Melatonina-Immagine Credit Yuriy Golub/Shutterstock.com
In un recente studio pubblicato sulla rivista Antioxidants, i ricercatori discutono del potenziale ruolo della melatonina nella regolazione della metilazione dell’acido desossiribonucleico (DNA).
Gli effetti della melatonina sulla salute
La melatonina, un ormone prodotto dalla ghiandola pineale, svolge un ruolo cruciale nella regolazione di vari processi cellulari come la cronobiologia, l’apoptosi, la proliferazione, il danno ossidativo, la regolazione immunitaria, la pigmentazione e il metabolismo mitocondriale. Precedenti studi hanno identificato una relazione tra l’interruzione del ciclo circadiano e l’instabilità genomica, compresi i cambiamenti nei modelli di metilazione del DNA.
Il ruolo potenziale della melatonina nella regolazione della metilazione del DNA è un’area promettente di esplorazione a causa dell’impatto dell’instabilità genomica sull’inizio del cancro e sullo sviluppo di malattie non maligne, poiché la metilazione del DNA è emersa come un nuovo obiettivo nella terapia clinica.
Il ruolo della melatonina nella metilazione del DNA
La melatonina regola l’espressione delle DNA metiltransferasi (DNMT).
La melatonina svolge un ruolo cruciale nella regolazione dell’espressione genica, compresi i geni legati ai processi epigenetici, a causa dei suoi diversi effetti biologici. La melatonina influenza anche i livelli di metilazione del DNA, che possono portare ad un aumento della differenziazione cellulare.
La melatonina riduce il livello di metilazione (5-mC) sopprimendo l’espressione di DNMT1 e metil CpG binding protein 2 (MeCP2). Tuttavia, la melatonina non sembra avere un impatto sui livelli di espressione di DNMT3A e DNMT3B, che è responsabile della metilazione de novo. Pertanto, la melatonina può avere un effetto più forte nel preservare la metilazione del DNA durante la sua replicazione.
Il potenziale impatto della melatonina sulle proteine di traslocazione (TET)
Le proteine TET sono responsabili della demetilazione del DNA, che rappresenta una parte significativa dello stato di metilazione del DNA nel genoma. L’impatto della melatonina sull’espressione dei DNMT suggerisce che questo ormone può influenzare la demetilazione attiva del DNA.
Ad esempio, uno studio ha riportato che gli embrioni di topo privi di aralchilammina N-acetiltransferasi (AANAT), l’enzima chiave nella produzione di melatonina, hanno mostrato una ridotta espressione di TET2 e alterazioni nella metilazione del DNA. In particolare, questo processo era reversibile con l’integrazione di melatonina.
Melatonina e metilazione del DNA alla luce artificiale notturna (ALAN)
La produzione di melatonina è disturbata dall’esposizione ad ALAN. La sintesi della melatonina nella ghiandola pineale è regolata dalle cellule gangliari della retina che contengono melanopsina, un fotopigmento altamente sensibile alla luce a onde corte. L’esposizione ad ALAN può portare a una ridotta secrezione di melatonina.
Precedenti studi hanno dimostrato che i livelli ridotti di melatonina causati dall’ALAN possono contribuire a tassi più elevati di tumori ormono-dipendenti. Inoltre, ALAN potrebbe essere responsabile della crescita dei tumori e dello sviluppo dell’ipometilazione globale del DNA nel cancro al seno dei topi.
L’esposizione all’ALAN è stata attribuita all’ipometilazione del DNA nel tessuto pancreatico, nonché a livelli inferiori di glucosio e insulina nei ratti, riflettendo così l’impatto significativo dell’ALAN sulle risposte metaboliche. Uno studio recente ha rilevato che l’esposizione all’ALAN è collegata a tassi più elevati di malattie cardiovascolari, diabete e obesità, soprattutto tra i pazienti anziani.
L’ipermetilazione del recettore della melatonina MT1 (MTNR) -1B è stata proposta come nuovo marker epigenetico per l’aterosclerosi, una malattia metabolica. Presi insieme, questi studi indicano una forte connessione tra la funzione della melatonina e lo stato di metilazione del DNA.
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Melatonina e metilazione nello sviluppo e differenziamento cellulare
La melatonina sembra anche avere un impatto diretto sullo sviluppo dell’embrione attraverso il suo coinvolgimento nella riprogrammazione della metilazione del DNA. La melatonina può anche migliorare lo sviluppo degli embrioni inducendo modifiche nella metilazione del DNA dei geni associati alla pluripotenza e alle funzioni tessuto-specifiche.
L’impatto della melatonina sulla differenziazione delle cellule staminali è stato precedentemente riportato. La melatonina promuove la differenziazione odontogena delle cellule della polpa dentale umana (hDPC) e riduce la metilazione globale del DNA e la MeCP.
In particolare, la perdita di metilazione incoraggia la differenziazione delle cellule staminali, mentre l’ipermetilazione mantiene la staminalità cellulare. Inoltre, l’integrazione di melatonina induce la differenziazione nelle hDPC attraverso un’interazione proteica che influenza le alterazioni globali della metilazione del DNA.
Conclusioni
La melatonina è stata ampiamente studiata come potenziale opzione di prevenzione o trattamento del cancro, con un corpus significativo e in espansione di letteratura a sostegno della sua efficacia. L’attuale studio ha esplorato il possibile impatto della melatonina sulla metilazione del DNA.
Le alterazioni della secrezione di melatonina dovute al lavoro notturno possono portare all’ipermetilazione dei geni coinvolti nel bioritmo circadiano. Ciò suggerisce che la melatonina potrebbe potenzialmente avere un impatto diretto sulla metilazione del DNA.
La somministrazione di melatonina, combinata con gli inibitori DNMT, può essere una preziosa aggiunta alla terapia antitumorale, in particolare per i tumori che mostrano un’espressione alterata dei recettori della melatonina. Un’ulteriore esplorazione di questo approccio è giustificata sia in contesti sperimentali che clinici.
Fonte:Antioxidants