Melatonin

Melatonin ist ein aus Serotonin gebildetes Indolamin (hormonähnlicher Botenstoff), das beim Menschen überwiegend in der Zirbeldrüse (Epiphyse) synthetisiert wird. Es ist ein zentraler Marker der zirkadianen Phasenlage (inneren biologischen Tageszeit). Unter physiologischen Bedingungen steigt die endogene Melatoninsekretion am Abend bei Dunkelheit an, erreicht nachts ihr Maximum und fällt in den frühen Morgenstunden wieder ab. Licht, insbesondere abendliche bzw. nächtliche Lichtexposition (Lichteinwirkung), unterdrückt die Melatoninsekretion.

In der klinischen Labordiagnostik hat Melatonin heute vor allem Bedeutung in der spezialisierten zirkadianen Diagnostik, insbesondere zur Bestimmung der inneren zirkadianen Phase mittels Dim Light Melatonin Onset (DLMO) sowie indirekt über den Urinmetaboliten (Abbauprodukt im Urin) 6-Sulfatoxymelatonin (aMT6s). Eine isolierte Melatoninbestimmung gehört nicht zur Routinediagnostik unspezifischer Schlafstörungen [1-5].

Synonyme

• N-Acetyl-5-Methoxytryptamin
• MEL
• Melatonin im Speichel/Serum/Plasma
• Urin-6-Sulfatoxymelatonin
• aMT6s (6-Sulfatoxymelatonin)

Das Verfahren

• Benötigtes Material
  • Serum oder Plasma bei zeitdefinierter Einzel- oder Serienabnahme
  • Speichel für serielle Proben im gedimmten Licht zur DLMO-Bestimmung
  • Erster Morgenurin oder nächtlicher/über Nacht gesammelter Urin zur Bestimmung von 6-Sulfatoxymelatonin, idealerweise kreatininbezogen
• Vorbereitung des Patienten
  • Strikte Standardisierung des Abnahmezeitpunkts entsprechend der klinischen Fragestellung
  • Bei DLMO-Diagnostik Probengewinnung unter gedimmten Lichtbedingungen
  • Dokumentation von Schlafenszeiten, Aufwachzeiten, Schichtarbeit, Jet-Lag und Melatonin-Einnahme
  • Labor- bzw. protokollspezifisch kann eine vorherige Pause exogener Melatoninpräparate erforderlich sein
• Störfaktoren
  • Lichtexposition vor und während der Probengewinnung
  • Unpräzise oder nicht standardisierte Probenzeitpunkte
  • Körperhaltung, Nahrungsaufnahme und mangelnde Präanalytik-Standardisierung
  • Exogene Melatoninzufuhr
  • Methodenabhängige Interferenzen (Störeinflüsse) und Unterschiede zwischen Immunoassays und massenspektrometrischen Verfahren
• Methode
  • Immunoassays, insbesondere Enzyme-linked Immunosorbent Assay (ELISA), Radioimmunoassay (RIA) bzw. verwandte Verfahren
  • Flüssigchromatographie-Tandem-Massenspektrometrie (LC-MS/MS) mit höherer analytischer Spezifität (Genauigkeit)
  • Für Urin meist Bestimmung von 6-Sulfatoxymelatonin, bevorzugt kreatininbezogen

Normbereiche (je nach Labor)

Normbereiche sind methoden-, matrix-, alters- und präanalytikabhängig [2-5].

Indikationen

• Verdacht auf zirkadiane Schlaf-Wach-Rhythmusstörungen
• Bestimmung der inneren zirkadianen Phase, insbesondere mittels DLMO
• Spezialisierte Abklärung bei verzögerter oder vorverlagerter Schlafphase
• Spezialisierte Abklärung bei Non-24-Stunden-Schlaf-Wach-Rhythmusstörung
• Verlaufsbeurteilung zirkadian ausgerichteter Interventionen (Behandlungsmaßnahmen) in spezialisierten Settings
• Wissenschaftliche oder hochspezialisierte klinische Fragestellungen zur zirkadianen Rhythmik

Interpretation

• Erhöhte Werte
  • Physiologisch nachts bzw. unter korrekter Dunkelheitsbedingung
  • Unter exogener Melatoninzufuhr
  • Isoliert erhöhte Einzelwerte sind klinisch meist wenig spezifisch und ohne standardisierte Zeitachse kaum interpretierbar
• Erniedrigte Werte
  • Abendliche oder nächtliche Lichtexposition
  • Probengewinnung außerhalb des erwarteten Sekretionsfensters
  • Abgeflachte oder fehlphasige zirkadiane Rhythmik
  • Altersassoziiert verminderte nächtliche Sekretion
  • Isoliert niedrige Werte sind nicht krankheitsspezifisch und dürfen nicht als alleiniger Marker für psychiatrische (seelische), onkologische (Tumor-) oder internistische (die inneren Organe betreffende) Erkrankungen interpretiert werden
• Spezifische Konstellationen
  • Für die zirkadiane Diagnostik ist der zeitliche Verlauf wichtiger als ein Einzelwert
  • Speichel-DLMO ist klinisch aussagekräftiger als eine ungezielte Einzelbestimmung
  • Urin-aMT6s eignet sich als praktikabler Surrogatmarker (Ersatzmarker) der nächtlichen Melatoninproduktion, ersetzt aber die sorgfältige zirkadiane Phasenbeurteilung nicht vollständig

Weiterführende Diagnostik

• Schlafanamnese (Befragung zu den Schlafgewohnheiten), Schlafprotokoll und Erfassung der Lichtexposition
• Aktigraphie (Messung des Schlaf-Wach-Rhythmus über Bewegungen)
• Chronotyp-Fragebögen (Fragebögen zum individuellen Schlaf-Wach-Typ)
• Serielle Speichel-Melatoninmessungen zur DLMO-Bestimmung
• Urin-aMT6s-Verlauf bzw. kreatininbezogene aMT6s-Bestimmung
• Gegebenenfalls ergänzende schlafmedizinische Diagnostik je nach klinischer Fragestellung

Weitere klinische Hinweise

• Melatonin ist kein Routinelaborparameter zur allgemeinen Abklärung von Insomnie (Schlaflosigkeit).
• Der größte klinische Nutzen liegt in der spezialisierten Chronomedizin (Medizin der biologischen Rhythmen) und Schlafmedizin, wenn eine zirkadiane Fehlstellung objektiviert werden soll.
• Für die klinische Aussagekraft ist die Präanalytik (Vorbereitung und Gewinnung der Probe) entscheidend; ohne kontrollierte Lichtbedingungen und exakte Zeitdefinition sind Ergebnisse nur eingeschränkt verwertbar.
• At-home-Protokolle zur Speichel-DLMO-Bestimmung gewinnen an Bedeutung, erfordern aber eine strikt standardisierte Durchführung.
• Therapeutische Aussagen zu exogenem Melatonin sind von der Labordiagnostik zu trennen; diagnostisch ist primär die zirkadiane Phasenbestimmung relevant.

Literatur

1. Murray JM, Stone JE, Abbott SM, Bjorvatn B, Burgess HJ, Cajochen C et al.: A Protocol to Determine Circadian Phase by At-Home Salivary Dim Light Melatonin Onset Assessment. J Pineal Res. 2024;76(5):e12994. https://doi.org/10.1111/jpi.12994
2. Skubic C, Zevnik U, Nahtigal K, Dolenc Grošelj L, Rozman D. Circadian Biomarkers in Humans: Methodological Insights into the Detection of Melatonin and Cortisol. Biomolecules. 2025;15(7):1006. https://doi.org/10.3390/biom15071006
3. Braam W, Spruyt K. Reference intervals for 6-sulfatoxymelatonin in urine: A meta-analysis. Sleep Med Rev. 2022;63:101614. https://doi.org/10.1016/j.smrv.2022.101614
4. van Faassen M, van der Veen A, van Ockenburg S, de Jong H, de Vries EGE, Kema IP. Mass spectrometric quantification of urinary 6-sulfatoxymelatonin: age-dependent excretion and biological variation. Clin Chem Lab Med. 2021;59(1):187-195. https://doi.org/10.1515/cclm-2020-0455
5. Rzepka-Migut B, Paprocka J. Melatonin-Measurement Methods and the Factors Modifying the Results. A Systematic Review of the Literature. Int J Environ Res Public Health. 2020;17(6):1916. https://doi.org/10.3390/ijerph17061916