'멜라토닌'이란 뇌의 중간 부위인 송과선에서 생성되는 생체 호르몬으로 의학적으로는 불면증 치료에 사용되는 약물입니다. 또한 생체 내 멜라토닌은 밤과 낮의 길이 등과 같은 광주기를 감지하여 합성되고, 사람의 수면-각성 리듬과 일상적, 계절적 생체리듬을 조절하며 자연적인 수면을 유도하는 작용을 합니다. 이러한 멜라토닌은 눈 망막에 도달하는 빛에 영향을 받는데, 밤 10시부터 급상승해 새벽 2~3시에 최고로 분비되고 오전 6시 이후에는 분비가 멈추게 됩니다. 따라서 멜라토닌 분비의 활성화를 위해서는 밤 10시부터 오전 6시까지 8시간의 수면시간을 가지는 것이 중요합니다.
멜라토닌은 주로 뇌의 송과선(핀랄체)에서 생성됩니다. 송과선은 뇌의 중앙에 위치한 작은 기관입니다. 멜라토닌의 생성은 트립토판이라는 아미노산에서 시작됩니다. 트립토판은 우선 5-하이드록시트립토판으로 변환되고, 이것이 또 다시 5-하이드록시트립타민(세로토닌)으로 변환됩니다. 세로토닌은 최종적으로 멜라토닌으로 변환됩니다. 멜라토닌은 주로 야간에 분비됩니다. 빛에 노출되면 송과선에서 멜라토닌의 생성이 억제되고, 어두워지면 멜라토닌 생성이 촉진됩니다. 이는 멜라토닌이 '수면 호르몬'으로 알려진 이유이며, 일일 리듬을 조절하는 데 중요한 역할을 합니다.
멜라토닌은 실제로 송과선에서 생성되는 호르몬입니다. 송과선은 뇌하수체 바로 위에 위치한 작은 내분비선입니다. 멜라토닌 생성 과정은 다음과 같습니다.
시상하부에서 박명환 핵이라는 부분이 생체리듬을 조절하며, 이곳으로부터 신호가 송과선으로 전달됩니다. 밤이 되면 박명환 핵이 활성화되어 송과선에 신호를 보내 트립토판이라는 아미노산이 멜라토닌으로 전환되도록 합니다. 트립토판은 여러 단계를 거쳐 세로토닌이 되고, 다시 N-아세틸트랜스퍼라제와 히드록시인돌-O-메틸트랜스퍼라제 두 가지 효소의 작용으로 멜라토닌이 최종 생성됩니다. 이렇게 만들어진 멜라토닌은 밤사이 혈액 순환을 통해 전신에 분포되어 수면과 생체리듬 조절 등의 역할을 합니다.