Sebbene ampiamente conosciuto come "l'ormone del sonno", il ruolo esatto della melatonina nel sonno è ben lungi dall'essere pienamente compreso. Conosciamo molti legami tra melatonina e sonno: i livelli dell'ormone aumentano di notte e cadono durante il giorno, regolati dagli stessi ritmi circadiani che aiutano a governare il sonno. Le interruzioni dei livelli di melatonina vanno di pari passo con i problemi del sonno. Ma come, esattamente la melatonina influenza il sonno e il nostro sonno e i cicli della veglia? Questo è qualcosa che non comprendiamo appieno. Gli scienziati del Caltech hanno cercato di imparare di più sul ruolo preciso della melatonina nel sonno e di recente hanno condiviso i loro risultati. Le loro scoperte gettano nuova luce su quanto sia importante la melatonina per dormire e su come possa funzionare il sonno.
Per esplorare in dettaglio gli effetti della melatonina sul sonno, i ricercatori hanno studiato le funzioni legate al sonno della melatonina nelle larve zebrafish. Questi piccoli organismi hanno un ciclo circadiano simile agli umani. Sono svegli durante le ore diurne e dormono di notte, durante i quali i livelli di melatonina sono al massimo. I ricercatori hanno confrontato i modelli sonno-veglia delle normali larve zebrafish con le larve zebrafish che non erano in grado di produrre melatonina, a causa di una mutazione genetica. Le larve di pesce carenti di melatonina dormivano significativamente meno delle loro controparti che producevano melatonina, circa la metà del tempo. Anche le larve di pesce senza melatonina impiegavano il doppio del tempo per addormentarsi.
I ricercatori hanno fatto un ulteriore passo avanti e hanno temporaneamente impedito alle normali larve di pesce zebra di produrre melatonina, compromettendo le cellule della ghiandola pineale. (La ghiandola pineale è anche il luogo in cui la melatonina viene prodotta negli esseri umani.) Senza la capacità di generare melatonina, le larve di zebrafish hanno mostrato cambiamenti drastici nei loro schemi di sonno. Cominciarono a dormire la stessa quantità ridotta delle larve di pesce geneticamente mutate, circa la metà di quella che avevano dormito quando erano in grado di fare la melatonina. Quando i ricercatori hanno smesso di impedire alle larve di pesce di produrre la melatonina e hanno iniziato a produrle di nuovo in modo naturale, il loro sonno è tornato ai suoi livelli normali.
Questi risultati suggeriscono fortemente che esiste un ruolo diretto per la melatonina sia nell'addormentarsi che nel dormire per una normale e sana durata per tutta la notte.
I ricercatori hanno anche esaminato il funzionamento della melatonina in relazione agli orologi circadiani delle larve dei pesci zebra e ai loro cicli sonno-veglia. Per prima cosa hanno esposto sia le normali larve zebrafish che le larve di zebrafish geneticamente mutate a uno schema regolare del giorno e della notte: 14 ore di luce e 10 ore di buio. Questo ha stabilito le larve con orologi circadiani che funzionavano in sincronia con la luce e l'oscurità. Quindi hanno spostato entrambi i tipi di larve di pesce in un ambiente di completa oscurità. I pesci che hanno prodotto la melatonina hanno naturalmente mantenuto il normale ciclo circadiano del sonno e della veglia, anche in assenza di una normale esposizione alla luce.
Ma il pesce zebra geneticamente mutato, che non era in grado di produrre alcuna melatonina, perse ogni forma circadiana o ritmicità nel sonno. Senza la melatonina, le larve di pesce non potevano mantenere cicli circadiani di sonno e veglia. Questa è stata una sorpresa per i ricercatori e suggerisce fortemente che la melatonina non è solo utile e utile per i cicli circadiani di veglia e sonno, ma è essenziale per loro.
Lavorando con questa comprensione, che la melatonina è necessaria per il funzionamento dei cicli circadiani del sonno, i ricercatori hanno poi cercato di imparare come la melatonina esercita questa influenza normativa. Hanno studiato la relazione tra melatonina e adenosina, un neurotrasmettitore che negli esseri umani è pensato per svolgere una parte importante nel sistema di sonno omeostatico del corpo – la nostra spinta interna a dormire. Nell'uomo, i livelli di adenosina aumentano nel cervello per tutto il giorno. Questo accumulo di adenosina è associato ad un aumento della sensazione di stanchezza e necessità di dormire. I livelli di adenosina diminuiscono durante il sonno.
I ricercatori hanno somministrato sia le normali larve di pesce zebra sia le dosi di larve carenti di melatonina di un farmaco che ha stimolato l'adenosina. I due gruppi di pesci hanno reagito in modi molto diversi. L'adenosina non ha avuto alcun effetto sulle normali larve di pesce zebra. Ma tra le larve di pesce carenti di melatonina, i ricercatori hanno osservato cambiamenti significativi nel loro sonno. Le larve di pesce geneticamente mutate iniziarono a dormire normalmente, in modelli come i pesci che erano in grado di produrre melatonina.
Questa fase del loro esperimento suggerisce che una funzione della melatonina può essere quella di innescare l'accumulo di adenosina nel cervello che a sua volta porta a sentire il bisogno di dormire.
Questi risultati suggeriscono anche che la melatonina può essere un ponte tra i due potenti sistemi che governano il sonno: il sistema circadiano e il sistema di sonno omeostatico. Sappiamo che questi due sistemi esercitano entrambi un'influenza sul sonno, e insieme creano il nostro ciclo di 24 ore di base di un lungo, consolidato periodo di sonno seguito da un lungo periodo di veglia. Ma la scienza deve ancora stabilire o scoprire un collegamento diretto e concreto tra questi due sistemi. Questa ricerca offre molti nuovi dettagli su come la melatonina può effettivamente funzionare per conto del sonno, così come la prima prova di una connessione diretta tra i nostri due sistemi di sonno.
Successivamente, esamineremo recenti scoperte scientifiche nella comprensione di come la melatonina possa influenzare la salute e la malattia e nuove possibilità terapeutiche per la melatonina.
Sogni d'oro,
Michael J. Breus, PhD
The Sleep Doctor ™
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