Циркадні ритми та нейропротекторні ефекти мелатоніну в центральній нервовій системі

  • Отримано 04.03.2026

  • Доопрацьовано 27.03.2026

  • Прийнято 05.05.2026

  • Опубліковано 29.05.2026


  • 3 Перегляди

  • Взято з Том 8, № 2, 2026

  • Сторінки 35-43

У статті узагальнено сучасні дані щодо ролі мелатоніну в регуляції циркадних ритмів та забезпеченні функціональної активності центральної нервової системи. Розглянуто основні механізми нейроендокринного контролю секреції мелатоніну, роль супрахіазматичного ядра гіпоталамуса й епіфіза у підтриманні добової ритмічності організму. Висвітлено сучасні уявлення про рецепторні механізми дії мелатоніну та особливості функціонування MT1- і MT2-рецепторів у структурах головного мозку. Поряд із хронобіологічними ефектами мелатонін бере участь у механізмах захисту клітин. Проаналізовано значення мелатоніну як ендогенного ан тиоксиданта та модулятора клітинних сигнальних процесів. Особливу увагу приділено його участі у регуляції функціонального стану мітохондрій, підтриманні процесів окисного фосфорилювання, контролі оксидативного стресу та забезпеченні клітинного гомеостазу. Наведено дані щодо участі мелатоніну у функціонуванні глімфа тичної системи мозку, елімінації нейротоксичних метаболітів та підтриманні метаболічної рівноваги в нервовій тканині. Проведено аналіз результатів досліджень, які підтверджують нейрозахисні та протизапальні ефекти мелатоніну при ураженнях центральної нервової системи. Накопичені експериментальні та клінічні відомості підтверджують перспективність подальшого вивчення мелатоніну як біологічно активної молекули з широким спектром впливу на організм.

циркадні ритми; центральна нервова система; мелатонін; нейропротекція; мітохондрії; антиоксидантна активність

https://doi.org/10.11603/bmbr.2706-6290.2026.2.16375
  1. Patton AP, Hastings MH. The suprachiasmatic nucleus. Curr Biol. 2018;28(15):R816-22. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2018.06.052.
  2. Saptadip S. Physiological and pharmacological perspectives of melatonin. Arch Physiol Biochem. 2022;128(5):1346-67. DOI: https://doi.org/10.1080/13813455.2020.1770799.
  3. Lu Q, Kim JY. Mammalian circadian networks mediated by the suprachiasmatic nucleus. FEBS J. 2022;289(21):6589-04. DOI: https://doi.org/10.1111/febs.16233.
  4. Jenwitheesuk A, Nopparat C, Mukda S, Wongchitrat P, Govitrapong P. Melatonin regulates aging and neurodegeneration through energy metabolism, epigenetics, autophagy and circadian rhythm pathways. Int J Mol Sci. 2014;15(9):16848-84. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms150916848.
  5. Ferlazzo N, Andolina G, Cannata A, Costanzo MG, Rizzo V, Currò M, Ientile R, Caccamo D. Is melatonin the cornucopia of the 21st Century? Antioxidants (Basel). 2020;9(11):1088. DOI: https://doi.org/10.3390/antiox9111088.
  6. Reiter RJ, Sharma R, Rosales-Corral S, de Mange J, Phillips WT, Tan DX, Bitar RD. Melatonin in ventricular and subarachnoid cerebrospinal fluid: Its function in the neural glymphatic network and biological significance for neurocognitive health. Biochem Biophys Res Commun. 2022;605:70-81. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2022.03.025.
  7. Benveniste H, Elkin R, Heerdt PM, Koundal S, Xue Y, Lee H, Wardlaw J, Tannenbaum A. The glymphatic system and its role in cerebral homeostasis. J. Appl. Physiol. 2020;129:1330-40. DOI: https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00852.2019.
  8. D'Angelo G, Chimenz R, Reiter RJ, Gitto E. Use of Melatonin in Oxidative Stress Related Neonatal Diseases. Antioxidants (Basel). 2020;9(6):477. DOI: https://doi.org/10.3390/antiox9060477.
  9. Kamieniak M, Kośmider K, Miziak B, Czuczwar SJ. The Oxidative Stress in Epilepsy-Focus on Melatonin. Int J Mol Sci. 2024;25(23):12943. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms252312943.
  10. Tan DX, Reiter RJ. Mitochondria: The birth place, battle ground and the site of melatonin metabolism in cells. Melatonin Res. 2019;2(1):44-66. DOI: https://doi.org/10.32794/nr11250011.
  11. Reiter RJ, Ma Q, Sharma R. Melatonin in Mitochondria: Mitigating Clear and Present Dangers. Physiology. 2020;35:86-95. DOI: https://doi.org/10.1152/physiol.00034.2019.
  12. Reiter RJ, Rosales-Corral SA, Tan DX, Acuna-Castroviejo D, Qin L, Yang SF, Xu K. Melatonin, a full service anti-cancer agent: inhibition of initiation, progression and metastasis. Int J Mol Sci. 2017;18(4):843. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms18040843.
  13. Rehman SU, Ikram M, Ullah N, Alam SI, Park HY, Badshah H, Choe K, Kim MO. Neurological Enhancement Effects of Melatonin against Brain Injury-Induced Oxidative Stress, Neuroinflammation, and Neurodegeneration via AMPK/CREB Signaling. Cells. 2019;8(7):760. DOI: https://doi.org/10.3390/cells8070760.
  14. Lv QK, Tao KX, Yao XY, Pang MZ, Cao BE, Liu CF, Wang F. Melatonin MT1 receptors regulate the Sirt1/Nrf2/Ho-1/Gpx4 pathway to prevent alpha-synuclein-induced ferroptosis in Parkinson’s disease. J Pineal Res. 2024;76(2):e12948. DOI: https://doi.org/10.1111/jpi.12948.
  15. Ma F, Hao H, Gao X, Cai Y, Zhou J, Liang P, Lv J, He Q, Shi C, Hu D, Chen B, Zhu L, Xiao X, Li S. Melatonin ameliorates necrotizing enterocolitis by preventing Th17/Treg imbalance through activation of the AMPK/SIRT1 pathway. Theranostics. 2020;10(17):7730-46. DOI: https://doi.org/10.7150/thno.45862.
  16. Gnocchi D, Bruscalupi G. Circadian rhythms and hormonal homeostasis: pathophysiological implications. Biology (Basel). 2017;6(1):10. DOI: https://doi.org/10.3390/biology6010010.
  17. Touitou Y, Reinberg A, Touitou D. Association between light at night, melatonin secretion, sleep deprivation, and the internal clock: Health impacts and mechanisms of circadian disruption. Life Sci. 2017;173:94-106. DOI: https://doi.org/10.1016/j.lfs.2017.02.008.
  18. Begemann K, Rawashdeh O, Olejniczak I, Pilorz V, de Assis LVM, Osorio-Mendoza J, Oster H. Endocrine regulation of circadian rhythms. NPJ Biol Timing Sleep. 2025;2(1):10. DOI: https://doi.org/10.1038/s44323-025-00024-6.
  19. Agorastos A, Nicolaides NC, Bozikas VP, Chrousos GP, Pervanidou P. Multilevel interactions of stress and circadian system: implications for traumatic stress. Front Psychiatry. 2020;10:1003. DOI: https://doi.org/10.3389/fpsyt.2019.01003.
  20. Mahmood D. Pleiotropic Effects of Melatonin. Drug Res (Stuttg). 2019;69(2):65-74. DOI: https://doi.org/10.1055/a-0656-6643.
  21. Meléndez-Fernández OH, Liu JA, Nelson RJ. Circadian rhythms disrupted by light at night and mistimed food intake alter hormonal rhythms and metabolism. Int J Mol Sci. 2023;24(4):3392. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms24043392.
  22. Behosh NB, Bakalets ОV, Romanyuk LB, Zaiets TA. Circadian synchronization disruption as a predictor of sleep disorders. Prospects Innov Sci. 2025;12(58):2162-74. DOI: https://doi.org/10.52058/2786-4952-2025-12(58)-2162-2173. Ukrainian.
  23. Ahmad SB, Ali A, Bilal M, Rashid SM, Wani AB, Bhat RR, Rehman MU Melatonin and Health: Insights of Melatonin Action, Biological Functions, and Associated Disorders. Cell Mol Neurobiol. 2023;43(6):2437-58. DOI: https://doi.org/10.1007/s10571-023-01324-w.
  24. Magliocco G, Le Bloc'h F, Thomas A, Desmeules J, Daali Y. Simultaneous determination of melatonin and 6-hydroxymelatonin in human overnight urine by LC-MS/MS. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci. 2021;1181:122938. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jchromb.2021.122938.
  25. Edemann-Callesen H, Andersen HK, Ussing A, Virring A, Jennum P, Debes NM, Laursen T, Baandrup L, Gade C, Dettmann J, Holm J, Krogh C, Birkefoss K, Tarp S, Händel MN. Use of melatonin in children and adolescents with idiopathic chronic insomnia: a systematic review, meta-analysis, and clinical recommendation. EClinicalMedicine. 2023;61:102048. DOI: https://doi.org/10.1016/j.eclinm.2023.102048.
  26. Nikolaev G, Robeva R, Konakchieva R. Membrane melatonin receptors activated cell signaling in physiology and disease. Int J Mol Sci. 2021;23(1):471. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms23010471.
  27. Wang Q, Lu Q, Guo Q, Teng M, Gong Q, Li X, Du Y, Liu Z, Tao Y. Structural basis of the ligand binding and signaling mechanism of melatonin receptors. Nat Commun. 2022;13(1):454. DOI: https://doi.org/10.1038/S41467-022-28111-3.
  28. Okamoto HH, Cecon E, Nureki O, Rivara S, Jockers R. Melatonin receptor structure and signaling. J Pineal Res. 2024;76(3):e12952. DOI: https://doi.org/10.1111/jpi.12952.
  29. Boutin JA, Ferry G. Is There Sufficient Evidence that the Melatonin Binding Site MT3 Is Quinone Reductase 2? J Pharmacol Exp Ther. 2019;368(1):59-65. DOI: https://doi.org/10.1124/jpet.118.253260.
  30. Herrera-Arozamena C, Estrada-Valencia M, García-Díez G, Pérez C, León R, Infantes L, Morales-García JA, Pérez-Castillo A, Del Sastre E, López MG, Rodríguez-Franco MI. Discovery of a potent melatonin-based inhibitor of quinone reductase-2 with neuroprotective and neurogenic properties. Eur J Med Chem. 2024;277:116763. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2024.116763.
  31. Lépinay J, Taragnat C, Dubois J-P, Chesneau D, Jockers R, Delagrange P, Bozon V. Negative regulation of melatonin secretion by melatonin receptors in ovine pinealocytes. PLoS One 2021;16(7):e0255249. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0255249.
  32. Novais AA, Chuffa LGdA, Zuccari DAPdC, Reiter RJ. Exosomes and Melatonin: Where Their Destinies Intersect. Front. Immunol. 2021;12:692022. DOI: https://doi.org/10.3389/fimmu.2021.692022.
  33. Chuffa LGA, Seiva F, Cucielo MS, Silveira HS, Reiter RJ, Lupi LA. Mitochondrial Functions and Melatonin: A Tour of the Reproductive Cancers. Cell Mol Life Sci. 2019;76(5):837-63. DOI: https://doi.org/10.1007/s00018-018-2963-0.
  34. Reiter RJ, Tan DX, Rosales-Corral S, Galano A, Zhou XJ, Xu B. Mitochondria: Central Organelles for Melatonin's Antioxidant and Anti-Aging Actions. Molecules. 2018;23(2):509. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules23020509.
  35. Somalo-Barranco G, Pagano Zottola AC, Abdulrahman AO, El Zein RM, Cannich A, Muñoz L, Serra C, Oishi A, Marsicano G, Masri B, Bellocchio L, Llebaria A, Jockers R. Mitochondria-targeted melatonin photorelease supports the presence of melatonin MT1 receptors in mitochondria inhibiting respiration. Cell Chem Biol. 2023;30(8):920-32.e7. DOI: https://doi.org/10.1016/j.chembiol.2023.07.009.
  36. Tan DX, Manchester LC, Qin L, Reiter RJ. Melatonin: A Mitochondrial Targeting Molecule Involving Mitochondrial Protection and Dynamics. Int. J. Mol. Sci. 2016;17:2124. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms17122124.
  37. Ma K, Chen G, Li W, Kepp O, Zhu Y, Chen Q. Mitophagy, Mitochondrial Homeostasis, and Cell Fate. Front. Cell Dev. Biol. 2020;8:467. DOI: https://doi.org/10.3389/fcell.2020.00467.
  38. De Gaetano A, Gibellini L, Zanini G, Nasi M, Cossarizza A, Pinti M. Mitophagy and Oxidative Stress: The Role of Aging. Antioxidants. 2021;10:794. DOI: https://doi.org/10.3390/antiox10050794.
  39. Jockers R, Delagrange P, Dubocovich ML, Markus RP, Renault N, Tosini G, Cecon E, Zlotos DP. Update on melatonin receptors: IUPHAR Review 20. Br J Pharmacol. 2016;173(18):2702-25. DOI: https://doi.org/10.1111/bph.13536.
  40. Aykan U, Güvel MC, Paykal G, Uluoglu C. Neuropharmacologic modulation of the melatonergic system. Explor Neurosci. 2023;2:287-306. DOI: https://doi.org/10.37349/en.2023.00029.
  41. Yang B, Zang LE, Cui JW, Zhang MY, Ma X, Wei LL. Melatonin plays a protective role by regulating miR-26a-5p-NRSF and JAK2-STAT3 pathway to improve autophagy, inflammation and oxidative stress of cerebral ischemia-reperfusion injury. Drug Des Devel Ther. 2020;14:3177-88. DOI: https://doi.org/10.2147/DDDT.S262121.
  42. Yawoot N, Sengking J, Wicha P, Govitrapong P, Tocharus C, Tocharus J. Melatonin attenuates reactive astrogliosis and glial scar formation following cerebral ischemia and reperfusion injury mediated by GSK-3beta and RIP1K. J Cell Physiol. 2022;237(3):1818-32. DOI: https://doi.org/10.1002/jcp.30649.
  43. Yang J, Wang T, Jin X, Wang G, Zhao F, Jin Y. Roles of Crosstalk between Astrocytes and Microglia in Triggering Neuroinflammation and Brain Edema Formation in 1,2-Dichloroethane-Intoxicated Mice. Cells. 2021;10(10):2647. DOI: https://doi.org/10.3390/cells10102647.
  44. Chen D, Zhang T, Lee TH. Cellular mechanisms of melatonin: insight from neurodegenerative diseases. Biomolecules. 2020;10(8):1158. DOI: https://doi.org/10.3390/biom10081158.
  45. Zhang C, Ma Y, Zhao Y, Guo N, Han C, Wu Q, Mu C, Zhang Y, Tan S, Zhang J, Liu X. Systematic review of melatonin in cerebral ischemia-reperfusion injury: critical role and therapeutic opportunities. Front Pharmacol. 2024;15:1356112. DOI: https://doi.org/10.3389/fphar.2024.1356112.
  46. Rui T, Wang H, Li Q, Cheng Y, Gao Y, Fang X, Ma X, Chen G, Gao C, Gu Z, Song S, Zhang J, Wang C, Wang Z, Wang T, Zhang M, Min J, Chen X, Tao L, Wang F, Luo C. Deletion of ferritin H in neurons counteracts the protective effect of melatonin against traumatic brain injuryinduced ferroptosis. J Pineal Res. 2021;70(2):e12704. DOI: https://doi.org/10.1111/jpi.12704.
  47. Gao Y, Wang T, Cheng Y, Wu Y, Zhu L, Gu Z, Wu Y, Cai L, Wu Y, Zhang Y, Gao C, Li L, Li J, Li Q, Wang Z, Wang Y, Wang F, Luo C, Tao L. Melatonin ameliorates neurological deficits through MT2/IL-33/ferritin H signaling-mediated inhibition of neuroinflammation and ferroptosis after traumatic brain injury. Free Radic Biol Med. 2023;199:97-112. DOI: https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2023.02.014.
  48. Natale G, Limanaqi F, Busceti CL, Mastroiacovo F, Nicoletti F, Puglisi-Allegra S, Fornai F. Glymphatic System as a Gateway to Connect Neurodegeneration from Periphery to CNS. Front. Neurosci. 2021;15:639140. DOI: https://doi.org/10.3389/fnins.2021.639140.