Oxytocin – The Multitasking Love Hormone

Fonte: cartone originale di Alex Martin

I reparti di maternità usano regolarmente l'ossitocina sintetica per avviare il processo di nascita e mantenerlo in movimento. Questa è la ragione principale per cui questo ormone è così ampiamente conosciuto. È meno noto che, dopo la nascita, l'ossitocina produce naturalmente l'eiezione di latte durante l'allattamento. È anche collegato con orgasmi in entrambi i sessi e legame tra individui. Questi link aggiuntivi hanno generato molte etichette per questo ormone multitasking: "ormone legante", "ormone ereditario", "ormone coccole", "ormone dell'amore" e persino "ormone della felicità". Poiché l'ossitocina influisce in modo significativo sul cervello e sugli organi riproduttivi, Heon-Jin Lee e colleghi lo hanno definito "il grande facilitatore della vita".

Ossitocina durante il parto

Alle donne che partoriscono in ospedale viene spesso somministrata ossitocina per via endovenosa, prima per indurre la nascita e quindi per rinforzare le contrazioni se necessario durante il travaglio. L'ossitocina svolge anche una funzione cruciale subito dopo la nascita promuovendo forti contrazioni che espellono la placenta e riducono il sanguinamento. Questo è un tempo precario e l'emorragia post-partum è la causa principale della mortalità materna in società con strutture mediche inadeguate.

Modello CPK della molecola di ossitocina costruito utilizzando ACD / ChemSketch e Accelrys DS Visualizer.

Fonte: Wikimedia Commons con riconoscimento all'autore dell'immagine MindZiper

Indubbiamente a causa del suo significato per la nascita, ma anche perché è una molecola così piccola, l'ossitocina – una catena corta di soli 9 aminoacidi – è stato il primo ormone peptidico ad essere sequenziato. (Per confronto, l'insulina ha 51 amminoacidi e catene di emoglobina nei globuli rossi ciascuno con più di 140.) Vincent du Vigneaud ha sequenziato e sintetizzato ossitocina nel 1953, guadagnandosi il premio Nobel, e l'ossitocina sintetica è ora in uso medico di routine. Poiché il tratto digestivo degrada rapidamente l'ormone, di solito viene iniettato nel sangue. Più recentemente, poiché l'ossitocina non può superare la barriera emato-encefalica, gli spray nasali vengono spesso utilizzati per trasferire l'ormone direttamente al cervello lungo le cellule nervose olfattive.

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Ossitocina e allattamento

Nelle madri che allattano al seno, l'ossitocina prodotta naturalmente fa fluire il latte attraverso il "riflesso fatiscente". L'ormone stimola la contrazione delle cellule muscolari intorno a piccole cavità contenenti latte, generando una maggiore pressione che espelle il latte attraverso il capezzolo. Mentre l'allattamento al seno inizia, l'ossitocina può anche scatenare contrazioni uterine, spesso sentite come post-dolori che possono essere forti come durante il travaglio. L'ossitocina viene inizialmente rilasciata in risposta al lattante del bambino, ma in seguito può essere stimolata da vari stimoli, che vanno dal suono di un bambino che piange al solo pensare all'allattamento al seno.

Origini dell'ossitocina

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Poiché l'ossitocina svolge un ruolo chiave sia nella nascita che nel lattante, si potrebbe pensare che si sia evoluta originariamente per tali funzioni. Ma le sequenze di DNA di geni in vari animali hanno rivelato una storia molto diversa e piuttosto sorprendente. Come spesso accade durante l'evoluzione, il gene dell'ossitocina nasce in realtà dalla duplicazione di un gene preesistente. Il gene originale – direttamente accanto al gene dell'ossitocina – produce l'ormone vasopressina. Proprio come l'ossitocina, la vasopressina è una catena di nove aminoacidi. Tutti tranne due degli amminoacidi sono gli stessi, tuttavia i due ormoni ora giocano ruoli molto diversi nel corpo. Le due funzioni principali della vasopressina sono la costrizione dei vasi sanguigni e il mantenimento dell'acqua corporea. Come altri mammiferi placentari, gli esseri umani hanno ancora un solo gene dell'ossitocina, ma duplicazioni aggiuntive hanno prodotto tre geni separati di vasopressina.

Albero evolutivo che mostra la duplicazione iniziale (D) di un gene della vasopressina per produrre un gene dell'ossitocina almeno 245 milioni di anni prima rispetto all'origine della suzione (S) e quasi 300 prima della nascita dal vivo (B).

Fonte: figura originale dell'autore basata in particolare sulle informazioni fornite da Ocampo Daza et al. (2013)

In due documenti di riferimento nel 2008 e nel 2009, Pai-Chung Gwee e colleghi hanno confrontato sequenze di DNA di geni per ossitocina, vasopressina e ormoni correlati in un'ampia gamma di animali con dorsali (vertebrati). È emerso che tutti i vertebrati con mascelle (mammiferi, uccelli, rettili, anfibi e vari pesci compresi i celacanti), hanno almeno una copia ciascuno dei geni dell'ossitocina e della vasopressina. Al contrario, i vertebrati senza mandibole – lancelet e lamprede – hanno un solo gene che produce un ormone simile alla vasopressina. Ciò indica che la duplicazione che porta a separare i geni per la vasopressina e l'ossitocina si è verificata a un certo punto dopo la divisione basale tra vertebrati mascella e mandibola, almeno 435 milioni di anni fa. Ma questo è molto tempo prima che il lattante emergesse nell'antenato comune dei mammiferi, circa 200 milioni di anni fa. In effetti, la gravidanza e il parto vivi non sono apparsi fino alla comune ascendenza di marsupiali e placenti, circa 145 milioni di anni fa. Quindi il gene dell'ossitocina chiaramente non ha avuto origine in relazione alla suzione o alla nascita.

Ossitocina e orgasmo

In due articoli pubblicati nel 1987 e nel 1994, Marie Carmichael e colleghi hanno riferito che l'aumento dei livelli circolanti di ossitocina accompagna l'orgasmo sia negli uomini che nelle donne. I livelli sono notevolmente aumentati con l'orgasmo raggiunto attraverso l'auto-stimolazione ei livelli elevati persistono per diversi minuti. Carmichael e colleghi hanno ipotizzato che gli effetti dell'ossitocina sulla contrazione muscolare potrebbero facilitare il trasporto di uova e spermatozoi.

Con un approccio ingegnoso, il ginecologo tedesco Ludwig Wildt e colleghi hanno studiato gli effetti dell'ossitocina sintetica sul trasporto di spermatozoi attraverso l'utero e gli ovidotti di una donna. Per raggiungere questo obiettivo, hanno depositato sfere di albumina di dimensioni spermatiche marcatamente radioattive nella vagina di 50 pazienti con infertilità e hanno monitorato i loro progressi con un rivelatore. Le sfere etichettate hanno raggiunto gli ingressi dell'ovidotto pochi minuti dopo la deposizione, quindi l'utero agisce chiaramente come una pompa. L'iniezione endovenosa di ossitocina è stata seguita da un aumento "drammatico" del volume delle sfere trasportate nell'ovidotto. La registrazione della pressione all'interno dell'utero prima e dopo l'iniezione di ossitocina ha rivelato un aumento del tono muscolare e della forza delle contrazioni e il gradiente è stato invertito per favorire il flusso dal collo dell'utero all'ovidotto. Ciò dimostra in modo convincente che l'ossitocina promuove il trasporto attraverso l'utero e gli ovidotti.

Ossitocina e il cervello

L'ossitocina non è solo connessa con organi riproduttivi. Contribuisce anche alla funzione cerebrale, in particolare influenzando il comportamento sociale. Quindi soprannomi come "ormone legante", "ormone dell'amore" e "elisir di fiducia".

Un esempio ormai leggendario di ossitocina in azione comporta un netto contrasto tra due specie di arvicine strettamente correlate. Mentre le arvicole di prateria formano un legame di coppia permanente dopo un accoppiamento iniziale e successivamente condividono la cura dei genitori, le arvicole montane si accoppiano promiscuamente e non formano legami duraturi. La ricerca ha rivelato che sia l'ossitocina che la vasopressina svolgono un ruolo importante nell'innescare e mantenere il legame di coppia nelle arvicole delle praterie. Sorprendentemente, se l'ossitocina e la vasopressina vengono somministrate alle arvicole montane, si comportano anche monogamicamente. Nel 2013, Hui Wang e colleghi hanno dimostrato che il blocco dei recettori ossitocina e vaspressina in uno specifico centro di ricompensa e piacere del cervello nelle arvicole della prateria impedisce la facilitazione della preferenza del partner. L'iniezione di inibitori cerebrali e l'induzione del legame di coppia mediante accoppiamento ha causato lo stesso cambiamento genico: una base veramente molecolare per l'amore.

È stato anche dimostrato in studi che utilizzano spray nasali che l'ossitocina può influenzare le interazioni sociali umane. In un esperimento rappresentativo riportato nel 2012, Dick Scheele, Onur Güntürkün e altri hanno dimostrato che l'ormone modula la distanza sociale tra uomini e donne. Uno studio randomizzato di somministrazione nasale di ossitocina con controlli di placebo ha rivelato che, durante un incontro iniziale con una donna attraente, gli uomini in una relazione monogama sono stimolati a mantenere una distanza molto maggiore rispetto agli uomini non impegnati. Questa scoperta è stata confermata da un approccio di avvicinamento / evitamento che coinvolge fotografie, in cui gli uomini trattati con ossitocina in una relazione monogama hanno avvicinato le immagini di donne attraenti più lentamente. Gli autori hanno suggerito che l'ossitocina può aiutare a promuovere la fedeltà all'interno delle relazioni monogame umane.

Quindi quale fu la funzione iniziale dell'ossitocina dopo quella duplicazione genica oltre 435 milioni di anni fa? I nostri antenati di pesci che nuotavano in quegli oceani primordiali condussero senza dubbio a vite miserabili e piuttosto solitarie. Oltre alla nascita e allattamento, possiamo anche licenziare la vita sociale e gli orgasmi. Logicamente, l'unica cosa rimasta è l'amore …………

Riferimenti

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Carmichael, MS, Humbert, R., Dixen, J., Palmisano, G., Greenleaf, W. & Davidson, JM (1987) L'ossitocina plasmatica aumenta nella risposta sessuale umana. Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism 64 : 27-31.

Carmichael, MS, Warburton, VL, Dixen, J. & Davidson, JM (1994) Relazioni tra le risposte cardiovascolari, muscolari e ossitocina durante l'attività sessuale umana. Archivi di comportamento sessuale 23 : 59-79.

Gwee, P.-C., Amemiya, CT, Brenner, S. & Venkatesh, B. (2008) Sequenza e organizzazione dei geni dell'ormone neuroipofisario celiaco: storia evolutiva del locus del gene dell'ormone neuroipofisario vertebrato. BMC Evolutionary Biology 8:93 .

Gwee, P.-C., Boon-Hui Tay, B.-H., Brenner, S. & Venkatesh, B. (2009) Caratterizzazione del locus del gene dell'ormone neuroipofisario nello squalo elefante e la lampreda giapponese: origine del vertebrato geni dell'ormone neuroipofisario. BMC Evolutionary Biology 9:47 .

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Ocampo Daza, D., Lewicka, M. & Larhammar, D. (2013) Analisi filogenetiche della famiglia di geni del recettore dell'ossitocina e del recettore della vasopressina. Endocrinologia generale e comparativa 175 : 135-143.

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Wildt, L., Kissler, S., Licht, P. & Becker, W. (1998) Trasporto di spermatozoi nel tratto genitale femminile umano e sua modulazione da ossitocina come valutato da isterosalpingoscintigrafia, isterotonografia, elettroisterografia e sonografia Doppler. Aggiornamento 4 Riproduzione umana : 655-666.