LA MELATONINA MODULA LA
FUNZIONE VISIVA
La melatonina, ormone prodotto dalla ghiandola pineale o epifisi, associata da decenni alla regolazione dei ritmi circadiani[1], nella storia scientifica recente è stata oggetto di eccessive sottovalutazioni e sopravvalutazioni[2], ma oggi si è sempre più vicini alla definizione del suo profilo fisiologico. Da tempo si conosce un aspetto del funzionamento dell’epifisi che la rende unica fra le ghiandole endocrine, ossia la sua sensibilità alla luce; infatti, la sintesi e la secrezione della melatonina sono fortemente influenzate dal ciclo luce-buio, attraverso una via multisinaptica che si collega al ganglio cervicale superiore dell’ortosimpatico. Durante la fase di illuminazione diurna la produzione e il rilascio di melatonina si riducono, così come il flusso di impulsi che corre lungo l’innervazione vegetativa dell’epifisi. Dopo il tramonto, con l’avanzare dell’oscurità, gli assoni del simpatico si attivano incrementando il rilascio di noradrenalina, che si lega ai recettori β-adrenergici della pineale, con aumento della formazione di AMP-ciclico e attivazione dei recettori α1-adrenergici che amplificano ulteriormente la risposta. Il secondo messaggero determina l’attivazione dell’enzima arilalchilammina-N-acetiltransferasi (AANAT)[3] che converte la serotonina (5-HT) in N-acetil-serotonina, poi metilata a melatonina dall’enzima idrossindolo-O-metiltransferasi (HIOMT).
Dunque l’epifisi funziona come un convertitore neuroendocrino. Nei mammiferi, le informazioni fotosensoriali della retina influenzano l’attività delle sue proiezioni neuroniche che inibiscono o stimolano la secrezione di melatonina. E’ noto da tempo che un ritmo circadiano nella secrezione di melatonina persiste a lungo, anche quando cessa la stimolazione luce-buio, come è stato rilevato in animali stabulati in condizioni di oscurità continua. Questa osservazione ha consentito di accertare l’esistenza di un orologio biologico -verosimilmente corrispondente ad una popolazione neuronica del nucleo soprachiasmatico dell’ipotalamo- in grado di scandire i ritmi di produzione e rilascio dell’ormone secondo i cicli temporali, anche in assenza di una sincronizzazione con le fasi di presenza/assenza della luce solare. La melatonina, che fornisce tracce per le temporizzazioni circadiane e stagionali mediante l’attivazione di recettori accoppiati a proteine G, è stata implicata non solo nella regolazione dei ritmi biologici, ma anche nella fisiologia del sonno e in vari disturbi psichici dell’affettività.
Mancando fino ad oggi una chiara dimostrazione del ruolo nella retina della melatonina e dei suoi recettori, espressi nei fotorecettori retinici sotto il diretto controllo dell’orologio circadiano, Baba e colleghi del Neuroscience Institute della Morehouse School of Medicine di Atlanta (Georgia) hanno studiato la distribuzione dei recettori MT1 nella struttura nervosa dell’occhio, l’elettroretinogramma scotopico e fotopico e la morfologia retinica in topi MT1 (-/-) e normali (Baba K., et al. Melatonin modulates visual function and cell viabilità in the mouse retina via the MT1 melatonin receptor. Proc. Natl Acad. Sci. USA 106, 15043-15058, 2009).
I ricercatori hanno accertato che topi di 18 mesi a genotipo normale presentavano una risposta retinica dipendente dal livello di luminescenza, che poteva essere amplificata dall’iniezione di melatonina praticata durante le ore del giorno. I topi MT1 (-/-), privi dei recettori per la melatonina, non producevano questa risposta.
Lo studio della retina dei roditori manipolati geneticamente non ha fatto registrare grandi differenze con la retina degli animali di controllo a 3 mesi di età, mentre a 12 mesi i topi MT1 (-/-) presentavano un numero di nuclei dei fotorecettori nello strato nucleare esterno di gran lunga inferiore alla norma. A 18 mesi la perdita di nuclei fotorecettoriali in questo strato della retina era ulteriormente accentuata e il numero delle cellule gangliari era significativamente più basso di quello dei controlli.
Questi rilievi morfologici, insieme con tutti gli altri dati emersi dalla sperimentazione, suggeriscono che il recettore MT1 è richiesto per la sopravvivenza di alcuni tipi cellulari retinici e per la modulazione della sensibilità visiva. Ulteriori studi chiariranno i meccanismi molecolari di questo importante ruolo svolto dalla melatonina.
L’autrice
della nota invita a leggere le recensioni di argomento connesso nelle nostre
“Note e Notizie”.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]
[1] Per ritmi circadiani, da circa dies (= quasi un giorno) si intendono le ritmiche
oscillazioni nell’arco delle 24 ore dell’espressione, dell’increzione o
dell’attività di molecole, così come le fluttuazioni nello stesso intervallo di
particolari funzioni di cellule o sistemi di un organismo. Una branca
specializzata della biologia, la cronobiologia,
studia in dettaglio i meccanismi e i processi alla base di questi ritmi e
indaga l’interpretazione del loro significato fisiologico.
[2] Sottovalutazioni, come accaduto fino agli anni Settanta,
quando la si riteneva un residuo vestigiale del terzo occhio, privo di
significato fisiologico per l’uomo; o sopravvalutazioni, come negli anni
Novanta quando, soprattutto per effetto dell’intenso lavoro di Walter Pierpaoli
e dei suoi collaboratori, si andò diffondendo la convinzione che la melatonina
fosse il “master hormone” del nostro organismo, in grado di controllare i ritmi
circadiani dei principali ormoni, di promuovere il ringiovanimento, combattere
le malattie oncologiche, lo stress,
molte malattie cardiache e varie altre espressioni patologiche. Oggi, lontani
da questi eccessi, si tenta di delineare in maniera più precisa il ruolo
fisiologico di questa molecola e gli ambiti di reale utilità terapeutica.
[3] E’ l’enzima più importante nella biosintesi dell’ormone,
costituendo la tappa limitante del sistema.