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Producción de melatonina: ¿requiere la noche o simplemente la oscuridad total?

Producción de melatonina: ¿requiere la noche o simplemente la oscuridad total?


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¿La melatonina se produce correctamente durante el sueño diurno en plena oscuridad? ¿O solo requiere dormir por la noche?

Además, ¿qué otras implicaciones biológicas existen, si las hay, para dormir durante el día? La producción de melatonina es la única implicación biológica que pude encontrar hasta ahora.


El pensamiento inmediato que me vino a la mente fue la relación entre la melatonina y la serotonina. Porque ambas hormonas tienen una función relacionada con el sueño. Leí que ambos son sensibles a la luz. La melatonina es producida por la glándula pineal en el cerebro, mientras que la serotonina se encuentra en el intestino y el SNC.

La dependencia de la luz (Wikipedia) de la melatonina se explica aquí donde dicen que la luz azul produce más melatonina y la longitud de onda de la luz <530 nm tendrá efecto en la producción de melatonina. Si la intensidad de la luz es mayor, no se producirá melatonina. Entonces, lo que dicen es que si hay oscuridad (artificial) o un ambiente de luz tenue, esta hormona se producirá e inducirá el sueño. Casi en todas partes explican la melatonina cuya producción es sensible a la luz.

(Pero incluso por la tarde, cuando hay luz brillante, algunos de nosotros sentimos sueño, lo que se debe principalmente a la serotonina liberada después de una comida copiosa que se produce a partir del triptófano. Esto afectará nuevamente el sueño. Es obvio que sin comida no podemos dormir en Por lo tanto, la serotonina y la melatonina están interrelacionadas como se explica aquí Link1 y Link2).


Ciertamente no exigir oscuridad total. A menudo he dormido bastante tranquilamente con la lámpara de lectura encendida toda la noche, y los niños que tienen miedo a la oscuridad lo hacen habitualmente. Sin embargo, la oscuridad total puede PROMOVER la liberación de melatonina.


En la interminable oscuridad del invierno, nuestros cerebros están demasiado confundidos para permanecer despiertos

Hay una razón científica por la que ha estado tan cansado últimamente.

Durante el invierno, los residentes de la ciudad alpina de Rattenberg, Austria, tienen suerte si reciben diez minutos de luz solar al día. En 2015, los funcionarios de la ciudad consiguieron que la Unión Europea los ayudara a instalar espejos por valor de millones de dólares para reflejar la luz del sol de las áreas vecinas en la suya, todo en un intento de evitar que los residentes más jóvenes huyeran de la oscuridad interminable de la ciudad del valle. En 2013, la ciudad noruega de Rjukan, que se queda sin sol durante seis meses al año, hizo lo mismo en un esfuerzo por hacer más felices y productivos a sus habitantes. en un esfuerzo por hacer más felices y productivos a sus habitantes.

La vida sin luz es enorme, triste, fastidiosa, y hay mucho que una ciudad puede soportar.

Si estas ciudades están gastando millones en espejos gigantes, no debería sentirse culpable por comprarse una lámpara feliz. La oscuridad afecta el estado de ánimo y la resistencia de todos los humanos porque nuestra biología interviene junto con la luz. Como tal, la luz juega un papel importante en impulsar nuestro deseo de dormir, y en las partes más oscuras del mundo, ese impulso se intensifica.

Dos factores principales controlan nuestro ritmo circadiano, el reloj biológico interno que determina cuándo te despiertas y tienes sueño. El primero es el nivel corporal de una molécula llamada adenosina, que aumenta mientras estás despierto hasta que alcanza un cierto máximo, momento en el que comienza a disminuir, volviéndote hacia la necesidad de dormir. El otro factor es la cantidad de luz a la que estás expuesto, que sintoniza el reloj interno del cuerpo. Esto, a su vez, modifica la liberación cronometrada de señales químicas del cuerpo, que determinan cuándo comienza a suspirar por su consolador.

Los meses de invierno tienen menos horas de sol y días más cortos debido a la forma en que el eje de la Tierra está inclinado hacia el sol. Estas horas extra de oscuridad confunden al cuerpo porque le indican al cerebro que es hora de irse a dormir antes de lo habitual.

Cuando está oscuro, el cuerpo libera una hormona llamada melatonina de la glándula pineal del cerebro, lo que indica que es hora de sentirse somnoliento (por esta razón, los suplementos de melatonina a menudo se venden como ayuda para dormir). Debido a que la luz impide la tasa de secreción de melatonina de la glándula pineal, la producción de melatonina aumenta durante la noche. Pero durante un invierno especialmente oscuro, el cuerpo se confunde y produce melatonina cuando llegan los atardeceres de las 5:30 pm, mucho antes de lo normal. Así es como terminas en pantalones de chándal a las siete.

En los días sombríos, surge otro problema relacionado con la melatonina: la luz generalmente suprime la producción de melatonina, pero cuando el cielo está constantemente gris, no hay nada que anule la producción, por lo que sigue bombeándose. Esto altera los ritmos circadianos del cuerpo y la confusión provoca somnolencia diurna.

En algunos casos, también conduce a un caso de SAD: trastorno afectivo estacional. Si bien algunos científicos no están convencidos de que el SAD sea algo real, existe un conjunto de investigaciones publicadas que demuestran que los días cortos están relacionados con sentimientos de tristeza y pérdida de energía.

Si bien no puedes evitar que el sol se ponga (aunque, hola Elon, tal vez esto sea algo en lo que puedas trabajar), hay pasos que los mortales podemos tomar para hacer que estos días oscuros sean un poco menos, bueno, oscuros. Los suplementos de vitamina D, los recordatorios de la ingesta de agua, la aromaterapia y las cajas de luz han recibido votos de confianza por parte de las personas que están desanimadas por la noche.

O simplemente puede mudarse a Yuma, Arizona, supuestamente el lugar más soleado del mundo. En el invierno en Yuma hay un 90 por ciento de posibilidades de que haga sol, lo que parece mucho mejor que una lámpara feliz en un apartamento frío.


Fondo

Farmacología

La vía biológica de la melatonina no es sencilla. En la biosíntesis de melatonina, o norte-acetil-5-metoxitriptamina, el triptófano primero se convierte mediante triptófano hidroxilasa en 5-hidroxitriptófano, que se descarboxila a serotonina (figuras 1 y 2). La síntesis de melatonina a partir de serotonina es catalizada por dos enzimas (arilalquilamina norte-acetiltransferasa e hidroxiindol-O-metiltransferasa) (HIOMT) que se limitan en gran medida a la glándula pineal [1, 2]. La melatonina se metaboliza rápidamente, principalmente en el hígado, por hidroxilación a 6-hidroximelatonina. La excreción urinaria de 6-sulfatoximelatonina (el principal metabolito de la melatonina) es muy similar a las concentraciones séricas de melatonina [3].

Biosíntesis de melatonina. Modificado de [48].

Molécula de melatonina. (Modificado de [86]).

Síntesis de melatonina: el papel de la luz

En los seres humanos, la melatonina se produce principalmente en la glándula pineal y una pequeña porción en la retina. La síntesis y liberación de melatonina son estimuladas por la oscuridad, la melatonina es la "expresión química de la oscuridad" e inhibida por la luz [4]. La información fótica de la retina se transmite a la glándula pineal a través del núcleo supraquiasmático del hipotálamo (SCN) y el sistema nervioso simpático [5]. Durante las horas del día, las células fotorreceptoras de la retina se hiperpolarizan e inhiben la liberación de noradrenalina [6]. Con el inicio de la oscuridad, los fotorreceptores liberan noradrenalina, lo que activa el sistema y una serie de a 1- y B Los receptores 1-adrenérgicos en la glándula aumentan [7]. La actividad de la arilalquilamina norte-acetiltransferasa, la enzima que regula la velocidad de síntesis de melatonina, se incrementa, iniciando la síntesis y liberación de melatonina. A medida que aumenta la síntesis de melatonina, la hormona ingresa al torrente sanguíneo a través de difusión pasiva.

La iluminación ambiental no causa el ritmo, sino que lo arrastra (altera su sincronización) [5]. La luz tiene dos efectos sobre la melatonina: los ciclos de luz día-noche modifican el ritmo de su secreción, y breves pulsos de luz de suficiente intensidad y duración suprimen abruptamente su producción [8]. En sujetos normales, la exposición a la luz inhibe la secreción de melatonina de una manera dependiente de la dosis. El umbral es de 200 a 400 lux (equivalente a la luz fluorescente ordinaria) y la inhibición máxima se produce después de la exposición a luz intensa (600 lux o más) durante una hora [9].

Niveles de melatonina

En los seres humanos, la melatonina tiene variaciones diurnas. La secreción de hormonas aumenta poco después del inicio de la oscuridad, alcanza su punto máximo en medio de la noche, entre las 2 y las 4 a.m., y disminuye gradualmente durante la segunda mitad de la noche (figura 3). Este ritmo circadiano de secreción juega un papel importante en su actividad hormonal. En algunas endocrinopatías como la enfermedad de Cushing, este ritmo circadiano de secreción de la hormona está ausente. Varias enfermedades como: síndrome de Klinefelter, síndrome de Turner, psoriasis vulgaris, mielomenigocele y sarcoidosis se han asociado con perfiles de melatonina alterados, tanto en términos de ritmo como de magnitud [10].

Variaciones diurnas de los niveles de melatonina. La secreción de hormonas aumenta poco después del inicio de la oscuridad, alcanza su punto máximo en medio de la noche, entre las 2 y las 4 a.m., y disminuye gradualmente durante la segunda mitad de la noche. (Modificado de [87]).

Variaciones estacionales

Existe una variación estacional en la melatonina humana, con una fase más temprana en verano y mayores niveles y duración de la secreción en invierno en altas latitudes geográficas [4].

Variaciones de edad

Las concentraciones séricas de melatonina varían considerablemente según la edad. Los bebés menores de tres meses segregan muy poca melatonina. La secreción de melatonina aumenta y se vuelve circadiana en los lactantes mayores, y las concentraciones máximas nocturnas son más altas (promedio, 325 pg por mililitro [1400 pmol por litro]) a la edad de uno a tres años, después de lo cual disminuyen gradualmente del 10 al 15% por década [11] (figura 4). En adultos jóvenes normales, los valores medios durante el día y la noche máxima son de 10 y 60 pg por mililitro (40 y 260 pmol por litro), respectivamente [3].

Variaciones por edad de los niveles de melatonina. La secreción de hormonas aumenta en la primera infancia. En la adolescencia hay una disminución de la concentración hormonal. Los niveles continuaron disminuyendo gradualmente durante la mediana edad. En la población anciana, los niveles de melatonina en suero son muy bajos. (Modificado de [88]).

La biodisponibilidad de los efectos secundarios de la melatonina

La biodisponibilidad de la melatonina administrada por vía oral varía ampliamente. Las dosis orales (1 a 5 mg), que ahora están ampliamente disponibles en farmacias y tiendas de alimentos, dan como resultado concentraciones séricas de melatonina que son de 10 a 100 veces más altas que el pico nocturno habitual dentro de una hora después de la ingestión, seguidas de una disminución a la base. -Valores de línea en cuatro a ocho horas. Las dosis orales muy bajas (0,1 a 0,3 mg) administradas durante el día dan como resultado concentraciones séricas máximas que se encuentran dentro del rango normal durante la noche [12].

La melatonina está disponible en las farmacias en tabletas (0.2 mg, 0.3 mg, 0.5 mg, 1 mg, 2.5 mg, 3 mg, 5 mg), tabletas de liberación prolongada (1 mg, 2 mg, 3 mg) y líquidas (1 mg / mL , 1 mg / 4 ml). No se han informado efectos secundarios o riesgos graves (por ejemplo, hipotermia, aumento de la somnolencia, disminución del estado de alerta y posiblemente efectos reproductivos) asociados con la ingestión de melatonina. Sin embargo, los efectos fisiológicos dependientes de la dosis de la hormona aún no se han evaluado adecuadamente en personas que toman grandes dosis durante períodos prolongados. A pesar de la ausencia general de una acción endocrina marcada, se ha informado de una disminución de las concentraciones séricas de hormona luteinizante y un aumento de las concentraciones séricas de prolactina después de la administración de dosis farmacológicas de melatonina en sujetos normales [13, 14].

Receptores de melatonina

El receptor de melatonina anfibio se clonó en 1994, y poco después se informó de la clonación de los receptores de ovejas y humanos con una gran similitud estructural (80%) entre clones de ovejas y humanos [15, 16]. Se han identificado dos sitios de unión a melatonina unidos a la membrana que pertenecen a grupos distintos: receptores ML1 (alta afinidad) y ML2 (baja afinidad) [17, 18].

Los receptores de melatonina se han localizado en el núcleo supraquiasmático, la pars tuberalis y en el cerebelo [19, 20]. Aunque el cerebelo humano no se considera un sistema endocrino, la zona externa de la capa molecular del cerebelo tiene la mayor densidad de receptores de melatonina: un sitio de convergencia para las aferentes estimulantes e inhibidoras de las células de Purkinje. Las células de Purkinje son la única salida de la corteza cerebelosa y son inhibidoras de las neuronas vestibulares, oculomotoras y cerebelosas [19, 21].

La activación de los receptores de melatonina ML1, que pertenecen a la familia de proteínas de unión a trifosfato de guanosina, una familia que incluye los receptores de serotonina y b-adrenérgicos, da como resultado la inhibición de la actividad de la adenilato ciclasa en las células diana [22, 23]. Los receptores ML1 son de clara importancia para el sistema nervioso. La mayor densidad de receptores de melatonina de alta afinidad (ML1) en humanos se encuentra en el núcleo supraquiasmático del hipotálamo (SCN). Estos receptores son responsables de los efectos cronobiológicos en el SCN, el marcapasos circadiano. Dentro de SCN, la melatonina reduce la actividad neuronal de una manera dependiente del tiempo.

Con el uso de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), se clonaron dos subtipos de un receptor de melatonina de alta afinidad (ML1) de varios mamíferos, incluidos los humanos: los receptores Mel1a y Mel1b, que ahora se denominan MT1 y MT2. receptores, respectivamente [15, 24]. Esto abre grandes perspectivas y enfoques nuevos no solo para el estudio del mecanismo de acción de la melatonina sino también para el desarrollo de nuevas moléculas para uso terapéutico. Varias acciones importantes de la melatonina están mediadas por los receptores de membrana MT1 y MT2. Pertenecen a la superfamilia de receptores acoplados a proteína G que contienen los siete dominios transmembrana típicos. Los receptores MT1 activan la proteína quinasa Cb, mientras que los receptores MT2 inhiben la vía de la guanilato ciclasa soluble mientras estimulan la proteína quinasa C.Los receptores MT1 tienen la distribución más extendida en el cerebro de los roedores, representan la mayoría de los sitios de unión a la melatonina en la mayoría de los tejidos diana y son Se cree ampliamente que explica muchas acciones de la melatonina en el cerebro. El receptor MT2 no parece ser necesario para las respuestas fotoperiódicas en hámsteres [24]. Estos receptores son miembros de un nuevo grupo de receptores que es distinto de otros grupos ligados a la proteína G. Los efectos de la melatonina sobre la actividad de SCN están mediados por al menos dos receptores diferentes. Son insensibles durante el día, pero sensibles al atardecer y al amanecer. MT2 provoca cambios de fase y durante el período nocturno temprano MT1 disminuye la frecuencia y la amplitud de disparo neuronal [25] (figuras 5, 6, 7).

Efectos de la melatonina exógena sobre la actividad neuronal supraquiasmática del núcleo (SCN). Los efectos de la melatonina sobre la actividad de SCN están mediados por al menos dos receptores diferentes. Son insensibles durante el día, pero sensibles al atardecer y al amanecer. MT2 causa cambios de fase y durante el período nocturno temprano MT1 disminuye la frecuencia y la amplitud de disparo neuronal. (Modificado de [89]).

Efectos de la melatonina exógena sobre la actividad neuronal supraquiasmática del núcleo (SCN). Al comienzo de la noche la melatonina provoca un avance de fase (línea discontinua) y en las primeras horas de la mañana provoca un retraso de fase (línea punteada) -receptores MT2. (Modificado de [89]).

Efectos de la melatonina exógena sobre la actividad neuronal supraquiasmática del núcleo (SCN). La melatonina administrada durante el período nocturno temprano puede resincronizar las neuronas SCN y, por lo tanto, reforzar la amplitud de la señal de salida de SCN sin un efecto sobre los receptores de fase circadiana-MT1. (Modificado de [89]).

Los receptores ML2 están acoplados a la estimulación de la hidrólisis de fosfoinosítidos, son una especie molecular distinta, pero su distribución no ha sido determinada. El receptor ML2 (también llamado MT3) estaba pobremente caracterizado y era enigmático hasta que un estudio reciente lo identificó como una forma de quinona reductasa. Esta enzima se distribuye ampliamente en diferentes tejidos y en diferentes especies. La importancia de la unión de la melatonina a esta enzima no está clara. Se están haciendo disponibles agonistas de melatonina específicos, que carecen de unión al receptor MT3 / quinona reductasa.Estos agentes ayudarán a aislar los efectos específicos mediados por los receptores de melatonina de alta afinidad y pueden convertirse en opciones importantes para el tratamiento farmacológico del insomnio sin el potencial de efectos secundarios. efectos de las interacciones con el sitio de unión de MT3 / quinona reductasa [23].

La melatonina también puede actuar en sitios intracelulares. Mediante la unión a calmodulina (figura 8), la hormona puede afectar directamente la señalización del calcio al interactuar con enzimas diana como la adenilato ciclasa y la fosfodiesterasa, así como con proteínas estructurales [26]. Hay receptores de melatonina en varias regiones del cerebro humano y en el intestino, los ovarios y los vasos sanguíneos [27-29]. Los receptores de melatonina no neuronales (como los que se encuentran en la pars tuberalis de la pituitaria) probablemente regulan la función reproductiva, especialmente en las especies que se reproducen estacionalmente. Los receptores ubicados en tejidos periféricos (p. Ej., Arterias) pueden participar en la regulación de la función cardiovascular y la temperatura corporal. MT1 parece mediar principalmente en la vasoconstricción, mientras que MT2 causa principalmente vasodilatación.

Al unirse a la calmodulina, la melatonina puede afectar directamente la señalización del calcio (modificado de [90]).

Moreau et al [30] investigaron la vía de transducción de señales de melatonina y demostraron que la señalización de melatonina está claramente alterada en los osteoblastos de todos los pacientes con escoliosis idiopática.


INTRODUCCIÓN

A pesar de la investigación intensiva, existen datos humanos contradictorios sobre los efectos de la melatonina y MTNR1B sobre el control de la glucosa y el desacuerdo sobre si la melatonina puede ser metabólicamente & # x02018beneficiosa & # x02019 o & # x02018delegante & # x02019. Estos datos contradictorios no se limitan a un campo o metodología de investigación, sino que abarcan ensayos controlados y estudios de asociación de todo el genoma (GWAS), en vivo y in vitro enfoques. Como resultado, en la actualidad existen recomendaciones opuestas para el uso de melatonina, agonistas de melatonina y antagonistas de melatonina para el manejo de la glucemia. Aun así, las empresas ya están iniciando programas para desarrollar terapias a base de melatonina en la lucha contra la diabetes tipo 2 (DT2). Por lo tanto, creemos que se necesita una aclaración urgente en este campo en rápido movimiento.

La melatonina se ha investigado principalmente por su papel en el sueño y la regulación circadiana, incluidos los efectos agudos y los efectos de cambio de fase circadiana (Cuadro 1). Sin embargo, en los últimos años su papel en el control de la glucosa y en el riesgo o tratamiento de la diabetes tipo 2 ha recibido una atención cada vez mayor. Esto se debe en parte al descubrimiento de variantes de riesgo de DT2 en MTNR1B, y en parte debido a la evidencia convincente del impacto adverso de la alteración circadiana en el metabolismo de la glucosa [1]. La melatonina, como hormona circadiana, alcanza su punto máximo durante la noche. En los seres humanos, el aumento nocturno de los niveles de melatonina circulante coincide con el mínimo del ritmo circadiano endógeno en la tolerancia a la glucosa (Cuadro 1), que también es un período de ayuno natural. Esto plantea la cuestión de si la melatonina contribuye a la regulación circadiana del metabolismo de la glucosa. A pesar del importante esfuerzo científico para comprender este papel de la melatonina, diferentes estudios llegan a conclusiones contradictorias que no se han conciliado [2]. Los modelos de roedores de laboratorio suelen ser nocturnos y comen cuando sus niveles de melatonina endógena son altos. Además, los modelos de ratones ampliamente utilizados a menudo tienen graves defectos en la síntesis de melatonina [3]. Por lo tanto, no es sorprendente que pueda ser muy difícil traducir la investigación sobre melatonina de modelos de roedores de laboratorio a humanos. Inesperadamente, incluso entre la investigación en humanos, existen aparentes contradicciones con los estudios que muestran que las concentraciones elevadas de melatonina están asociadas con un mejor control de la glucosa y otras con un control deficiente de la glucosa. Si bien la hipótesis más común se basa en la acción de la melatonina sobre la alteración de la homeostasis de la glucosa al inhibir la secreción de insulina, aún falta una explicación para los resultados contradictorios [2]. Algunos han propuesto la & # x02018 hipótesis del equilibrio & # x02019, que sostiene que la señalización de melatonina exagerada o atenuada en portadores variantes comunes y raras, respectivamente, se vuelve perjudicial para la homeostasis de la glucosa [4]. Otros sugieren una & # x02018 hipótesis cronobiológica relacionada con la edad & # x02019 que enfatiza la importancia del sistema circadiano y el deterioro con la edad [5], y otros han defendido la & # x02018 hipótesis de pérdida de función & # x02019 y el efecto indirecto de la melatonina sobre la glucosa metabolismo a través de su papel en el reloj biológico central [2]. Sin embargo, ninguna de estas hipótesis es satisfactoria en la actualidad.

Cuadro 1.

La organización del sistema circadiano, la melatonina y el metabolismo de la glucosa.

El sistema circadiano evoluciona para generar ritmos de aproximadamente 24 h en procesos conductuales y fisiológicos. Esto permite que el organismo se anticipe y se adapte a los cambios rítmicos predecibles en el entorno (por ejemplo, ciclo de luz-oscuridad) provocados por la rotación de la tierra. En los mamíferos, los ritmos circadianos endógenos son producidos por un sistema de osciladores múltiples compuesto por el marcapasos circadiano central, ubicado en el núcleo supraquiasmático hipotalámico (SCN), así como relojes periféricos en prácticamente todos los órganos, tejidos y células. El SCN es arrastrado principalmente por la luz a través de entradas fóticas directas recibidas de la retina y transmitidas vía el tracto retino-hipotalámico. Entonces funciona para sincronizar relojes periféricos. vía una combinación de productos neuronales, conductuales y endocrinos. Una de las salidas endocrinas más conocidas del SCN es la melatonina.

La melatonina, o N-acetil-5-metoxi triptamina, es una hormona sintetizada y liberada a la circulación por la noche [38]. La función fisiológica principal de la melatonina es transmitir información sobre el momento y la duración de la noche al resto del cuerpo [73]. La principal fuente de melatonina circulante es la glándula pineal. En los mamíferos, la producción de melatonina de la glándula pineal está regulada por una proyección simpática multisináptica del SCN. La melatonina circulante está regulada por dos factores principales, es decir, la fase circadiana y la exposición a la luz. En las personas con entrenamiento diurno, los niveles de melatonina comienzan a aumentar unas horas antes de la hora habitual de acostarse, permanecen altos durante la noche, disminuyen en las primeras horas después de la hora habitual de despertarse y permanecen muy bajos durante el resto del día. La exposición a la luz durante la noche provoca una reducción aguda y dependiente de la dosis de melatonina (mientras que la oscuridad durante el día no aumenta la producción de melatonina). Tanto el ritmo circadiano como los mecanismos de supresión de la luz están mediados a través del SCN, que recibe información visual de las células ganglionares de la retina intrínsecamente fotosensibles. vía el tracto retino-hipotalámico.

Existe un ritmo diurno en la tolerancia a la glucosa en humanos sanos, con una disminución en la tolerancia a la glucosa durante el día de vigilia [74, 75]. Dicho ritmo persiste cuando se elimina la influencia de los ciclos ambientales / conductuales, lo que indica una regulación circadiana [33]. La melatonina, con el aumento nocturno y su acción inhibidora sobre la tolerancia a la glucosa, puede contribuir a la reducción nocturna de la tolerancia a la glucosa en humanos [24]. Algunas otras vías reguladoras generalmente aceptadas incluyen el sistema nervioso autónomo [76], las hormonas oscilantes (p. Ej., Glucocorticoides [77]) y los relojes periféricos autónomos de células que pueden influir en la función de los órganos (p. Ej., Sección de insulina en islotes pancreáticos [78], sensibilidad a la insulina de adipocitos [79]).

Aquí proporcionamos un marco conceptual & # x02014 en el cual & # x0201ctime & # x0201d juega un papel central & # x02014 con el objetivo de reconciliar esos hallazgos paradójicos. En este marco, consideramos las diferencias en las condiciones del estudio con respecto a la hora del día, la duración de la exposición a la melatonina, los efectos de cambio de fase circadianos de la melatonina o la concurrencia de concentraciones elevadas de melatonina y desafío glucémico, entre otros.


FISIOLOGÍA Y PATOFISIOLOGÍA DE MELATONINA

Como se dijo anteriormente, la melatonina actúa a través de varios mecanismos y en casi todos los niveles del organismo. Por tanto, tiene múltiples y diversificadas acciones funcionales con efectos inmediatos (durante la noche) o prospectivos (durante el día siguiente).

La hipomelatoninemia es más común y puede deberse a factores que afectan directamente a la glándula pineal, inervación, síntesis de melatonina como consecuencia de una enfermedad congénita o secundaria como consecuencia de factores ambientales y / o medicamentos (trabajo por turnos, transección cervical medular, simpatectomía , envejecimiento, enfermedades neurodegenerativas, enfermedades genéticas, & # x003b2-bloqueantes, bloqueadores de los canales de calcio, inhibidores de la ECA). Hipermelatoninemia es menos común y, a excepción de los efectos farmacológicos, pocas afecciones se han asociado con una alta producción de melatonina: hipotermia espontánea, síndrome de hiperhidrosis, síndrome de ovario poliquístico, hipogonadismo hipogonadotrófico, anorexia nerviosa y síndrome de Rabson-Mendenhall que induce hiperplasia pineal.

Melatonina durante la pubertad, el ciclo menstrual y la función reproductiva

El control neuroendocrino de la maduración sexual está influenciado por el patrón de secreción de melatonina como consecuencia del ciclo de luz-oscuridad y, en algunas especies, el fotoperíodo a través de la secreción de melatonina determina el momento de la pubertad (40). Los estudios in vitro, en glándula pituitaria de rata prepuberal cultivada, mostraron que la melatonina inhibe la hormona liberadora de gonadotropinas y, por lo tanto, la liberación de la hormona luteinizante, lo que proporciona evidencia de un posible papel causal de la melatonina en el momento de las etapas de desarrollo (41) (Figura 2). El mecanismo por el cual la melatonina inhibe la secreción de GnRH no está claro recientemente, se sugirió que la kisspeptina medía este efecto. Los niveles más bajos de melatonina se han asociado con la pubertad precoz y niveles más altos en la pubertad tardía y amenorrea hipotalámica en comparación con los controles de la misma edad, sin embargo, no se ha descrito un papel causal de la melatonina en el desarrollo puberal (42,43). Los datos sobre la melatonina circulante y su variación durante el ciclo menstrual son inconsistentes (44). En los hombres, las dosis altas de melatonina (100 mg al día) potencian la supresión de la LH inducida por testosterona y se ha informado una correlación negativa entre la LH sérica nocturna y la melatonina (45,46). Sin embargo, los intentos de desarrollar melatonina como píldora anticonceptiva en combinación con progestina no han tenido éxito (47). Curiosamente, las personas que viven cerca del círculo polar ártico presentan tasas de concepción más bajas durante la oscuridad del invierno, cuando los niveles de melatonina son altos, que en verano. En resumen, la percepción general en los estudios en humanos es que la melatonina inhibe la función reproductiva humana.

Melatonina y temperatura corporal central

La melatonina juega un papel en la termorregulación circadiana. En particular, el pico de melatonina se asocia con el nadir en la temperatura corporal, junto con el cansancio máximo, el estado de alerta y el rendimiento más bajos (48) (Figura 5). La administración exógena de melatonina durante el día reproduce esta asociación, aumentando la fatiga y la somnolencia y disminuyendo la temperatura corporal, especialmente si el sujeto está sentado (efecto dependiente de la postura) (48). En este sentido, el aumento de temperatura durante la fase ovulatoria del ciclo menstrual se asocia con una disminución de la amplitud de la melatonina.

Figura 5.

Relación de la melatonina plasmática con otros ritmos circadianos importantes impulsados ​​por el reloj interno. Abreviaturas: EVA: escala analógica visual. Reproducido de Rajaratnam SMW y Arendt J. Lancet 358: 999-1005, 2001 con autorización.

Melatonina y metabolismo energético y homeostasis de la glucosa

La melatonina es un actor importante en la regulación del metabolismo energético y la homeostasis de la glucosa. Es responsable de la distribución diaria de las funciones del metabolismo energético (fase diaria de alta sensibilidad a la insulina, síntesis de glucógeno y lipogénesis y una fase de sueño asociada con el uso de energía almacenada) (49). Curiosamente, la administración de melatonina en mujeres posmenopáusicas indujo una reducción de la masa grasa y un aumento de la masa magra en comparación con el placebo (50). La secreción nocturna de melatonina facilita la sensibilidad a la insulina diurna y la preservación de la masa y función de las células beta (51) y la secreción baja de melatonina se ha asociado de forma independiente con un mayor riesgo de diabetes tipo 2 (DM2) (52). En personas que duermen poco o cuando hay una desalineación entre el tiempo de vigilia y la secreción de melatonina (la secreción de melatonina no se interrumpe), se puede observar resistencia a la insulina e hiperglucemia. La administración de melatonina puede resultar en resistencia a la insulina iatrogénica e hiperglucemia por la mañana, dependiendo de cuándo se administra y de las características metabolizantes del sujeto. Además, recientemente, algunas variantes del gen que codifica MT-1B se han asociado con una función reducida de las células beta y un mayor riesgo de T2DM (53). También se han atribuido a la melatonina varios efectos cardiovasculares, como propiedades antihipertensivas, regulación de la frecuencia cardíaca y resistencia vascular (54,55).

Melatonina, propiedades antioxidantes y cáncer

También se han atribuido a la melatonina propiedades antioxidantes y antienvejecimiento. La melatonina actúa como un potente eliminador de radicales libres y antioxidante in vitro, independientemente de la presencia del receptor (29, 56, 57) que protege los lípidos, las proteínas y el ADN del daño oxidativo. Es más eficaz que el glutatión para reducir el estrés oxidativo en un gran número de circunstancias, estando muy concentrado en las mitocondrias. Aunque la mayoría de estos efectos en humanos se han observado en dosis suprafisiológicas de melatonina, la cantidad de melatonina exógena requerida para generar una actividad antioxidante relevante no está bien establecida.

Además, existe una creciente evidencia reciente de la actividad antitumoral de la melatonina (58, 59). La melatonina parece ser útil como agente oncostático a nivel celular y ralentiza la progresión del cáncer (la mayoría de los estudios se centran en el cáncer de mama y de próstata). Curiosamente, en las ratas cuando se administra un carcinógeno por la noche durante los niveles más altos de melatonina, el daño al ADN es significativamente menor (20%) que en las ratas que reciben una exposición al carcinógeno durante el día (60). La pinealectomía estimula la iniciación o el crecimiento del cáncer en animales, y la calcificación pineal, que conduce a una disminución en la producción de melatonina, se ha asociado con un aumento de los tumores cerebrales primarios pediátricos (61).

Como se mencionó anteriormente, la exposición a la luz durante la & # x0201c noche biológica & # x0201d puede suprimir la producción de melatonina, y también se asocia con un efecto nocivo sobre la salud (es decir, un mayor riesgo de cáncer en la mayoría de los estudios epidemiológicos en trabajadores del turno de noche) (59,62 ). Los trabajadores del turno de noche presentan una mayor incidencia de cáncer hormonodependiente que se ha relacionado con la supresión de melatonina inducida por la luz que, en consecuencia, aumenta la producción de estrógenos. Se ha documentado un aumento del 50% en el riesgo de desarrollar cáncer de mama en enfermeras expuestas al trabajo por turnos rotativos (63). Por el contrario, se observó un riesgo reducido de cáncer de mama en mujeres ciegas, con niveles más altos de melatonina durante todo el día. Sin embargo, aún no se han establecido los mecanismos por los que la melatonina ejerce estos efectos oncostáticos.

Diverso

El ritmo circadiano anual de secreción de prolactina depende de la señal de melatonina circadiana. Melatonin regulates pars tuberalis timer cells, and coordinates prolactin-secreting cells which together function as an intrapituitary pacemaker timer system. Interestingly, several clock genes are expressed within the pituitary with a circadian rhythm independent of the SCN (64).

Melatonin might act on the adrenal glands as an endogenous oscillator of the cells. Glucocorticoids levels are low after the onset of darkness and rise after middle night concomitantly with a decrease in melatonin levels. This is consistent with an inhibitory effect of melatonin through MT1 on glucocorticoid production.

Interestingly, many antidepressant drugs increase the availability of the precursors (tryptophan and serotonin) and the major pineal neurotransmitter NE and therefore stimulate melatonin secretion. A melatonin agonist has been developed as an antidepressant through its actions on serotonin 2C receptors (65). If there is a link between this increase in melatonin production and the efficacy of antidepressant medications needs further evaluation.

Several conditions (congenital or acquired) might induce a dysregulation of the melatonin synthesis/signaling and affect rhythmic melatonin production:

Pathological or traumatic sympathetic denervation (i.e. injury to the spinal cord) of the pineal gland or administration of β-adrenergic antagonists abolishes the rhythmic synthesis of melatonin and the light-dark control of its production (66,67). NE is the major transmitter via 㬡 adrenoceptors with potentiation by 㬑 stimulation. NE levels are higher at night, approximately 180 degrees out of phase with the serotonin rhythm. Both availability of NE and serotonin are stimulatory for melatonin synthesis. However, several other factors have been related to the secretion and production of melatonin (9) (Table 1). In humans, administration of atenolol suppresses melatonin and enhances the magnitude of light-induced phase shift (68).

Craniopharyngioma patients often display low melatonin secretion as a result of SCN impairment that lead to alterations in sleep pattern (69).

Smith-Magenis syndrome (a congenital disorder due to a haploinsufficiency of the retinoic acid-induced 1 gene, involved in the regulation of the expression of circadian genes) patients present with an inverted rhythmic melatonin secretion and sleep difficulties that can be managed with melatonin administration in the evening and β-adrenergic blockers during the day to reduce melatonin secretion (70). Low levels of melatonin have been consistently associated with autism spectrum disorders (ASD) (71). The last enzyme in the synthesis of melatonin, acetylserotonin-O-methyltransferase, has been associated with susceptibility for ASD which could be an explanation for low melatonin levels in ASD (72). Interestingly, administration of melatonin has shown to be efficacious for insomnia in children with ASD (73).


Interactions ?

Major Interaction

Do not take this combination

Sedative medications (CNS depressants) interacts with MELATONIN

Melatonin might cause sleepiness and drowsiness. Medications that cause sleepiness are called sedatives. Taking melatonin along with sedative medications might cause too much sleepiness.
Some sedative medications include clonazepam (Klonopin), lorazepam (Ativan), phenobarbital (Donnatal), zolpidem (Ambien), and others.

Moderate Interaction

Be cautious with this combination

Birth control pills (Contraceptive drugs) interacts with MELATONIN

The body makes melatonin. Birth control pills seem to increase how much melatonin the body makes. Taking melatonin along with birth control pills might cause too much melatonin to be in the body.
Some birth control pills include ethinyl estradiol and levonorgestrel (Triphasil), ethinyl estradiol and norethindrone (Ortho-Novum 1/35, Ortho-Novum 7/7/7), and others.

Caffeine interacts with MELATONIN

Caffeine might decrease melatonin levels in the body. Taking melatonin along with caffeine might decrease the effectiveness of melatonin supplements.

Fluvoxamine (Luvox) interacts with MELATONIN

Taking fluvoxamine (Luvox) can increase the amount of melatonin that the body absorbs. Taking melatonin along with fluvoxamine (Luvox) might increase the effects and side effects of melatonin.

Medications that slow blood clotting (Anticoagulant / Antiplatelet drugs) interacts with MELATONIN

Melatonin might slow blood clotting. Taking melatonin along with medications that also slow clotting might increase the chances of bruising and bleeding.
Some medications that slow blood clotting include aspirin, clopidogrel (Plavix), diclofenac (Voltaren, Cataflam, others), ibuprofen (Advil, Motrin, others), naproxen (Anaprox, Naprosyn, others), dalteparin (Fragmin), enoxaparin (Lovenox), heparin, warfarin (Coumadin), and others.

Medications for diabetes (Antidiabetes drugs) interacts with MELATONIN

Melatonin might increase blood sugar. Diabetes medications are used to lower blood sugar. By increasing blood sugar, melatonin might decrease the effectiveness of diabetes medications. Monitor your blood sugar closely. The dose of your diabetes medication might need to be changed.
Some medications used for diabetes include glimepiride (Amaryl), glyburide (DiaBeta, Glynase PresTab, Micronase), insulin, pioglitazone (Actos), rosiglitazone (Avandia), chlorpropamide (Diabinese), glipizide (Glucotrol), tolbutamide (Orinase), and others.

Medications that decrease the immune system (Immunosuppressants) interacts with MELATONIN

Melatonin might increase the immune system. Taking melatonin along with medications that decrease the immune system might decrease the effectiveness of medications that decrease the immune system.
Some medications that decrease the immune system include azathioprine (Imuran), basiliximab (Simulect), cyclosporine (Neoral, Sandimmune), daclizumab (Zenapax), muromonab-CD3 (OKT3, Orthoclone OKT3), mycophenolate (CellCept), tacrolimus (FK506, Prograf), sirolimus (Rapamune), prednisone (Deltasone, Orasone), corticosteroids (glucocorticoids), and others.

Nifedipine GITS (Procardia XL) interacts with MELATONIN

Nifedipine GITS (Procardia XL) is used to lower blood pressure. Taking melatonin might decrease the effectiveness of nifedipine GITS for lowering blood pressure.

Sedative medications (Benzodiazepines) interacts with MELATONIN

Melatonin might cause sleepiness and drowsiness. Drugs that cause sleepiness and drowsiness are called sedatives. Taking melatonin along with sedative medications might cause too much sleepiness.
Some of these sedative medications include clonazepam (Klonopin), diazepam (Valium), lorazepam (Ativan), and others.

Verapamil (Calan, Covera, Isoptin, Verelan) interacts with MELATONIN

The body breaks down melatonin to get rid of it. Verapamil (Calan, Covera, Isoptin, Verelan) can increase how quickly the body gets rid of melatonin. Taking melatonin along with verapamil (Calan, Covera, Isoptin, Verelan) might decrease the effectiveness of melatonin.

Minor Interaction

Be watchful with this combination

Flumazenil (Romazicon) interacts with MELATONIN

Flumazenil (Romazicon) might decrease the effects of melatonin. It is not yet clear why this interaction occurs yet. Taking flumazenil (Romazicon) along with melatonin might decrease the effectiveness of melatonin supplements.


Why Sleep Hygiene Is The Ultimate Productivity Hack

Since launching my business, Cacti Wellness Collective , about a year ago, let’s just say there have been some looooong nights. While I’m not glorifying the idea of #teamnosleep, I understand the feeling of always having more work to do and/or not having enough minutes in the day.

That being said, after going HARD on late nights & all nighters for the first six months of business, I reached a point of extreme exhaustion and found myself feeling overly emotional, physically fatigued, and just all around tired. As you may know from experience, this is not a fun (or productive) place to be.

At that point in time, my nighttime schedule looked something like this:

8:00 PM: Work on the couch until eyes are literally shutting

12:00 AM: Head into the bathroom to wash face and brush teeth

12:15 AM: Slide into bed and scroll on IG/check emails until once again, eyes are literally shutting

1:00 AM: Turn out the lights and pass out, toss & turn all night

Upon some self-reflection, it wasn’t hard to realize that this “routine” wasn’t doing me any favors, and it was no wonder I felt drained from the inside out. So, I dove headfirst into research on how to fix my sleep schedule without sacrificing productivity. Upon beginning this journey, I ran into the term “Sleep Hygiene”.

sleep hy·giene sustantivo. habits and practices that are conducive to sleeping well on a regular basis.

Sounds pretty great right? It is! So, to save you hours of research and testing here’s an abridged lesson on the basics of Sleep Hygiene. A Sleep Hygiene 101, if you will – the 10 components of a nighttime routine that have the power to transform your sleep as you know it.

Quality over quantity

While research shows 7-9 hours of sleep is best for adults, the number of hours is null if the sleep is not high-quality. The following tools will help ensure quality sleep, but keep this in mind when you’re mapping out your sleep schedule.

Power down

That’s right, I’m talking about turning off your technology. Not only do electronics emit blue light (which literally tells your brain that it’s time to be awake), they also often are the source of intense stimulation for our senses. The mind needs time to process information and “wind down” thoughts before it will allow you to fall asleep, so the earlier you cut off your time looking at your phone, computer, or tv, the better.

Warm bath/warm water

Submerging your body in warm water is scientifically proven to relax your muscles, relieve pain, and reduce anxiety. It’s no wonder this helps you fall asleep. While a bath is most effective, simply taking a warm shower to rinse off the day can be beneficial as well.

Personal hygiene

I’m sure we can all agree that personal hygiene is important, but when it comes to your nighttime routine, creating strong habits in this category can be especially effective. Not only can these habits assist in sending the message to your brain that it’s time to get in bed, but brushing your teeth and tongue scraping also removes bacteria which improves digestion and allows your body to rest calmly.

Upgraded sleepwear

If you’ve ever woken up in the middle of the night because you’re too hot or sweaty, the culprit may be your sleepwear. Finding breathable sleepwear (especially made from satin, silk, cotton, linen), will keep you cool and dry all night long. Some of my affordable favorites include this satin set & this 100% cotton set .

Luz roja

Swapping out red light in your lamps in the evening hours is said to help stimulate the production of melatonin (the hormone that controls our sleep cycle). While the research is still a bit inconclusive, it certainly provides a relaxing environment and is much gentler than bright white light or blue light from our devices! Here is the lightbulb I recommend , which is controlled by a remote to dim and change colors.

Cool atmosphere

Similarly to the sleepwear, if your room is either too cold or too hot, you’re much more likely to wake in the night. The ideal temperature for adult humans to sleep in is between 65-67 degrees fahrenheit. Using a fan with a built in air purifier can also help, especially if you live in an urban area where the air quality is less than ideal.

Leer

Diving into a book before bed is linked with increased brain power, creativity, and relaxation. These benefits carry through the night and all the way into the next day, talk about a twofer!

Journaling/writing

The practice of writing before bed can be very therapeutic and is also an excellent way to clear your mind. If you find yourself with “racing thoughts” while you’re trying to fall asleep, keep a journal next to your bed and when your mind begins to move a million miles a minute, take out a pen and write all of the thoughts down. This way, you can rest assured that your thoughts won’t be forgotten the following morning.

Oscuridad

Of course, it’s well known that it’s easier to sleep with the lights off, but the reasoning runs deep within our biology. While red light may help stimulate melatonin production, pitch darkness is a surefire way to boost the production and signal to your brain that it’s time for bed. That being said, do your best to eliminate any light sources from your room by shutting blinds and potentially sleeping with an eye mask in order to achieve optimal sleep.

With this knowledge, I got straight to work. After about 6 months of testing these strategies and refining my night routine practice, I can confidently say that I have it down to a science.

If you’re looking to kickstart your journey to better sleep, here’s my exact nighttime routine for a successful 5 AM wake up. Give it a try, and shoot me an email or DM to let me know how you feel!

8:00 PM: All technology is put away and placed on Do Not Disturb (or, preferably, Airplane Mode)

8:15 PM: Draw a bath and/or brew peppermint tea

8:45 PM: Rinse the day off, brush teeth, complete skincare routine, put on pajamas

9:00 PM: Prepare for the following day (plug in devices, set coffee machine, lay out gym clothes)

9:15 PM: Set up bedroom for success. Close blinds, switch to red light, turn thermostat down to 67, turn on Dyson fan/air purifier, un-make bed

9:30 PM: Read, journal, and write out any last minute thoughts before heading to sleep

10:00 PM: Lights out, eyes closed. A restful 7 hours of sleep ahead.

One last note for those of you who may be thinking “This all sounds great, but I need those nighttime hours to work. There’s no way I can get to sleep by 10 PM every night!”.

Look, I hear you. I am you! But, the beauty of this routine is that once you get in a groove, your waking hours are exponentially more productive than they used to be.

Think about it, your brain gets the opportunity to actually recharge and reset during the night, so rather than fighting fatigue on top of a crazy schedule, you’re able to have more energy to do the work, and on top of that, your thoughts will be sharper and quicker. Talk about a productivity hack! Sweet dreams.


Conclusiones y perspectivas

Clearly, melatonin is no longer only applicable to the regulation of seasonal reproductive events in photoperiod-dependent long-day and short-day breeding mammals. The discovery of melatonin as a direct free radical scavenger and an indirect antioxidant has greatly broadened the mechanisms whereby the indole benefits reproductive physiology. The new findings regarding the potential role of melatonin in mate selection due to its ability to enhance sexual and ornamental pigmentation represent a nascent and developing field with new vistas for research. If the early findings are broadly found to be operative across many species, melatonin may have a fundamental role in identifying mates of the highest genetic quality. It would be important to document experimentally that males given melatonin to enhance their ornamental pigmentation are in fact more frequently selected as a sexual partner.

Because of its ability to detoxify oxygen- and nitrogen-based reactants, melatonin may have a role in reducing the likelihood of morphophysiologically flawed traits being passed to the next generation, as studies have preliminarily shown its ability to protect the gametes from oxidative and nitrosative damage [ 100, 101]. Moreover, based on the results of studies performed to date, melatonin should be further tested to determine if it would improve the outcome of IVF/ET procedures in humans and other species [ 85]. This would be of special significance given the high failure rate and cost of this procedure. Further investigations in this arena would have applicability to both human reproductive biology and veterinary medicine.

Finally, the actions of melatonin in protecting the placenta, fetus, and mother from oxidative damage due to a variety of toxic oxidizing events associated with pregnancy have obvious potential applications. Conditions in which clinical trials are indicated include the ability of melatonin to reduce the severity of preeclampsia and to limit damage to the placenta or fetus during transitory episodes of anoxia or hypoxia that are followed by reoxygenation. It is hypothesized that melatonin administered to treat these conditions would reduce the associated free radical damage, as shown in a small number of published studies [ 125– 127].

Melatonin is an uncommonly safe molecule that lacks demonstrable toxicity even when given in exceptionally high doses (≤200 mg/kg daily) throughout pregnancy [ 129]. Moreover, it may even enhance early embryonic development if the results of early studies prove to be correct [ 149, 150].


How Does Light Affect Sleep?

Light has dramatic effects on sleep, influencing circadian rhythm, melatonin production, and sleep cycles.

How Does Light Affect Circadian Rhythm?

Circadian rhythm is a 24-hour internal clock that coordinates a wide range of processes in the body, including sleep. This rhythm is controlled by a small part of the brain, known as the circadian pacemaker, that is powerfully influenced by light exposure.

When light enters the eye, it is sensed by a special group of cells on the retina, which is carried to the brain and interpreted as information about the time of day. The brain then sends signals throughout the body to control organs and other systems in accordance with that time of day.

When exposed to only natural light, a person’s circadian rhythm becomes closely synchronized with sunrise and sunset, staying awake during the day and sleeping when it’s dark. In modern society, though, electricity creates an abundance of light sources that affect the brain’s circadian pacemaker.

The way light alters circadian rhythm depends on the timing of light exposure. When light is perceived early in the morning, it pushes the sleep schedule earlier. Light exposure in the evening pushes the sleep cycle backward toward a later bedtime.

Circadian effects vary based on the type of light and the duration of exposure. While prolonged light tends to be impactful, even short periods of artificial light can affect circadian rhythm.

Excess or poorly timed artificial light exposure can cause a person’s circadian rhythm to be misaligned with the day-night schedule. This can throw their sleep out-of-whack and induce other concerning health impacts including worsened metabolism, weight gain, cardiovascular problems, and perhaps even an elevated cancer risk.

Circadian rhythms are also related to mood and mental health. For example, seasonal affective disorder is a type of depression that most commonly affects people who live in areas where winter months have very short days. Reduced daylight can interfere with circadian rhythm, contributing to mood changes during the winter.

How Does Light Affect Melatonin?

Melatonin is a hormone that is naturally made by the body, and its production is closely tied to light. In response to darkness, the pineal gland in the brain initiates production of melatonin, but light exposure slows or halts that production.

Drowsiness increases with rising melatonin levels, which is one way that this hormone facilitates sleep. In addition, daily cycles of melatonin production normalize circadian rhythm, reinforcing a stable sleep-wake schedule.

For some people with sleeping problems, including circadian rhythm disorders, synthetic melatonin, available as a dietary supplement, may be prescribed to help regulate sleep timing.

How Does Light Affect Sleep Cycles?

Not all sleep has the same characteristics. In a normal sleep period, a person goes through four to six sleep cycles, each of which lasts from 70 to 120 minutes. Those cycles are made up of multiple stages of sleep, including both rapid eye movement (REM) and non-REM sleep.

Light exposure at night can hinder transitions between sleep cycles, reducing the quality of sleep. Too much light can cause repeated awakenings, interrupting the sleep cycle and reducing time spent in deeper, more restorative sleep stages.

How Does Light Affect Circadian Rhythm Disorders?

Circadian rhythm sleep-wake disorders occur when a person’s internal clock isn’t functioning properly or becomes misaligned with their environment. Many circadian rhythm disorders are tied to patterns of light exposure.

Jet Lag

Jet lag is a circadian disorder that arises after long-distance plane travel. It usually occurs after traveling across five or more time zones because the body’s internal clock is still attuned to the time zone of the departure city.

When confronted with the distinct day-night cycle in the arrival city’s time zone, circadian rhythm can get thrown off-kilter. As a result, a person may struggle to fall asleep, wake up earlier than they want to, or experience excessive daytime sleepiness.

Addressing jet lag usually means acclimating to the new time zone, such as by getting daylight exposure at specific times and avoiding light at certain times to realign circadian rhythm. This process can take several days and up to two weeks.

Shift Work Disorder

Some work schedules, known as shift work, require working into the evening or overnight. Night shifts may be an everyday part of a job or part of a rotating schedule. The Bureau of Labor and Statistics estimates that around 16% of workers in American have evening or overnight shifts.

Shift workers typically have to sleep during the daytime, putting them at high risk of a misaligned circadian rhythm and the development of shift work disorder. This circadian rhythm disorder can cause insufficient sleep, excessive sleepiness at inopportune times, mood problems, and elevated risk of workplace accidents.

Other Circadian Sleep-Wake Disorders

Circadian rhythm disorders can happen when a person’s internal clock gets shifted too far forward or back or if it fails to follow a stable 24-hour schedule. These problems are frequently connected to a person’s daily behavior and light exposure.

One treatment for many circadian disorders is light therapy, which uses sitting close to a high-powered lamp at scheduled times to retrain the body’s internal clock. The strong lamp is meant to mimic daylight and is often used in the morning to normalize circadian timing.

What Types of Light Affect Sleep?

Virtually all light can affect sleep, but not all types of light have the same impact. Daylight, which in direct sunlight has up to 10,000 lux, a unit to measure illuminance, is far more intense than even bright office lighting, which rarely reaches about 500 lux. For this reason, daylight is a profound influence on sleep and circadian timing.

There can be important differences between types of artificial light as well. Some types have more illuminance and brightness. That said, even light that appears to have the same brightness may, in reality, have a different wavelength, changing how it’s perceived by the eye and brain.

For example, blue light has a short wavelength and is emitted by many LEDs. Studies have found that it has a significantly larger effect on melatonin and circadian rhythm than light with a longer wavelength. Many electronic devices, including cell phones, tablets, and laptops, emit blue light, and their extensive evening use can contribute to sleep problems.

Is It Best to Sleep in Pitch Darkness?

As a general rule, it is best to sleep in as much darkness as possible. Pitch darkness reduces potential distractions and disruptions to sleep.

Sleeping with a light on interferes with sleep cycles and causes more fragmented sleep, and these downsides may be greatest in the few hours before waking up.

Research demonstrates that closing your eyes isn’t enough your eyelids can’t block sufficient light. The effects on circadian rhythm can occur even with low levels of indoor light and closed eyes.

In addition to sleep quality, there are other reasons why research indicates that it’s best to sleep in pitch darkness:

  • Eye strain: Even low levels of ambient light during sleep have been associated with eye strain, resulting in soreness, tiredness, and discomfort in the eyes, as well as greater difficulty focusing.
  • Weight gain: Keeping lights on during sleep appears to affect circadian regulation of metabolism, increasing the risk of weight gain even if sleep itself is not disrupted. In one study over a five year period, women who slept with a light or TV on were considerably more likely to gain 10 pounds or more, even after controlling for factors relating to their diet and exercise habits.
  • Cancer risk: One observational study found an association between people whose homes had high levels of artificial light at night and their risk of breast and prostate cancers. This study did not demonstrate causation, and further research is necessary to understand this correlation.

The diverse potential consequences of excess artificial light in your bedroom reflect that light exposure may throw off circadian rhythm and its vital role in promoting numerous elements of physical and mental health.


Reproductive technologies in sheep

3.2.3 Melatonin

Melatonin implants (18 mg released over 100 days) are used in temperate regions to advance the reproductive period in anestrus small ruminants [11,32] . Melatonin is considered a luteotrophic agent [33,34] and in sheep living in temperate regions, it prolongs the ovarian activity in spring, increases estrous behavior and advances puberty [35] .

How the presence of melatonin can positively influence ovarian activity in sheep has been clearly demonstrated by pinealectomy experiments. After the removal of the pineal gland, ewes significantly extended the length of their breeding season (310 days) compared to controls (217 days), had fewer follicular waves during the oestrous cycle, a reduced mean area of the CL, and a lower steroidogenic activity, with a consequent decrease of P4 levels in the plasma [34] . In rams, the pineal hormone increased sperm motility and fertility rates, improved blastocyst development [36] and mating efficiency, and reduced spermatozoa apoptosis [37,38] . The positive effect of melatonin treatment during the nonbreeding season on ram spermatozoa could derive from the modification of seminal plasma (SP) composition in terms of hormonal profile and the activity of some antioxidant enzymes [39] . Rams in nonbreeding season treated with melatonin for 100 days showed changes of several metabolites in their SP, which can affect the fertilizing potential of sperm [40] and increase the number of sperm cells with intact acrosome [41] . Short-term treatment by subcutaneously injection of melatonin 36 hours after CIDR withdrawal [42] at different concentrations (0, 5, and 10 mg/ewe), significantly promoted the number and quality of embryos in donors, increased the pregnancy rate and litter size after ET. Melatonin implants inserted 3 months prior to the superovulatory treatment in aged high-prolificacy ewes [43] did not improve the superovulation rate, but improved the quality of recovered embryos with a better viability compared to controls and an increase in the number of blastocysts.