Was ist Melatonin und wie beeinflusst es den Schlaf?

Melatonin ist ein Hormon, das von lebenden Organismen, einschließlich Menschen, produziert wird und eine Schlüsselrolle bei der Regulierung der biologischen Uhr und vor allem des Schlafs spielt.

Auch als Hormon des Schlafs bezeichnet, löst es den Schlaf nicht selbst aus, sondern signalisiert dem Körper, dass es Zeit für Ruhe ist. Seine Sekretion ist eng mit dem Tag-Nacht-Zyklus (zirkadianer Rhythmus) verbunden und lichtempfindlich.

Aus biochemischer Sicht ist Melatonin einIndolalkaloid, das aus der Aminosäure Tryptophan synthetisiert wird durch mehrere Zwischenschritte.

Der Prozess beginnt mit der Umwandlung von Tryptophan in 5-Hydroxytryptophan, das dann in Serotonin umgewandelt wird – ein Neurotransmitter, der mit der Regulierung der Stimmung und des Wohlbefindens verbunden ist. 

Unter dem Einfluss spezifischer Enzyme wird Serotonin in N-Acetylserotonin umgewandelt, und im finalen Schritt – in Melatonin, dank des Enzyms Hydroxyindol-O-Methyltransferase (HIOMT).

Die Synthese von Melatonin unterliegt einem streng kontrollierten Tagesrhythmus (zirkadianer Rhythmus), reguliert vom suprahiasmatischen Kern (SCN) im Hypothalamus – der Haupt-„biologischen Uhr“ des menschlichen Körpers.

Die Hauptquelle von Melatonin im menschlichen Organismus istdie Epiphyse, auch bekannt als Pinealdrüse— eine kleine endokrine Struktur, tief im Zentrum des Gehirns gelegen, zwischen den beiden Gehirnhemisphären. 

Sie synthetisiert und sezerniert Melatonin als Reaktion auf Signale vom suprahiasmatischen Kern (SCN) des Hypothalamus, der als innerer „biologischer Uhr“ funktioniert.

Der suprahiasmatische Kern erhält Informationen über das Vorhandensein von Licht durch den retino-hypothalamischen Trakt— eine direkte neuronale Verbindung von der Retina des Auges, die eine Schlüsselrolle bei der Regulierung des zirkadianen Rhythmus spielt.

Neben der Epiphyse wird Melatonin auch an anderen Stellen im Körper produziert — zwar in kleineren Mengen oder mit lokaler Wirkung. 

So synthetisiert beispielsweise die Darmschleimhaut eine beträchtliche Menge Melatonin, das jedoch hauptsächlich lokal wirkt. 

Zusätzliche Produktion wird in Knochenmark, Lungen, Haut, Retina und in Zellen des Immunsystems beobachtet, wo Melatonin lokale (parakrine und autokrine) Funktionen erfüllt.

Die Produktion von Melatonin ist eng mit dem Tagesrhythmus des Organismus verbunden und wird durch den Licht-Dunkelheit-Zyklus kontrolliert. Am intensivsten wird Melatonin nachts synthetisiert, wenn Licht fehlt und der Körper sich auf den Schlaf vorbereitet.

Normalerweise beginnen die Melatoninspiegel etwa 1–2 Stunden nach Sonnenuntergang zu steigen, was mit dem natürlichen Signal des Organismus zusammenfällt, dass die Ruhezeit naht. Der Höhepunkt der Sekretion tritt zwischen 2:00 und 4:00 Uhr morgens ein, wenn seine Konzentration im Blut am höchsten ist.

Nach Sonnenaufgang, unter dem Einfluss von Licht, insbesondere künstlichem Licht im blauen Spektrum (wie es von LED-Lampen, Computern und mobilen Geräten ausgestrahlt wird), fällt die Produktion von Melatonin scharf ab. Das ist der Grund, warum die Exposition gegenüber Bildschirmen spät abends den Schlaf stört – der Körper nimmt das Licht als Signal für Wachheit wahr.

Kinder produzieren deutlich höhere Mengen Melatonin im Vergleich zu Erwachsenen. Mit zunehmendem Alter nimmt seine Synthese natürlich ab, was oft mit Schwierigkeiten beim Einschlafen und leichterem Schlaf in den späteren Lebensjahren verbunden ist.

Obwohl es am häufigsten mit dem Schlaf assoziiert wird, erfüllt Melatonin eine Reihe wichtiger Rollen im Organismus. An erster Stelle beteiligt es sich an der Regulierung des zirkadianen Rhythmus – der inneren biologischen Uhr, die Schlaf, Wachsein und andere physiologische Prozesse mit dem Tageszyklus Licht-Dunkelheit synchronisiert. 

Durch das Ansteigen seiner Spiegel abends und das Absinken morgens hilft Melatonin dem Organismus, sich an Veränderungen in der Umwelt anzupassen und einen stabilen Schlafrhythmus aufrechtzuerhalten.

Das Hormon spielt eine wichtige Rolle für den Schlaf, indem es ein Gefühl der Schläfrigkeit erzeugt, das Einschlafen unterstützt und die Qualität des Schlafs während der Nacht aufrechterhält. Es ist kein Schlafmittel im klassischen Sinne, sondern eher ein Regulator, der den Körper auf den Schlaf vorbereitet, indem es die Aktivität des Nervensystems unterdrückt und die Körpertemperatur leicht senkt.

Melatonin ist auch ein starkes Antioxidans. Es beteiligt sich an der Neutralisierung von freien Radikalen und schützt die Zellen vor oxidativem Stress, insbesondere im Gehirn. Darüber hinaus aktiviert es andere schützende Enzyme im Körper, was es zu einem wichtigen Faktor für die Zellgesundheit und Langlebigkeit macht.

Das Immunsystem wird ebenfalls von Melatonin beeinflusst. Es wird angenommen, dass es die Immunreaktion unterstützt, entzündliche Prozesse reguliert und die Aktivität bestimmter Immunzellen fördert. Das ist besonders wichtig bei stressigen Zuständen, Infektionen oder bei Menschen mit schwacher Immunabwehr.

Im Gehirn zeigt Melatonin einen neuroprotektiven Effekt – es schützt Neuronen vor Schäden, verzögert neurodegenerative Prozesse und reduziert Entzündungen. Deshalb wird es als potenzielle Unterstützung bei Erkrankungen wie Alzheimer- und Parkinson-Krankheit untersucht.

Das Hormon beeinflusst auch die Körpertemperatur – es trägt zu ihrer Senkung abends bei, was ebenfalls zu einem leichteren Einschlafen und tieferem Schlaf beiträgt. Darüber hinaus hat es Bezug zum metabolischen Gleichgewicht, einschließlich der Insulinsensitivität und der Regulierung der Hunger- und Sättigungshormone – Leptin und Ghrelin.

Und schließlich hat Melatonin Bedeutung für den hormonalen Gleichgewicht bei Frauen. Es wirkt auf den Menstruationszyklus, die Fruchtbarkeit und Alterungsprozesse ein, durch seinen Effekt auf die Hypothalamus-Hypophysen-Eierstock-Achse.

Neben der Regulierung der Einschlafzeit beeinflusst Melatonin auch die Architektur des Schlafs– also das Verhältnis zwischen den verschiedenen Phasen. Studien zeigen, dass dieses Hormon die Dauer des tiefen (langsamwelligen) Schlafs verlängern kann, der besonders wichtig für die Erholung des Körpers und die kognitive Funktion ist. Es kann auch die Zeit im oberflächlichen Schlaf reduzieren, was erklärt, warum man bei optimalen Melatoninspiegeln erfrischter aufwacht.

Es gibt Daten, dass Melatonin die Aktivität von Rezeptoren für GABA – den Haupt-inhibitorischen Neurotransmitter im zentralen Nervensystem moduliert. Das trägt zu seinem leichten sedativen Effekt bei, der besonders ausgeprägt bei Menschen mit niedrigerer eigener Sekretion ist, wie Älteren oder solchen mit chronischem Stress.

Eine wichtige Rolle spielt auch das Timing der Melatonin-Freisetzung, das individuell und genetisch bedingt ist. Genau deshalb teilen sich Menschen in „Eulen“ und „Lerchen“ – die Unterschiede in der sogenannten „Dimer-Point“ (der Stunde, in der das abendliche Ansteigen von Melatonin beginnt) bestimmen, wann uns schläfrig wird und wann wir am leichtesten aufwachen.

Neben dem Gehirn wird Melatonin auch in anderen Geweben synthetisiert, einschließlich Retina, Knochenmark, Gastrointestinaltrakt und Haut, wobei diese Formen lokal auf den Schlaf-Wach-Zyklus und die Anpassung an externe Reize einwirken können. Diese extrapinealen Quellen beteiligen sich jedoch nicht direkt an der zentralen Regulierung des Schlafs, sondern haben eher modulierende und schützende Effekte.

Interessant ist auch, dass Melatonin mit der Temperaturregulierung auf komplexere Weise interagiert. Es senkt nicht nur die Körpertemperatur, sondern verändert das Verhältnis zwischen der Wärme, die von zentralen Organen und Extremitäten abgegeben wird, was das Gefühl des „Abkühlens“ erzeugt und den Gehirn auf den Übergang in den Schlafzustand vorbereitet.

Licht ist der wichtigste externe Regulator unserer biologischen Uhr und wirkt direkt auf die Synthese von Melatonin ein. Gerade durch die Veränderung der Lichtumgebung erhält das Gehirn das Signal, wann Tag und wann Nacht ist. 

Dieser Mechanismus wird durch spezialisierte Photorezeptoren in der Retina realisiert, die nicht am Sehen beteiligt sind, sondern direkt mit dem suprahiasmatischen Kern (SCN) im Hypothalamus kommunizieren – der Haupt-„Uhr“ des Organismus.

Der SCN reguliert die Aktivität der Epiphyse und entsprechend den Beginn und das Ende der Melatonin-Sekretion. Licht im blauen Teil des Spektrums (Wellenlänge 460–480 nm) ist der stärkste unterdrückende Faktor für die Synthese des Hormons. 

Das erklärt, warum Bildschirme von Telefonen, Computern und Fernsehern, besonders abends, die Melatoninspiegel erheblich senken und zu verzögertem Einschlafen führen können.

Wichtig zu bemerken ist, dass natürliches Tageslicht auch einen positiven Effekt auf das zirkadiane System hat. Die Exposition gegenüber hellem Licht morgens (besonders in der ersten Stunde nach dem Aufwachen) hilft, die biologische Uhr „zurückzusetzen“ und verbessert die nächtliche Sekretion von Melatonin. Das ist der Grund, warum ein Spaziergang am Tag oder Arbeit im Freien zu besserem Schlaf beiträgt, selbst wenn es nur 20–30 Minuten täglich sind.

Bei Menschen, die den ganzen Tag in geschlossenen Räumen mit künstlichem Licht verbringen, besonders ohne Fenster, wird eine niedrigere und gestörte Sekretion von Melatonin beobachtet, was oft zu Insomnie, Tagesmüdigkeit und verminderter Konzentration führt.

Es gibt auch Lichttherapien mit hellem Licht (light therapy), die morgens angewendet werden und erfolgreich bei saisonaler affektiver Störung, Jetlag, Zeitzonenwechsel und Störungen des zirkadianen Rhythmus eingesetzt werden, gerade weil sie die Normalisierung des rhythmischen Musters von Melatonin unterstützen.

Um die natürliche Synthese von Melatonin zu unterstützen und die Schlafqualität zu verbessern, ist es wichtig, Bedingungen zu schaffen, die die Arbeit der biologischen Uhr begünstigen.

 Hier sind die effektivsten Strategien:

• Maximale Exposition gegenüber natürlichem Licht morgens:Der Aufenthalt im Tageslicht, besonders in den ersten 1–2 Stunden nach dem Aufwachen, unterstützt die Synchronisation des zirkadianen Rhythmus. Das führt zu einem klarer ausgeprägten Abfall aktivierender Hormone abends und entsprechend – zum Anstieg von Melatonin zum richtigen Zeitpunkt.
• Vermeidung von hellem und blauem Licht abends:Etwa zwei Stunden vor dem Schlafengehen die Nutzung von Bildschirmen und hellem LED-Licht einschränken. Falls nicht vollständig möglich, Blaulichtfilter oder Brillen mit orangen Gläsern verwenden, die den blauen Spektralbereich blockieren.
• Aufrechterhaltung von Dunkelheit während des Schlafs: Selbst kleine Lichtquellen – wie Licht von Ladegeräten oder Straßenbeleuchtung – können den nächtlichen Höhepunkt von Melatonin stören. Empfehlenswert ist die Nutzung dichter Vorhänge, Jalousien oder einer Schlafmaske bei Bedarf.
• Regelmäßiger Schlaf- und Wachregime: Am besten wird der zirkadiane Rhythmus bei gleicher Schlaf- und Aufstehzeit jeden Tag aufrechterhalten, auch am Wochenende. Zu spätes Zubettgehen oder „Nachholen von Schlaf“ an Feiertagen kann den natürlichen Zyklus von Melatonin stören.
• Aufrechterhaltung einer niedrigeren Temperatur im Schlafzimmer: Die Abkühlung des Körpers ist ein natürlicher Teil der Vorbereitung auf den Schlaf. Temperaturen um 18–20°C unterstützen diesen Prozess und erhöhen indirekt die Sekretion von Melatonin.
• Ernährung, reich an Vorläufern von Melatonin: Lebensmittel, die Tryptophan enthalten, können seine Produktion unterstützen. Solche Lebensmittel sind Eier, Milch, Putenfleisch, Mandeln, Hafer, Bananen, Chia, Sesam, Sonnenblumenkerne
  

Es ist gut, wenn die letzte Mahlzeit leicht und nicht zu spät ist, da reichliches Essen abends die Synthese von Melatonin unterdrücken kann.

Mäßige körperliche Aktivität tagsüber verbessert ebenfalls die Schlafqualität und unterstützt den zirkadianen Rhythmus. Aber intensive Trainingseinheiten spät abends können die Freisetzung von Melatonin verzögern, besonders bei Menschen mit Neigung zu Schlaflosigkeit.

Was ist Melatonin?

Melatonin ist ein Hormon, das den zirkadianen Rhythmus reguliert und den Schlaf unterstützt.

Wann und wo wird Melatonin im Organismus produziert?

Es wird hauptsächlich in der Epiphyse nachts synthetisiert, wobei die Produktion nach Sonnenuntergang beginnt und in der zweiten Nachthälfte den Höhepunkt erreicht.

Wie wirkt Licht auf die Produktion von Melatonin ein?

Licht, besonders blaues von Bildschirmen, unterdrückt die Synthese von Melatonin und stört den normalen Schlaf.

Quellen:

https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5405617/