La melatonina sintetizzata nei polmoni agisce come una barriera contro SARS-CoV-2, prevenendo l’espressione di geni che codificano proteine in cellule come i macrofagi residenti nel naso, negli alveoli polmonari e nelle cellule epiteliali che rivestono gli alveoli, che sono tutti punti di ingresso per il virus.
L’ormone, quindi, previene l’infezione di queste cellule da parte del virus e inibisce la risposta immunitaria in modo che il virus rimanga nelle vie respiratorie per alcuni giorni.
La scoperta dei ricercatori dell’Università di San Paolo (USP), in Brasile, aiuta a capire perché alcune persone non sono infette o non manifestano sintomi di COVID-19 anche se diagnosticate in modo affidabile come portatrici del virus mediante RT-PCR. Inoltre, offre la prospettiva della somministrazione nasale di melatonina, in gocce o come spray, per prevenire lo sviluppo della malattia nei pazienti pre-sintomatici.
“Saranno necessari studi preclinici e clinici per dimostrare l’efficacia terapeutica della melatonina contro il virus”, sottolineano i ricercatori in un articolo pubblicato sulla rivista Melatonin Research.
Lo studio è stato supportato da FAPESP. “Abbiamo dimostrato che la melatonina sintetizzata nel polmone attiva il sistema immunitario e innesca la produzione di anticorpi “, dice Regina Pekelmann Markus, Professore presso l’Istituto di Bioscienze e Principal Investigator, Università di San Paolo.
“Questo meccanismo d’azione della melatonina nei polmoni deve coinvolgere anche altri virus respiratori come il virus dell’influenza”, ha aggiunto Markus.
La ricercatrice ha iniziato la ricerca sulla melatonina negli anni ’90. In uno studio sui roditori, ha dimostrato che l’ormone, prodotto di notte dalla ghiandola pineale nel cervello per dire all’organismo che la luce del giorno è scomparsa e dovrebbe prepararsi al sonno, può essere prodotto in altri organi, come i polmoni.
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Melatonina e analisi dell’espressione genica
Per testare questa ipotesi, i ricercatori hanno analizzato 455 geni associati in letteratura a comorbidità COVID-19, interazione tra SARS-CoV-2 e proteine umane e punti di ingresso virali. I geni erano stati identificati in studi condotti, tra gli altri, da Helder Nakaya, Professore presso la School of Pharmaceutical Sciences (FCF) dell’USP e coautore dello studio sulla melatonina polmonare.
Da questo gruppo di geni, i ricercatori hanno selezionato 212 geni coinvolti nell’ingresso delle cellule virali, nel traffico intracellulare, nell’attività mitocondriale e nei processi di trascrizione e post-traduzione, per creare una firma fisiologica di COVID-19.
Utilizzando i dati di sequenziamento dell’RNA scaricati da un database pubblico, i ricercatori hanno quantificato il livello di espressione dei 212 geni della firma COVID-19 in 288 campioni di polmoni umani sani.
Hanno quindi correlato questi livelli di espressione genica con un indice genico che stima la capacità dei polmoni di sintetizzare la melatonina (indice MEL), sulla base della loro analisi dei polmoni in roditori sani. Hanno scoperto che più basso è l’indice, maggiore è il livello di espressione dei geni che codificano le proteine per i macrofagi e le cellule epiteliali residenti.
L’indice è anche correlato negativamente con i geni che modificano le proteine nel recettore cellulare CD147, un punto di ingresso virale nei macrofagi e in altre cellule immunitarie, indicando che la normale produzione di melatonina polmonare può essere un protettore naturale contro il virus.
I risultati sono stati corroborati da tre tecniche statistiche: il test di Pearson, che misura il grado di correlazione lineare tra due variabili; un’analisi dell’arricchimento del set di geni e uno strumento di analisi di rete che mappa le connessioni tra i geni più espressi in modo da confrontare lo stesso insieme di geni in stati diversi. Quest’ultimo è stato sviluppato da Marcos Buckeridge, professore presso IB-USP e anche coautore dello studio.
“Abbiamo scoperto che quando l’indice MEL era alto i punti di ingresso per il virus nei polmoni erano chiusi e quando era basso queste ‘porte’ erano aperte. Quando le porte sono chiuse, il virus vaga per un po’ nel polmone e poi cerca di scappare alla ricerca di un altro ospite “, ha detto Markus.
Poiché la melatonina polmonare inibisce la trascrizione di questi geni che codificano le proteine per le cellule del punto di ingresso virale, l’applicazione della melatonina direttamente nei polmoni sotto forma di gocce o spray potrebbe bloccare il virus. “Tuttavia”, fanno notare i ricercatori, “sono necessarie ulteriori ricerche per dimostrare che è davvero così”.
Un’altra idea potrebbe essere quella di utilizzare MEL-Index, la metrica della melatonina polmonare, come biomarcatore prognostico per rilevare i portatori asintomatici di SARS-CoV-2.
