Propriedades químicas e físicas e mecanismos potenciais: a melatonina como um antioxidante de amplo espectro e eliminador de radicais livres

Verificou-se que a melatonina era um potente eliminador de radicais livres em 1993. Desde então, mais de 800 publicações confirmaram direta ou indiretamente essa observação. A melatonina elimina uma variedade de espécies reativas de oxigênio e nitrogênio, incluindo radical hidroxila, peróxido de hidrogênio, oxigênio singlete, óxido nítrico e ânion peroxinitrito. Com base nas análises das relações estrutura-atividade, a porção indol da molécula de melatonina é o centro reativo de interação com oxidantes devido à sua alta estabilidade de ressonância e baixíssima barreira de energia de ativação para as reações de radicais livres. No entanto, as cadeias laterais de metoxi e amida também contribuem significativamente para a capacidade antioxidante da melatonina. A estrutura NC = O na cadeia lateral da amida C3 é o grupo funcional. O grupo carbonil na estrutura de NC = O é a chave para a melatonina eliminar a segunda espécie reativa e o nitrogênio na estrutura NC = O é necessário para a melatonina formar o novo anel de cinco membros após a interação da melatonina com uma espécie reativa. O grupo metoxi em C5 parece impedir a melatonina de exibir atividade pró-oxidativa. Se o grupo metoxi for substituído por um grupo hidroxila, em algumas condições in vitro, a capacidade antioxidante dessa molécula pode ser aumentada. No entanto, o custo dessa mudança é a diminuição da lipofilidade e o aumento do potencial pró-oxidativo. Portanto, em estudos in vivo, a eficácia antioxidante da melatonina parece ser superior à sua contraparte hidroxilada. Os mecanismos de interação da melatonina com espécies reativas provavelmente envolvem a doação de um elétron para formar o radical cátion melatoninil ou através da adição de um radical no sítio C3. Outras possibilidades incluem doação de hidrogênio do átomo de nitrogênio ou substituição nas posições C2, C4 e C7 e nitrosação. A melatonina também tem a capacidade de reparar biomoléculas danificadas, como mostrado pelo fato de que converte o radical guanosina em guanosina por transferência de elétrons. Ao contrário dos antioxidantes clássicos, a melatonina é desprovida de atividade pró-oxidativa e todos os intermediários conhecidos gerados pela interação da melatonina com espécies reativas também são eliminadores de radicais livres. Este fenômeno é definido como a reação em cascata de eliminação de radicais livres da família da melatonina. Devido a essa cascata, uma molécula de melatonina tem o potencial de eliminar até 4 ou mais espécies reativas. Isso torna a melatonina muito eficaz como antioxidante. Em condições in vivo, a melatonina é frequentemente várias vezes mais potente do que as vitaminas C e E na proteção dos tecidos contra danos oxidativos quando comparada a uma dosagem equivalente (micromol / kg). Pesquisas futuras no campo da melatonina como um eliminador de radicais livres podem se concentrar em: 1), transdução de sinal e expressão do gene da enzima antioxidante induzida pela melatonina e seus metabólitos, 2), níveis de melatonina nos tecidos e nas células, 3), estrutura da melatonina modificações, 4), melatonina e seus metabólitos em plantas e, 5), ensaios clínicos usando melatonina para tratar doenças relacionadas com radicais livres, como Alzheimer, Parkinson, acidente vascular cerebral e doenças cardíacas.