Come facciamo a sapere quando è ora di andare a dormire?

La risposta dipende da diversi fattori, tra cui la nostra routine lavorativa, i nostri livelli di stress e il fatto che siamo per natura più "mattinieri" o "nottambuli".

Ciononostante, e nonostante l'avvento della luce artificiale, la maggior parte di noi è solitamente sveglia durante il giorno, quando fuori c'è luce, e dorme di notte, quando è buio. Questo legame tra il nostro ritmo del sonno (o ciclo sonno-veglia) e i livelli di luce è regolato da un ormone fondamentale: la melatonina.

Ricerche recenti suggeriscono che la melatonina coordini anche la secrezione di insulina con il nostro ciclo sonno-veglia. Le nostre varianti genetiche influenzano questa relazione tra melatonina, sonno e rilascio di insulina, con alcune varianti associate a una funzionalità insulinica ridotta e a livelli più elevati di zucchero nel sangue.

Cos'è la melatonina?

Spesso definita«l'ormone del sonno», la melatonina è un neurotrasmettitore prodotto durante la notte che induce il sonno.

Inoltre, coordina la regolazione di altri parametri fisiologici in relazione al nostro ciclo del sonno, come la pressione sanguigna, il metabolismo e la temperatura corporea.

Oltre a regolare i processi legati al nostro ciclo del sonno, la melatonina svolge anche un ruolo importante nella funzione immunitaria e nella protezione dai danni causati dai radicali liberi.

PUNTI CHIAVE

• La melatonina è un ormone che regola il nostro ciclo del sonno.

• Gli alti livelli di melatonina prodotti durante la notte ci fanno sentire più assonnati.

Come viene prodotta la melatonina?

La melatonina è prodotta da una piccola ghiandola situata in profondità al centro del cervello, chiamata ghiandola pineale.

Durante le ore diurne, la ghiandola pineale è inattiva e produce pochissima melatonina. Di notte, invece, quando cala l'oscurità, la ghiandola pineale si attiva e aumenta la produzione di melatonina.

Per questo motivo, la melatonina viene talvolta definita (scherzosamente) «l'ormone dell'oscurità» o «l'ormone di Dracula».

PUNTI CHIAVE

• La melatonina è prodotta dalla ghiandola pineale.

• La produzione di melatonina è elevata durante la notte.

• Durante il giorno la produzione di melatonina è bassa.

In che modo la produzione di melatonina è legata alla luce del giorno e all'oscurità?

Esiste un ingegnoso meccanismo che collega la produzione di melatonina ai livelli di luce. Quando è buio, la luce che raggiunge la nostra retina – lo strato sensibile alla luce situato nella parte posteriore dell'occhio – diminuisce. Questo calo dei livelli di luce viene poi segnalato a un'altra parte del cervello chiamata nucleo soprachiasmatico (SCN).

Il SCN, situato in una struttura cerebrale chiamata ipotalamo, è talvolta definito «orologio principale». Si tratta del nostro principale «orologio biologico interno», che regola i ritmi circadiani: processi ormonali, fisici e comportamentali che seguono un ciclo di 24 ore. Il modello che prevede il sonno durante la notte e la veglia durante il giorno è un esempio di ritmo circadiano. Anche la variazione giornaliera della temperatura corporea è un altro esempio di ritmo circadiano.

Durante le ore notturne, l'SCN stimola la ghiandola pineale a produrre e secernere melatonina. Questa, a sua volta, entra nel flusso sanguigno e produce vari effetti nell'organismo, tra cui indurre sonnolenza, ridurre la temperatura corporea interna e, come vedremo tra poco, inibire il rilascio di insulina. Al contrario, la luce intensa (sia solare che artificiale) induce l'SCN a sopprimere la produzione di melatonina da parte della ghiandola pineale.

I livelli di melatonina rimangono quindi elevati nel sangue durante la notte, finché la comparsa della luce del giorno al mattino non inizia a inibirne la secrezione.

PUNTI CHIAVE

• I livelli di luce vengono rilevati dalla retina e trasmessi al nucleo soprachiasmatico (SCN).

• L'SCN è l'orologio biologico principale dell'organismo e regola il rilascio di melatonina da parte della ghiandola pineale.

• La luce del giorno inibisce la produzione di melatonina.

• L'oscurità aumenta la produzione di melatonina.

• Durante la notte i livelli di melatonina sono elevati.

In che modo la melatonina influisce sulla secrezione di insulina?

La melatonina inibisce la secrezione di insulina.

Come ricorderete dal precedente articolo sul blog dedicato ai tratti genetici, l'insulina è un ormone prodotto dalle cellule beta del pancreas. Queste cellule beta esprimono un recettore per la melatonina, il recettore MT1B, il cui gene è codificato dal gene MTNR1B.

Quando durante la notte i livelli di melatonina nel sangue sono elevati, la melatonina si lega al recettore MT1 e inibisce la secrezione di insulina da parte delle cellule beta del pancreas. Di conseguenza, i livelli circolanti di insulina diminuiscono durante la notte.

PUNTI CHIAVE

• La melatonina inibisce la secrezione di insulina da parte del pancreas durante la notte.

• La melatonina riduce la secrezione di insulina legandosi al recettore MT1B.

• Il recettore MT1B è codificato dal gene MTNR1B.

• Le varianti del gene MTNR1B influenzano i livelli notturni di insulina.

Perché la melatonina influisce sulla secrezione di insulina?

Come spiegato nel precedente articolo del blog intitolato «L'insulina e i livelli di glucosio nel sangue», una delle principali funzioni dell'insulina è quella di facilitare il passaggio del glucosio dal flusso sanguigno ai tessuti. L'insulina, quindi, provoca un calo dei livelli di glucosio circolanti nel sangue.

Il cervello, tuttavia, che rimane molto attivo durante il sonno, necessita di un apporto costante di glucosio nel sangue durante la notte. A differenza di altri tessuti, come ad esempio i muscoli scheletrici, il tessuto cerebrale non ha bisogno dell’insulina per assorbire il glucosio dal flusso sanguigno e utilizzarlo come fonte di energia.

Inibendo la secrezione di insulina durante la notte, la melatonina contribuisce quindi a mantenere i livelli di glucosio nel sangue adeguatamente elevati, garantendo al cervello il giusto apporto energetico durante la notte.  

PUNTI CHIAVE

• L'insulina riduce i livelli di glucosio presenti nel sangue.

• Il cervello è molto attivo durante il sonno e ha bisogno di glucosio per produrre energia.

• La melatonina inibisce la secrezione di insulina durante la notte per garantire al cervello un apporto costante di glucosio nel sangue.

In che modo le varianti del gene MTNR1B influenzano la secrezione di insulina?

Il gene MTNR1B codifica per il recettore della melatonina MT1B, che si trova sulla superficie delle cellule beta del pancreas. Quando la melatonina si lega a questo recettore, inibisce il rilascio di insulina nel flusso sanguigno.

Le diverse varianti (o alleli) del gene MTNR1B influenzano il numero di recettori della melatonina MT1B prodotti (o «espressi») dalle cellule beta. Ciò, a sua volta, modifica l'entità con cui il rilascio di insulina viene inibito dalla melatonina.

Un allele del gene MTNR1B, l'allele G*, aumenta la quantità di recettori MT1B espressi sulla superficie delle cellule beta pancreatiche. Di conseguenza, i portatori dell'allele G rispondono meglio agli effetti della melatonina.

Quando la melatonina si lega a questo maggior numero di recettori, inibisce in modo più marcato la secrezione di insulina. Di conseguenza, le persone che possiedono una o più copie dell’allele G presentano livelli circolanti di insulina più bassi durante la notte.

* - l'allele G derivante da una particolare variazione (o polimorfismo), rs10830963, del gene MTNR1B.

PUNTI CHIAVE

• L'allele G del gene MTNR1B è associato a livelli più bassi di insulina durante la notte.

Quali sono le conseguenze dell'essere portatori dell'allele G del gene MTNR1B?

Come indicato in precedenza, le persone che presentano l'allele G del gene MTNR1B hanno livelli di insulina più bassi durante la notte.

Normalmente l'insulina favorisce l'assorbimento del glucosio dal flusso sanguigno nei tessuti, come il fegato, i muscoli scheletrici e il tessuto adiposo. Pertanto, quando i livelli di insulina sono più bassi, i livelli di glucosio nel sangue aumentano. Di per sé, questo potrebbe non rappresentare un rischio significativo per la salute.

Il problema si presenta, tuttavia, quando le persone con l'allele G consumano un pasto abbondante e ricco di carboidrati a tarda sera, quando la secrezione di insulina è inibita dalla melatonina. In questo scenario, i livelli di zucchero nel sangue (glucosio) possono diventare eccessivamente elevati, poiché i livelli più bassi di insulina faticano a trasportare il glucosio dal flusso sanguigno ai tessuti.

Come spiegato nel precedente articolo del blog, se i livelli elevati di glucosio nel sangue persistono nel tempo, aumenta il rischio di malattie metaboliche quali il diabete di tipo 2 e la sindrome metabolica.

A questo proposito, diversi studi hanno dimostrato che l’allele G è associato a un aumento del rischio di diabete di tipo 2 e a livelli più elevati di glicemia a digiuno. Chi lavora nei turni notturni potrebbe essere particolarmente a rischio, poiché queste persone tendono a mangiare di più la sera (quando i livelli di melatonina sono elevati e la secrezione di insulina è inibita).

PUNTI CHIAVE

• Le persone che presentano l'allele G del gene MTNR1B hanno livelli di insulina più bassi durante la notte.

• Se si consuma un pasto ricco di carboidrati durante la notte, i livelli di glucosio nel sangue potrebbero aumentare a causa dei livelli più bassi di insulina.

• Le persone con l'allele G presentano un rischio maggiore di livelli elevati di glicemia a digiuno e di diabete di tipo 2.

• Le persone con l'allele G che svolgono turni di notte (e che quindi tendono a consumare i pasti a tarda ora) sono particolarmente a rischio.