Više studija je pokazalo efekte melatonina i njegovih derivata koji poboljšavaju pamćenje na životinjskim modelima. Takođe je poznato da formiranje i kratkoročnih i dugoročnih memorija zahteva fosforilaciju određenih proteina povezanih sa memorijom.
Međutim, molekularni mehanizmi koji leže u osnovi poboljšanja memorije izazvanog melatoninom ostali su neuhvatljivi. Sada su medicinski istraživači sa Univerziteta Sofija u Japanu došli do važnih nalaza koji značajno doprinose razjašnjavanju osnovnih mehanizama u nedavnom članku koji je objavljen NeuroReport 7. juna 2023.
Što se tiče premise studije, glavni autor profesor Atsuhiko Chiba sa Odeljenja za materijale i nauke o životu, Fakulteta nauke i tehnologije Univerziteta Sofija, kaže: „Naša studija je imala za cilj da istraži efekte melatonina, ramelteona i N1-acetil- 5-metoksihinuramin na relativnim nivoima fosforilacije proteina povezanih sa memorijom kako bi se istražili kandidatski signalni putevi povezani sa efektima melatonina koji poboljšavaju memoriju posredovane receptorima i nereceptorima.“
Istraživački tim, koji je uključivao dr Masahiro Sano (trenutno povezan sa Univerzitetom Tohoku) i dr Hikaru Ivašitu (trenutno povezan sa Kansai Medical Universiti), ispitao je efekte tri jedinjenja na formiranje pamćenja; ova jedinjenja su bila melatonin, hormon koji luči pinealna žlezda koja se nalazi u mozgu; N1-acetil-5-metoksihinuramin (AMK), biološki metabolit melatonina; i ramelteon, lek koji vezuje i aktivira receptor melatonina.
Pored toga, ispitali su „fosforilaciju“, ili biohemijsko dodavanje fosfatnih grupa proteinskim strukturama, u pet ključnih proteina uključenih u formiranje memorije. Ovo uključuje proteinsku ekstracelularnu signalno regulisanu kinazu (ERK), kalcijum/kalmodulin zavisnu kinazu IIα (CaMKIIα), CaMKIIβ, CaMKIV i protein koji vezuje element za cAMP-odgovor (CREB).
Početni eksperimenti sprovedeni na muškim miševima jasno su pokazali da primena melatonina, ramelteona ili AMK u dozi od 1 mg/kg olakšava formiranje dugoročne memorije. Istraživači nisu istraživali efekte tri jedinjenja na ženke miševa kako bi izbegli bilo kakvu verovatnu varijabilnost podataka koja je rezultat reproduktivnih ciklusa koji se javljaju kod ženki sisara.
Formiranje dugoročne memorije kod mužjaka miševa je procenjeno sprovođenjem serije eksperimenata zasnovanih na novom zadatku prepoznavanja prigovora ili „NORT“. U ovoj studiji, laboratorijski miševi koji su ispitivani prvo su se aklimatizirali na eksperimentalnu arenu pet minuta dnevno tokom tri uzastopna dana. Četvrtog dana, dva identična objekta su postavljena u eksperimentalnu arenu i miševima je dozvoljeno da istražuju ove objekte pet minuta (faza treninga).
Dvadeset četiri sata nakon prestanka faze treninga, muški miševi su podvrgnuti testiranju. Tokom faze testiranja, jedan od dva poznata objekta je zamenjen novim ili nepoznatim objektom. Količina vremena koje su miševi proveli istražujući svaki objekat — dobra mera memorije za prepoznavanje objekata — zabeležio je obučeni posmatrač. Poznata je činjenica da miševi provode više vremena istražujući nove predmete na koje nailaze, a manje blizu poznatih objekata.
Istraživači su zatim proučavali efekte ramelteona i AMK na fosforilaciju ERK, CaMKIIα, CaMKIIβ, CaMKIV i CREB u mozgu mužjaka miša nakon žrtvovanja glodara koristeći standardne protokole. U hipokampusu, koji je centar za učenje i pamćenje mozga sisara, tretman sa ramelteonom/AMK značajno je povećao fosforilaciju i ERK i CREB.
Međutim, ovi lekovi su značajno smanjili CaMKIIα/β fosforilaciju u istom regionu mozga. U peririnalnom korteksu (PRC), koji je takođe povezan sa memorijskim funkcijama, i ramelteon i AMK značajno povećavaju ERK, a samo ramelteon značajno povećava CaMKIIβ fosforilaciju. U hipokampusu/PRC, ramelteon/AMK nije uticao na fosforilaciju CaMKIV.
Profesor Čiba zaključuje: „Naši nalazi sugerišu da je melatonin uključen u promociju formiranja dugotrajne memorije za prepoznavanje objekata modulacijom nivoa fosforilacije proteina povezanih sa memorijom kao što su ERK, CaMKII i CREB u receptorima posredovanim i nereceptorskim posredovani signalni putevi“.
Istraživači veruju da će rezultati njihove studije doprineti razvoju novih lekova koji mogu da poboljšaju funkciju pamćenja kod ljudi koji pate od oštećenja pamćenja vezanih za uzrast sa manje neželjenih efekata.
