L'anatomia della ghiandola pineale

Nel profondo del cervello si trova la minuscola ghiandola pineale, un organo che produce la melatonina del corpo, un ormone influente che aiuta a regolare il sonno e la veglia e gli schemi circadiani che hanno ampi effetti sulla salute. Scopri di più sull'anatomia, la posizione e la funzione del corpo pineale e su come influenza il sonno, influisce sulla riproduzione stagionale negli animali e può essere influenzato da specifici tumori cerebrali.

Anatomia

La ghiandola pineale (o corpo pineale) è un piccolo organo a forma di pigna che si trova all'interno del tetto del terzo ventricolo, in profondità nel cervello. Studi autoptici hanno dimostrato che la dimensione media della ghiandola pineale è simile a quella di un chicco di riso. I ventricoli sono spazi pieni di liquido e il terzo ventricolo si estende dai grandi ventricoli laterali allo stretto acquedotto cerebrale, passando tra le due metà della parte del cervello chiamata diencefalo. Si trova all'interno di un'area chiamata epitalamo, appena dietro il talamo e sopra il cervelletto, che riposa nella parte posteriore del cervello vicino al tronco cerebrale. C'è una piccola cavità pineale piena di liquido che proietta nel gambo del corpo pineale, consentendo agli ormoni che produce di essere diffusi più facilmente in tutto il cervello.

Struttura

Le cellule che costituiscono il tessuto della ghiandola pineale nell'uomo e in altri mammiferi includono i pinealociti produttori di ormoni e le cellule interstiziali di supporto. Le cellule nervose, o neuroni, potrebbero influenzare i pinealociti mediante secrezione di sostanze chimiche specifiche chiamate neurotrasmettitori. Le fibre nervose raggiungono la ghiandola attraverso il peduncolo pineale e contengono molte sostanze, tra cui:

• GABA
• Orexin
• Serotonina
• Istamina
• Ossitocina
• Vasopressina

Le cellule pinealocite hanno recettori per tutti questi neurotrasmettitori, suggerendo l'influenza di queste altre sostanze chimiche che sono comuni nel cervello.

Negli esseri umani e in altri mammiferi, questa influenza si estende oltre il cervello a un insieme di neuroni situati nei gangli cervicali superiori simpatici e nei gangli sfenopalatino e otico parasimpatici. Questa connessione è un relè dalla ghiandola pineale al nucleo soprachiasmatico (SCN) situato nell'ipotalamo. Il SCN è di vitale importanza perché è il pacemaker primario per il ritmo circadiano all'interno del corpo, influenzato dalla percezione della luce rilevata dalla retina e inviata lungo il tratto retinoipotalamico.

Funzione

La funzione più importante della ghiandola pineale è la produzione dell'ormone chiamato melatonina. La melatonina è sintetizzata dalle molecole del neurotrasmettitore serotonina. Una volta prodotto, viene secreto dalla ghiandola pineale. Ha effetti importanti sul ritmo circadiano, compresi gli impatti sul sonno e possibili effetti sulla riproduzione stagionale negli animali.

All'interno della ghiandola pineale, la serotonina (che è derivata dall'amminoacido chiamato triptofano) subisce una trasformazione quando un gruppo acetile e poi un gruppo metile vengono aggiunti per produrre melatonina. Ciò si ottiene con due enzimi: serotonina-N-acetiltransferasi e idrossiindolo-O-metiltranferasi. La produzione di melatonina è compromessa dall'esposizione alla luce.

In che modo la luce influisce sulla produzione di melatonina all'interno della ghiandola pineale? Per rispondere a questa domanda è importante capire come la luce influenzi generalmente i ritmi circadiani del corpo. Dal latino che significa "circa un giorno", il termine circadiano si riferisce a numerosi processi fisiologici che sono accoppiati ai tempi della luce e dell'oscurità. Sebbene includa il sonno e la veglia, questo tempo circadiano si estende probabilmente al rilascio di ormoni, all'uso di energia per ottimizzare il metabolismo e al coordinamento dei sistemi interconnessi del corpo.

La luce che passa attraverso la retina dell'occhio attiva specifici recettori chiamati cellule gangliari retiniche intrinsecamente fotosensibili (ipRGC). Queste cellule contengono il fotopigmento chiamato melanopsina. Da qui, il segnale viene trasmesso dagli occhi alla ghiandola pineale. Innanzitutto, il messaggio viene trasmesso lungo il tratto retinoipotalamico che si estende dalle cellule della retina all'SCN nell'ipotalamo anteriore del cervello. Il nucleo paraventricolare dell'ipotalamo invia quindi il segnale ai neuroni simpatici pregangliari nel midollo spinale, al ganglio cervicale superiore e infine alla ghiandola pineale.

La ghiandola pineale può quindi alterare la sua produzione di melatonina, in base alla quantità di luce che viene percepita dagli occhi. Questo ha portato la ghiandola pineale ad essere chiamata il "terzo occhio" del corpo, per la sua capacità di rispondere alla percezione della luce.

Quando viene prodotta la melatonina, non viene rilasciata nel vuoto per fare ciò che vuole. Come è vero per molti processi all'interno del corpo, c'è un equilibrio che viene preservato. Questo equilibrio è chiamato omeostasi. Quando la ghiandola pineale secerne la melatonina, questa si alimenta tramite l'azione sui recettori della melatonina MT1 e MT2 sul SCN. Questa interazione influenza il controllo del sistema circadiano all'interno del corpo, con implicazioni più ampie per potenziali malattie.

Ci sono alcuni altri effetti curiosi della melatonina che non sono completamente compresi negli esseri umani. È noto che nei modelli animali la melatonina può ridurre la secrezione dell'ormone di rilascio delle gonadotropine (GnRH) dall'ipotalamo. Ciò può avere un effetto inibitorio sulle funzioni riproduttive. Nei mammiferi, questo può rallentare la maturazione dello sperma e delle uova e ridurre la funzione degli organi riproduttivi. Si ipotizza che possa influenzare le funzioni riproduttive stagionali di alcuni animali. Quando le notti sono più lunghe nei mesi invernali e l'accesso al cibo può essere ridotto, l'aumento dell'oscurità può portare a livelli di melatonina più elevati e ridotta fertilità. Ciò potrebbe rendere meno probabile che alcune specie animali abbiano giovani che potrebbero non sopravvivere ai periodi di magra dell'inverno. Il significato di questo, specialmente tra gli umani, è sconosciuto.

Tuttavia, si consiglia una certa cautela nell'uso della melatonina supplementare (che è l'unico ormone non regolato disponibile per l'acquisto da banco negli Stati Uniti) nelle donne in gravidanza e nei bambini. Il rilascio di melatonina da parte della ghiandola pineale può avere un ruolo nei tempi della maturazione sessuale umana. I livelli di melatonina diminuiscono leggermente durante la pubertà e i tumori pineali che eliminano la produzione di melatonina causano la pubertà prematura nei bambini piccoli.

Infine, la melatonina prodotta dalla ghiandola pineale è un antiossidante molto efficace. Può proteggere i neuroni all'interno del sistema nervoso centrale dai radicali liberi, come l'ossido nitrico o il perossido di idrogeno. Queste sostanze chimiche sono generate nei tessuti neurali attivi. I radicali liberi possono aumentare il rischio di danni ai tessuti e disfunzioni, compreso il rischio di problemi medici come il cancro e le malattie neurodegenerative.

È anche noto che la produzione di melatonina diminuisce con l'invecchiamento naturale e come questa esacerbazione della malattia è ancora oggetto di studio.

Condizioni associate

La ghiandola pineale e la sua produzione di melatonina sono centrali per i disturbi del ritmo circadiano che influenzano il sonno. Ad esempio, può esacerbare l'insonnia nella sindrome della fase del sonno ritardata. Può anche avere un ruolo nel disturbo affettivo stagionale, a volte noto come depressione invernale. Inoltre, quando la ghiandola pineale è colpita da tumori, gli effetti possono portare a un intervento chirurgico al cervello.

Disturbi del ritmo circadiano

Queste condizioni si verificano quando la sincronia tra i modelli di veglia e sonno non è in linea con le norme sociali o con il ritmo naturale della luce e dell'oscurità. Caratterizzato da orari di andare a letto e risvegli irregolari, la persona colpita sperimenterà insonnia e sonnolenza programmata in modo improprio. I disturbi del sonno circadiano includono:

• Sindrome della fase del sonno ritardata: nottambuli che hanno difficoltà ad addormentarsi e problemi a svegliarsi prima.
• Sindrome della fase del sonno avanzata: caratterizzata da un inizio di sonno precoce e da un risveglio mattutino.
• Free-running o non-24: il più delle volte si trova in persone non vedenti senza percezione della luce, i tempi del sonno possono cambiare gradualmente nel corso di settimane o mesi.
• Ritmo sonno-veglia irregolare: anziché un periodo di sonno prolungato durante la notte, il sonno viene suddiviso in intervalli più brevi nell'arco delle 24 ore.

Come possono essere disordinati i tempi del sonno? In definitiva, ciò può dipendere dalla prospettiva personale, largamente influenzata dal contesto sociale. Bisogna stare attenti a evitare di etichettare le normali variazioni dei modelli fisiologici come una malattia. In caso di disfunzioni sociali e professionali significative (compreso l'assenteismo da scuola o dal lavoro), il trattamento può essere appropriato. Fortunatamente, per coloro i cui schemi di sonno irregolari sono senza conseguenze, in genere non si cerca aiuto medico.

Disturbo affettivo stagionale (SAD)

Con la prolungata oscurità della notte che si verifica nei mesi invernali nell'emisfero settentrionale, possono derivarne disturbi affettivi stagionali. Conosciuta anche come depressione invernale, la condizione può essere associata ad altri sintomi, tra cui ridotta attività fisica e aumento di peso. La fototerapia, con l'applicazione artificiale della luce da una scatola luminosa o da occhiali per la terapia della luce, può essere utile. Il momento della luce è tipicamente al mattino, ma è importante seguire la guida di un medico.

Tumori della ghiandola pineale

Il cancro può raramente colpire la ghiandola pineale. In effetti, meno dell'1% dei tumori cerebrali si verifica nella ghiandola pineale, ma qui si trova dal 3 all'8% dei tumori cerebrali nei bambini. In genere, i tumori della ghiandola pineale si verificano più tra i giovani adulti, quegli individui tra i 20 ei 40 anni di età. Ci sono solo una manciata di tumori che possono colpire la ghiandola pineale all'interno del cervello. In realtà, ci sono solo tre tipi di veri tumori delle cellule pineali. Questi includono:

• Pineocytoma: a crescita lenta, spesso classificato come tumore di grado II.
• Pineoblastoma: generalmente più aggressivo, classificato come una forma intermedia di III grado o di grado IV più maligno.
• Tumore pineale misto: contiene una combinazione di tipi di cellule, rendendo meno possibile una classificazione pulita.

Questi tumori possono crescere abbastanza da ostacolare il normale flusso del liquido cerebrospinale all'interno dei ventricoli. Si stima che dal 10 al 20 percento dei tumori della ghiandola pineale possa diffondersi anche attraverso questo mezzo, in particolare la variante più aggressiva del pineoblastoma. Fortunatamente, questi tumori metastatizzano raramente in altre parti del corpo.

I sintomi che si sviluppano con un tumore della ghiandola pineale possono includere:

• Movimenti oculari alterati che causano una visione doppia
• Mal di testa
• Nausea
• Vomito

Se viene identificato un tumore della ghiandola pineale, il trattamento include tipicamente le radiazioni. Se è presente pineoblastoma, è necessario irradiare l'intero cervello e il midollo spinale. Se il tumore si è diffuso o se ricresce dopo il trattamento con radiazioni, può essere indicata la chemioterapia. In alcuni casi, è possibile eseguire un intervento chirurgico per determinare il tipo di tumore rimuovendo parte del tumore. Se il flusso del liquido cerebrospinale è bloccato, provocando gonfiore all'interno del cervello, può essere posizionato uno shunt per garantire la normale circolazione oltre la sede del tumore.

Altre condizioni

È interessante notare che alcuni farmaci possono influenzare il passaggio dalla percezione della luce dell'occhio alla produzione di melatonina all'interno della ghiandola pineale. In particolare, i farmaci beta-bloccanti usati per trattare l'ipertensione, la tachicardia e le malattie cardiache possono interferire con il normale rilascio di melatonina. Questi cosiddetti beta-bloccanti includono Lopressor (metoprololo), Tenormin (atenololo), Inderal (propranololo) ), e altri. Se ciò ha un impatto significativo sul sonno o sulla salute, potrebbe essere necessario utilizzare un farmaco diverso.

La ghiandola pineale può calcificarsi negli individui più anziani, illuminandosi alle scansioni TC a causa della maggiore densità e portando alla presenza di "sabbia cerebrale" in una valutazione patologica del tessuto.

Test

Nella maggior parte dei casi, il test per valutare la ghiandola pineale non è indicato. I livelli di melatonina possono essere misurati nella saliva, nel sangue e nelle urine senza una valutazione diretta della ghiandola pineale; tuttavia, questo viene fatto principalmente nel contesto di studi di ricerca e non nell'assistenza clinica. Date le sue dimensioni, alcune tecniche di imaging possono fornire solo dati limitati sulla struttura. Nel contesto dei tumori della ghiandola pineale, possono essere appropriati i seguenti test:

• Tomografia computerizzata (TC)
• Risonanza magnetica per immagini (MRI)
• Biopsia cerebrale

Un'ulteriore valutazione dei disturbi circadiani può richiedere la valutazione da parte di uno specialista del sonno certificato dal consiglio di amministrazione che porrà domande mirate per comprendere ulteriormente i modelli e gli impatti del problema.

Il monitoraggio del ritmo circadiano può essere eseguito longitudinalmente con registri del sonno o actigrafia. La tecnologia indossabile, inclusi i comuni fitness tracker, può fornire alcuni di questi dati biometrici. Lo specialista del sonno indirizzerà anche interventi appropriati, compreso il potenziale uso di integratori di melatonina o fototerapia, per ottimizzare il sonno e il benessere.