수면을 위한 멜라토닌: 작용 원리, 부작용

멜라토닌은 송과선에서 생성되어 일주기 리듬을 조절하는 호르몬입니다. 동물에서 추출하거나 인공적으로 제조합니다.

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멜라토닌은 어떻게 작용하나요?

일부 과학적 증거에 따르면 멜라토닌은 장거리 비행의 영향을 최소화하는 데 유용할 수 있으며, 특히 동쪽으로 여행하거나 2~5개 이상의 시간대를 건너는 사람들에게 효과적일 수 있습니다(시차 증후군의 예방 및 치료에 있어서 멜라토닌의 역할에 대한 Cochrane Central Register of Controlled Trials 초록 참조).

표준 용량은 정해져 있지 않지만, 여행 당일 취침 1시간 전에 0.5~5mg을 경구 복용하고, 도착 후 밤에 2~4mg을 복용하는 것이 일반적입니다. 신경정신과 질환(예: 발달 장애)이 있는 성인과 소아에게 멜라토닌을 수면 촉진제로 사용하는 것을 뒷받침하는 근거는 부족합니다.

멜라토닌의 항산화 효과

멜라토닌의 생리학적 효과는 20년 넘게 동물을 대상으로 연구되어 왔습니다. 최근 몇 년 동안 인체에서 이 호르몬의 합성, 조절 및 기능 기전에 대한 연구가 시작되었습니다. 멜라토닌은 화학 구조상 인돌이며, 주로 송과선에서 트립토판으로부터 생성됩니다. 송과선에서 멜라토닌이 생성되는 리듬은 일주기적입니다. 혈액 내 멜라토닌 농도는 저녁에 증가하기 시작하여 자정에 최대치에 도달한 후 점차 감소하여 아침에 최소치에 도달합니다.

세포막 수용체를 통해 매개되는 멜라토닌의 생체리듬적 효과와는 달리, 이 호르몬의 항산화 특성은 수용체를 통해 매개되지 않습니다. 시험관 내 실험에서 가장 활성이 높은 자유 라디칼 중 하나인 OH의 존재를 확인하는 방법을 사용한 결과, 멜라토닌은 글루타치온이나 만니톨과 같은 강력한 세포 내 항산화제보다 OH 불활성화 측면에서 유의미하게 더 강력한 활성을 나타냄을 확인했습니다. 또한, 멜라토닌은 잘 알려진 항산화제인 비타민 E보다 퍼옥실 라디칼 ROO에 대해 더 강력한 항산화 활성을 나타냄이 시험관 내 실험에서 입증되었습니다. 이온화 방사선 노출로 인한 자유 라디칼 손상에 대한 외인성 멜라토닌의 보호 효과는 시험관 내 인간 백혈구에서 입증되었습니다.

세포 증식 활성 연구 과정에서 멜라토닌이 DNA 보호제로서 우선적인 역할을 한다는 것을 간접적으로 시사하는 흥미로운 사실이 밝혀졌습니다. 밝혀진 현상은 항산화 보호 기전에서 내인성 멜라토닌이 주도적인 역할을 한다는 것을 시사합니다.

거대분자를 산화 스트레스로부터 보호하는 멜라토닌의 역할은 핵 DNA에만 국한되지 않습니다. 한 실험에서 자유 라디칼이 조직에 미치는 손상의 영향을 연구한 결과, 수정체 변성(흐림) 발생을 예방하는 데 매우 효과적임이 밝혀졌습니다. 더욱이, 이 호르몬의 단백질 보호 효과는 가장 강력한 내인성 항산화제 중 하나인 글루타티온의 효과와 유사합니다. 따라서 멜라토닌은 단백질에 대한 자유 라디칼 손상과 관련하여 보호 효과도 가지고 있습니다.

물론, 이 호르몬이 지질 과산화(LPO) 과정을 방해하는 역할을 보여주는 연구들은 매우 흥미롭습니다. 최근까지 비타민 E(α-토코페롤)는 가장 강력한 지질 항산화제 중 하나로 여겨졌습니다. 비타민 E와 멜라토닌의 효과를 비교하는 시험관내 및 생체내 실험 결과, 멜라토닌은 비타민 E보다 ROO 불활성화 측면에서 2배 더 활성이 높은 것으로 나타났습니다. 저자들은 또한 이 호르몬의 높은 항산화 효과는 멜라토닌이 ROO'를 불활성화하여 지질 과산화 과정을 방해하는 능력만으로 설명할 수 없으며, LPO 과정의 개시제 중 하나인 OH 라디칼의 불활성화도 포함한다고 지적했습니다.

호르몬 자체의 높은 항산화 활성 외에도, 시험관 실험에 따르면 간에서 대사되는 동안 형성되는 대사산물인 6-하이드록시멜라토닌이 M보다 LPO에 대해 훨씬 더 두드러진 항산화 효과를 갖는 것으로 나타났습니다. 결과적으로 신체에서 자유 라디칼 손상에 대한 보호 메커니즘에는 호르몬 자체의 효과뿐만 아니라 적어도 하나의 대사산물이 포함됩니다.

박테리아가 인체에 독성 영향을 미치는 요인 중 하나는 박테리아 리포폴리사카라이드에 의한 LPO 과정 자극입니다. 동물 실험 결과, 이 호르몬이 박테리아 리포폴리사카라이드에 의해 유발되는 산화 스트레스로부터 보호하는 데 높은 효능을 나타냈습니다. 이 연구의 저자들은 이 호르몬의 항산화 효과가 특정 유형의 세포나 조직에만 국한되지 않고 유기체 전반에 걸쳐 작용한다고 강조합니다.

멜라토닌 자체가 항산화 작용을 한다는 사실 외에도, 환원된 글루타티온을 산화된 형태로 전환하는 데 관여하는 글루타티온 퍼옥시다제를 자극할 수 있습니다. 이 반응에서, 매우 독성이 강한 OH 라디칼 생성을 활성화하는 H₂O₂ 분자가 물 분자로 전환되고, 산소 이온이 글루타티온에 결합하여 산화된 글루타티온을 형성합니다. 또한, 멜라토닌은 NO 라디칼 생성 과정을 활성화하는 효소(산화질소 합성효소)를 억제할 수 있는 것으로 밝혀졌습니다.

위에서 언급한 멜라토닌의 효과들은 멜라토닌을 가장 강력한 내인성 항산화제 중 하나로 간주하게 합니다. 더욱이, 특정 세포 구조에만 존재하는 대부분의 다른 세포 내 항산화제와는 달리, 멜라토닌의 존재와 항산화 활성은 핵을 포함한 모든 세포 구조에서 결정됩니다. 이는 멜라토닌의 항산화 작용이 보편성을 지니며, 이는 앞서 언급한 DNA, 단백질, 지질에 대한 자유 라디칼 손상 보호 효과를 보여주는 실험 결과에서도 확인됩니다. 멜라토닌의 항산화 효과는 세포막 수용체를 통해 매개되지 않기 때문에, 멜라토닌은 수용체가 있는 세포뿐만 아니라 인체의 모든 세포에서 자유 라디칼 생성 과정에 영향을 미칠 수 있습니다.

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멜라토닌의 부작용

졸음, 두통, 일시적인 우울증 증상이 나타날 수 있습니다. 멜라토닌은 우울증을 악화시킬 수도 있습니다. 동물 신경 조직에서 추출한 약물로 인한 프리온 감염은 이론적으로 위험 요인입니다.

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