Melatonina: fisiologia, funzioni e uso medico
La melatonina è un ormone presente nell'uomo, negli animali, nelle piante, nei funghi, nei batteri e persino in alcune alghe. Il suo nome scientifico è N-cetil-5-metossitriptamina ed è sintetizzato da un amminoacido essenziale, il triptofano.
Nell'uomo e negli animali, la melatonina è prodotta principalmente nella ghiandola pineale ed è una sostanza di base per un'ampia varietà di processi cellulari, neuroendocrini e neurofisiologici.
La funzione più importante della melatonina risiede nella regolazione del ciclo del sonno quotidiano, motivo per cui viene utilizzato in alcuni casi come trattamento per i disturbi del sonno.
Una delle principali caratteristiche di questa molecola sta nella sua biosintesi, che dipende in larga misura dai cambiamenti nell'illuminazione dell'ambiente.
Caratteristiche della melatonina
La melatonina è un ormone secreto dalla ghiandola pineale, la cui scoperta è stata stabilita nel 1917. In particolare, la sua esistenza è stata rilevata attraverso un'indagine in cui i girini venivano nutriti con un estratto della ghiandola pineale.
Durante la somministrazione dell'estratto della ghiandola pineale è stata osservata l'apparizione di macchie scure sulla pelle degli animali, a causa della contrazione dei meláoforo.
Questa sostanza fu chiamata melatonina e fu isolata per la prima volta quarantun anni dopo la sua scoperta nel 1958. Circa dieci anni dopo, fu descritta la natura ciclica della sua secrezione e della sua capacità di indurre il sonno.
La melatonina è ora considerata un neuroormone prodotto dai pinealociti (un tipo di cellula) della ghiandola pineale, una struttura cerebrale che si trova nel diencefalo.
La ghiandola pineale genera melatonina sotto l'influenza del nucleo soprachiasmatico, una regione dell'ipotalamo che riceve informazioni dalla retina circa i modelli quotidiani di luce e oscurità.
Le persone sperimentano una costante generazione di melatonina nel cervello, che diminuisce notevolmente a 30 anni di età. Allo stesso modo, dall'adolescenza ci sono solitamente delle calcificazioni nella ghiandola pineale, che sono chiamate corpora arenacea .
La sintesi della melatonina è in parte determinata dall'illuminazione ambientale, grazie alla sua connessione con i nuclei soprachiasmatici dell'ipotalamo. Cioè, maggiore è l'illuminazione, minore è la produzione di melatonina e minore è l'illuminazione, maggiore è la produzione di questo ormone.
Questo fatto evidenzia l'importante ruolo svolto dalla melatonina nella regolazione del sonno delle persone, così come l'importanza dell'illuminazione in questo processo.
Attualmente è stato dimostrato che la melatonina ha due funzioni principali: regolare l'orologio biologico e diminuire l'ossidazione. Allo stesso modo, i deficit di melatonina sono solitamente accompagnati da sintomi come l'insonnia o la depressione e possono causare una graduale accelerazione dell'invecchiamento.
Sebbene la melatonina sia una sostanza sintetizzata dal corpo stesso, può essere osservata anche in alcuni alimenti come avena, ciliegie, mais, vino rosso, pomodori, patate, noci o riso.
Allo stesso modo, la melatonina viene venduta oggi nelle farmacie e parafarmacie con diverse presentazioni e viene usata come alternativa alle piante medicinali o ai farmaci da prescrizione per combattere, principalmente, l'insonnia.
fisiologia
La ghiandola pineale è una struttura che si trova nel centro del cervelletto, dietro il terzo ventricolo cerebrale. Questa struttura contiene pinealociti, cellule che generano indolamine (melatonina) e peptidi vasoattivi.
Pertanto, la produzione e la secrezione dell'ormone melatonina sono stimolate dalle fibre del nervo postganglionico della retina. Questi nervi attraversano il tratto retino-ialotalamico fino al nucleo soprachiasmatico (ipotalamo).
Quando si trovano nel nucleo soprachiasmatico, le fibre del nervo postganglionico passano attraverso i gangli cervicali superiori fino a raggiungere la ghiandola pineale.
Una volta raggiunta la ghiandola pineale, stimolano la sintesi di melatonina, motivo per cui l'oscurità attiva la produzione di melatonina mentre la luce inibisce la secrezione di questo ormone.
Sebbene la luce esterna influenzi la produzione di melatonina, questo fattore non determina il funzionamento complessivo dell'ormone.
Cioè, il ritmo circadiano della secrezione di melatonina è controllato da un pacemaker endogeno situato nel nucleo soprachiasmatico stesso, che è indipendente da fattori esterni.
Tuttavia, la luce ambientale ha la capacità di aumentare o ri-intensificare il processo in modo dose-dipendente. La melatonina entra per diffusione nel flusso sanguigno, dove ha un picco di concentrazione tra le due e le quattro del mattino.
Successivamente, la quantità di melatonina nel sangue diminuisce gradualmente durante il resto del periodo buio.
D'altra parte, la melatonina presenta anche variazioni fisiologiche a seconda dell'età della persona. Fino a tre mesi di età, il cervello umano secerne piccole quantità di melatonina.
Successivamente, la sintesi dell'ormone aumenta, raggiungendo concentrazioni di circa 325 pg / mL durante l'infanzia. Nei giovani adulti la normale concentrazione varia tra 10 e 60 pg / mL e durante l'invecchiamento la produzione di melatonina diminuisce gradualmente.
Biosintesi e metabolismo
La melatonina è una sostanza che viene biosintetizzata dal triptofano, un amminoacido essenziale che viene dal cibo.
In particolare, il triptofano viene convertito direttamente in melatonina attraverso l'enzima triptofanoidrossile. Successivamente, questo composto è decarbossilato e genera serotonina.
Come accennato, l'oscurità attiva il sistema neuronale e motiva la produzione di una scarica di norepinefrina da neurotrasmettitore. Quando la norepinefrina si lega ai recettori adrenergici beta1 dei pinealociti, viene attivata l'adenilciclasi.
Allo stesso modo, AMP ciclico è aumentato da questo processo e una nuova sintesi di arilalchilamina N-aciltransferasi (enzima della sintesi di melanina) è motivata. Infine, attraverso questo enzima, la serotonina viene trasformata in melanina.
Per quanto riguarda il suo metabolismo, la melatonina è un ormone che viene metabolizzato nei mitocondri e negli ep-epatociti, ed è rapidamente convertito in 6-idrossimelatonina. Successivamente, è coniugato con acido glucuronico ed escreto nelle urine.
Fattori che modulano la secrezione di melatonina
Attualmente, gli elementi che sono in grado di modificare la secrezione di melatonina possono essere raggruppati in due diverse categorie: fattori ambientali e fattori endogeni.
I fattori ambientali sono principalmente formati dal fotoperiodo (stagioni del ciclo solare), dalle stagioni dell'anno e dalla temperatura ambientale.
Per quanto riguarda i fattori endogeni, sia lo stress che l'età sembrano essere elementi che possono motivare una riduzione della produzione di melatonina.
Allo stesso modo, sono stati stabiliti tre diversi modelli di secrezione di melatonina: tipo uno, tipo due e tipo tre.
Il tipo di modello di secrezione di melatonina è osservato nei criceti ed è caratterizzato da un improvviso picco di secrezione.
Il modello di tipo due è tipico del ratto albino e degli esseri umani. In questo caso, la secrezione è caratterizzata da un graduale aumento fino a raggiungere il massimo picco di secrezione.
Infine, il tipo tre stop è stato osservato negli ovini, è anche caratterizzato da un aumento graduale ma si differenzia dal tipo due per raggiungere un livello massimo di secrezione e rimanere per un tempo fino a quando non inizia a diminuire.
farmacocinetica
La melatonina è un ormone ampiamente biodisponibile. L'organismo non presenta barriere morfologiche per questa molecola, in modo tale che la melatonina possa essere rapidamente assorbita attraverso la mucosa nasale, orale o gastrointestinale.
Allo stesso modo, la melatonina è un ormone che viene distribuito intracellularmente in tutti gli organelli. Una volta somministrato, il livello massimo nel plasma viene raggiunto tra 20 e 30 minuti dopo. Questa concentrazione viene mantenuta per circa un'ora e mezza e quindi diminuisce rapidamente con un'emivita di 40 minuti.
A livello cerebrale, la melatonina viene prodotta nella ghiandola pineale e agisce come un ormone endocrino, poiché viene rilasciata nel flusso sanguigno. Le regioni cerebrali di azione della melatonina sono l'ippocampo, la ghiandola pituitaria, l'ipotalamo e la ghiandola pineale.
D'altra parte, la melatonina viene prodotta anche nella retina e nel tratto gastrointestinale, luoghi in cui agisce come un ormone paracrino. Allo stesso modo, la melatonina è distribuita in regioni non neurali come le gonadi, l'intestino, i vasi sanguigni e le cellule immunitarie.
funzioni
La melatonina contiene recettori specifici, saturabili e reversibili, ei suoi siti di azione influenzano principalmente i ritmi circadiani. D'altra parte, i recettori non neuronali della melatonina influenzano la funzione riproduttiva e le periferiche hanno funzioni diverse.
I recettori della melatonina sembrano essere importanti nei meccanismi di apprendimento e memoria dei topi e si ipotizza che questo ormone possa alterare i processi elettrofisiologici associati alla memoria, come il potenziamento a lungo termine.
D'altra parte, la melatonina influenza il sistema immunitario ed è correlata a condizioni come l'AIDS, il cancro, l'invecchiamento, le malattie cardiovascolari, i cambiamenti quotidiani nel ritmo, il sonno e alcuni disturbi psichiatrici.
Alcuni studi clinici indicano che la melatonina potrebbe anche svolgere un ruolo importante nello sviluppo di patologie come l'emicrania e il mal di testa, poiché questo ormone è una buona opzione terapeutica per combatterli.
D'altra parte, è stato dimostrato che la melatonina riduce il danno tissutale causato dall'ischemia, sia nel cervello che nel cuore.
Infine, è ormai noto che la melatonina agisce sul sistema immunitario, sebbene i dettagli sui suoi effetti siano alquanto confusi. In questo senso, la melatonina sembra provocare la produzione di immunoglobuline e la stimolazione dei fagociti.
Pertanto, le funzioni della melatonina sono molte e varie, agendo sia a livello cerebrale che a livello corporeo. Tuttavia, la funzione principale di questo ormone risiede nella regolazione dell'orologio biologico.
Uso medico
I molteplici effetti che la melatonina provoca sul funzionamento fisico e cerebrale delle persone, così come la capacità di estrarre questa sostanza da determinati alimenti, hanno motivato un alto livello di ricerca sul suo uso medico.
Tuttavia, la melatonina è stata approvata solo come medicina per il trattamento a breve termine dell'insonnia di primo grado nelle persone di età superiore ai 55 anni. In questo senso, uno studio recente ha dimostrato che la melatonina ha aumentato significativamente il tempo di sonno totale nelle persone che soffrono di privazione del sonno.
Ricerca sulla melatonina
Sebbene l'unico uso medico approvato per la melatonina risieda nel trattamento a breve termine dell'insonnia primaria, sono attualmente in corso molteplici indagini sugli effetti terapeutici di questa sostanza.
Nello specifico, viene studiato il ruolo della melatonina come strumento terapeutico per le malattie neurodegenerative come il morbo di Alzheimer, la malattia di Huntington, il morbo di Parkinson o la sclerosi laterale amiotrofica.
Si ipotizza che questo ormone possa essere un farmaco che in futuro sarà efficace nella lotta contro queste patologie, tuttavia oggi non ci sono quasi studi che forniscano prove scientifiche sulla sua utilità terapeutica.
D'altra parte, diversi autori post melatonina come una buona sostanza per combattere le delusioni nei pazienti anziani. In alcuni casi, questa utilità terapeutica si è già dimostrata efficace.
Infine, la melatonina presenta altre strade di ricerca un po 'meno studiate ma con buone prospettive future.
Uno dei casi più in voga oggi è il ruolo di questo ormone come sostanza stimolante. Alcune ricerche hanno dimostrato che la somministrazione di melatonina a soggetti con ADHD riduce il tempo necessario per addormentarsi.
Altre aree terapeutiche di ricerca sono mal di testa, disturbi dell'umore (dove è stato dimostrato che è efficace per il trattamento del disturbo affettivo stagionale), cancro, bile, obesità, protezione dalle radiazioni e tinnito.
