Melatonina e microbiota: l’orologio biologico intestinale

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Il microbiota batterico ha la capacità di modulare le funzioni gastrointestinali. Poiché il nostro apparato gastroenterico ha un suo ritmo circadiano (è un ritmo caratterizzato da un periodo di circa 24 ore, il termine viene dal latino circa diem e significa appunto “intorno al giorno”) si è indagato sulla possibilità che il microbiota possa subire l’influsso da parte dell’orologio circadiano dell’ospite e che allo stesso tempo sia in grado di influenzare gli *orologi gastrointestinali* (zeitgeber).

Gli scienziati hanno dimostrato che il sistema gastrointestinale possiede un proprio orologio circadiano in grado di funzionare autonomamente e di regolare la motilità, l’espressione genica e la secrezione di succhi gastrici e di enzimi digestivi. Questo orologio si regola sotto l’influsso della luce proveniente dall’ambiente esterno e comunica con l’orologio circadiano presente all’interno del nucleo soprachiasmatico a livello del Sistema Nervoso Centrale  attraverso il Sistema Nervoso Simpatico.

Ci deve essere un modo, dunque, attraverso il quale i batteri commensali e i tessuti intestinali riescono a comunicare tra di loro al fine di sincronizzare le loro funzioni (quando noi mangiamo i batteri mangiano, quando noi dormiamo i batteri *dormono* e così via dicendo…).  Un’ipotesi è che il microbiota possa essere influenzato dalla secrezione da parte di specifiche cellule presenti a livello del lume intestinale dell’ormone melatonina. Sebbene la melatonina sia considerato  un neuromodulatore della funzione circadiana capace di agire a livello pineale e retinico, essa è presente in tutto il sistema gastrointestinale dove sono stati trovati i suoi enzimi biosintetici. Inoltre, molti alimenti contengono melatonina. Quali sono? Qui di seguito vi riporto una lista:

  • avena;
  • mandorle;
  • mais;
  •  riso integrale;
  •  cacao;
  •  gli ortaggi (pomodori, ravanelli, cipolla, asparagi, cavoli)
  •  frutta (arance, mele, ciliege, noci, banane, ananas).

Fin qui non è mai stato dimostrato che la melatonina sintetizzata nel tratto gastrointestinale sia capace di diffondere a livello sistemico attraverso il flusso ematico. La sua azione rimane dunque confinata nell’intestino. Alcuni Autori hanno voluto verificare l’ipotesi che i microrganismi intestinali si siano adattati a riconoscere l’ormone melatonina e a rispondere ad esso, e hanno visto che diversi batteri enterici esprimevano sequenze simili per il 24-42% ai recettori per la melatonina presenti nel genoma umano. Tra queste specie batteriche in particolare l’Enterobacter aerogenes appartenente al Phylum dei Cyanobacteria  è in grado di proliferare su un substrato di agar semisolido in maniera significativamente più rapida e dose-dipendente  in presenza di melatonina.

I dati a nostra disposizione fanno pensare che la regolazione circadiana dei vertebrati  è un’orchestrazione di più pacemaker organizzati secondo un criterio gerarchico. I pacemaker circadiani sensibili alla luce si trovano all’interno di Sistema Nervoso Centrale e uno dei loro compiti è quello di sincronizzare gli oscillatori periferici presenti in tutto il resto del corpo. Il tratto gastrointestinale contiene un proprio orologio circadiano che risente all’un tempo dell’influenza del nucleo soprachiasmatico e del microbiota intestinale. L’orologio gastrointestinale sincronizza a sua volta almeno un orologio circadiano all’interno del microbioma enterico (è questo il ruolo dell’Enterobacter aerogenes?), che, a sua volta, può influenzare altri componenti del microbiota. Quale sia il significato biologico e clinico di questo complesso sistema si può intuire e sarà sempre più chiaro in un futuro molto prossimo.

Conclusioni

Mi piace concludere con alcune domande. Le risposte arriveranno nel tempo da parte degli scienziati impegnati in questo ambito di ricerca.

  1.  Se forziamo il nostro ritmo circadiano riducendo le ore di riposo notturno (è il caso dei turnisti) rischiamo di disregolare gli orologi biologici dei vari organi e apparati depotenziandone la funzionalità?
  2.  Stare in piedi fino a tardi e mangiare di notte può alterare la composizione del microbiota intestinale inducendo disbiosi?
  3.  È possibile che alcuni batteri come l’Enterobacter aerogenes possano svolgere il ruolo di zetitgeber a livello intestinale tanto che la loro assenza possa a sua volta alterare digestione e peristalsi intestinale?

Le risposte alle domande arriveranno ma noi nel frattempo non possiamo far altro che comportarci secondo quanto detta il buon senso: continueremo a dormire di notte e a consumare i nostri pasti ad orario rispettando il digiuno notturno.

Riferimento bibliografico

Paulose JK, Cassone VM

The melatonin-sensitive circadian clock of the enteric bacterium Enterobacter aerogenes. Gut Microbes. 2016 Sep 2;7(5):424-7.

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