ (DLMO) als wichtigster Marker der Phasenlage des zirkadianen Systems durchgesetzt. Der DLMO liegt unter ungestörten Bedingungen bei regelmäßigem Tag-Nacht-Rhythmus ca. 2–3 Stunden vor der normalen Einschlafzeit. Die Bestimmung erfordert jedoch wiederholte Blutentnahmen unter sehr standardisierten Bedingungen (gedämpftes Licht).
Literatur
Almeida EA de, Di Mascio P, Harumi T, Spence DW, Moscovitch A, Hardeland R, Cardinali DP, Brown GM, Pandi-Perumal SR. Measurement of melatonin in body fluids: standards, protocols and procedures. Childs Nerv Syst 2011;27(6):879-891
Benloucif S, Guico MJ, Reid KJ, Wolfe LF, L’hermite-Balériaux M, Zee PC (2005) Stability of melatonin and temperature as circadian phase markers and their relation to sleep times in humans. J Biol Rhythm 20(2):178–188CrossRef
Fonken LK, Nelson RJ (2014) The effects of light at night on circadian clocks and metabolism. Endocr Rev 35(4):648–670. https://​doi.​org/​10.​1210/​er.​2013-1051CrossRefPubMed