Funzione fisiologica della melatonina negli insetti

L’elaborato si propone di trattare la funzione fisiologica della melatonina negli insetti approfondendo i pathway di produzione dell’indolamina e le funzioni che esercita all’interno degli organismi. Saranno evidenziati gli aspetti unici del ruolo della melatonina negli insetti. Infine, si esporranno i risultati dello studio volto a indagare i livelli della melatonina prodotti in risposta a diversi stimoli luminosi. La melatonina (N-acetil-5-metossitriptammina, C13H16N2O2), è un indolamina che viene sintetizzata a partire dal triptofano, principalmente negli organi pineali. I pathway attraverso cui viene sintetizzata possono essere differenti in base all’organismo preso in considerazione o al distretto in cui viene prodotta; possiamo dunque distinguere una via classica presente nella maggior parte degli animali e una via alternativa caratteristica di alcuni insetti e che ha luogo in organi extrapineali di vertebrati. In entrambi i casi la sintesi avviene tramite quattro step enzimatici in cui vengono coinvolte un totale di cinque molecole e in cui i primi due passaggi sono comuni: 1) il triptofano viene convertito in 5-idrossitriptofano a opera del TPH (triptofano idrossilasi), 2) il 5-HTP diventa serotonina a seguito di una decarbossilasi attuata da AADC (decarbossilasi degli amminoacidi aromatici). Nella via classica la serotonina viene tramutata in N-acetilserotonina grazie all’enzima aaNAT (aralchilammina N-acetiltransferasi), quest’ultima molecola verrà convertita in melatonina dall’enzima ASMT (acetil serotonina O-metiltransferasi), mentre nella via alternativa la serotonina viene metilata a 5-metossitriptamina utilizzando ASMT e la 5-MT diventa melatonina a seguito di una N-acetilazione ad opera di aaNAT. Le funzioni della melatonina comune in tutti gli animali sono molteplici. L’indolamina e i suoi metaboliti sono in grado di agire come forti antiossidanti e di conseguenza mitigare la pericolosità delle specie reattive dell’ossigeno (ROS) presenti all’interno delle cellule, interagisce con il sistema immunitario fungendo da molecola immunostimolante e antinfiammatoria. Può inoltre influenzare processi fisiologici come la riproduzione, regolare i ritmi circadiani, la temperatura, l’umore e l’attività locomotoria, e modulare processi tra cui il ciclo sonno-veglia. Negli insetti la melatonina svolge ulteriori funzioni. Stimola il sistema nervoso, in particolare l’ormone (PTTH), un neuropeptide che induce la produzione dell’ormone della muta (ecdisone) localizzato nella ghiandola protoracica, ma le principali differenti funzioni fisiologiche attuate dall’indolamina negli insetti sono strettamente connesse con l’iaaNAT (insect aaNAT) in grado di influenzare ulteriori attività tra cui la sclerotizzazione dell’esoscheletro, la soppressione della pigmentazione nera e il controllo delle monoamine. Studi recenti hanno inoltre dimostrato come la concentrazione di melatonina e l’attività biosintetica dell’aaNAT sono soppresse da segnali luminosi emessi negli spettri d’azione nel rosso (λ 620-700 nm), nel blu (λ 435-480 nm) e da luci artificiali (ALAN). L’interruzione/diminuzione della produzione dell’indolamina negli insetti può provocare l’inibizione della disintossicazione delle ammine biogene e delle catecolamine, la formazione di esoscheletri neri, ritardo/anticipo del periodo di crescita post-embrionali, diminuzione della difesa dell’organismo contro le specie reattive dell’ossigeno, riduzione dell’attività di due funzioni immunitarie (concentrazione degli emociti e attività litica) e l’interruzione della sintesi delle cuticole con mancata sclerotizzazione dell’esoscheletro.