摘要
褪黑素是一种重要的神经内分泌激素，在调节生物节律、睡眠-觉醒周期以及抗氧化等方面发挥着关键作用。本文系统综述了色氨酸经5-羟色胺（5-HT）通路转化为褪黑素的生物合成过程，重点阐述了相关酶的催化机制、调控因素以及生理意义，为该领域的深入研究提供理论参考。
一、色氨酸到5-羟色胺的转化路径
色氨酸作为必需氨基酸，是合成褪黑素的起始底物。其转化过程首先在色氨酸羟化酶（TPH）催化下生成5-羟色氨酸（5-HTP），该步骤是合成路径的限速环节[1]。随后，5-HTP在芳香族L-氨基酸脱羧酶（AADC）作用下迅速脱羧，形成5-羟色胺（5-HT，血清素）。5-HT不仅是褪黑素合成的前体物质，本身也是重要的神经递质，参与情绪、食欲等多种生理功能的调节。
二、5-羟色胺到N-乙酰血清素的转化
5-HT在芳烷基胺N-乙酰转移酶（AANAT）的催化下，发生N-乙酰化反应生成N-乙酰血清素（NAS）。AANAT是褪黑素合成过程中的关键酶，其活性受到光照周期的严格调控——夜间活性显著升高，而白天受到抑制[2]。这种酶活性的昼夜节律变化是维持褪黑素合成节律性的重要分子基础。
三、N-乙酰血清素到褪黑素的最终合成
N-乙酰血清素在羟基吲哚-O-甲基转移酶（HIOMT，又称ASMT）的催化下，进行O-甲基化反应，最终生成褪黑素（N-乙酰-5-甲氧基色胺）。该酶主要存在于松果体细胞中，负责完成褪黑素合成的最后一步[3]。甲基供体S-腺苷甲硫氨酸（SAM）在此过程中提供必需的甲基基团。
四、合成途径的调控机制与生理意义
褪黑素的生物合成受到多重因素的精密调控：
- 光照调控：通过视网膜-下丘脑-松果体轴实现，黑暗环境刺激褪黑素合成
- 酶活性调节：AANAT的磷酸化/去磷酸化修饰直接影响其稳定性与活性
- 激素影响：去甲肾上腺素通过β-肾上腺素能受体激活cAMP信号通路，促进合成
褪黑素不仅调节睡眠-觉醒周期，还具有强大的抗氧化活性，能够清除自由基，保护细胞免受氧化损伤[4]。此外，它在免疫调节、抗肿瘤等方面也展现出重要作用。
参考文献
- Reiter, R.J., et al. Melatonin as an antioxidant: under promises but over delivers. Journal of Pineal Research, 2016.
- Klein, D.C., et al. The melatonin rhythm-generating enzyme: molecular regulation of serotonin N-acetyltransferase in the pineal gland. Recent Progress in Hormone Research, 1997.
- Rodriguez, I.R., et al. Characterization and purification of hydroxyindole-O-methyltransferase from bovine pineal gland. European Journal of Biochemistry, 1987.
- Zisapel, N. New perspectives on the role of melatonin in human sleep, circadian rhythms and their regulation. British Journal of Pharmacology, 2018.