Fu una vera sorpresa quando nel 1994 si scoprì che un’alga con un nome da lassativo (Gonyaulax) era in grado di produrre melatonina, perché si credeva che la sintesi di questo composto fosse esclusiva dei vertebrati. Negli ultimi venti anni la melatonina è stata poi rivenuta in moltissimi vegetali, incluse molte piante di uso alimentare, e la lista sembra allungarsi continuamente. La stessa molecola è però anche una sostanza importante per il nostro organismo e un integratore alimentare di successo, efficace in alcune precise prescrizioni e queste scoperte hanno suscitato interesse. Ad esempio, ci si chiede se con la dieta è possibile assumere quantità di melatonina sufficienti a garantire un’integrazione alimentare efficace. Purtroppo studiare le piante e i loro effetti è sempre complesso e le quantità presenti, la diversa distribuzione negli organi della pianta, l’assorbimento durante la digestione, la variabilità delle fonti, l’incertezza sui quantitativi effettivamente assunti e non ultima la compessità della macchina umana complicano la risposta.
Premesse. Per poterci muovere con agio nel discorso, qualche antefatto e qualche dato. All’inizio dello scorso anno (2014) un cambio della normativa italiana ha corretto al ribasso il dosaggio della melatonina negli integratori alimentari di libera vendita, portandola dai 2-5 mg precedentemente usati fino a un massimo ammesso di 1 mg. Alla base di questa modifica vi sono ragioni commerciali-legislative ma anche di opportunità terapeutica: si è visto che riducendo i dosaggi nell’uomo si ottengono più o meno gli stessi effetti. La melatonina in condizioni normali è sintetizzata principalmente (ma non solo) dall’epifisi, una ghiandola posta alla base del cervello dei vertebrati. Svolge diversi compiti fisiologici, ma il principale consiste nella regolazione del ciclo sonno-veglia, in funzione dell’alternanza naturale di giorno e notte. Per fare questo l’epifisi produce la melatonina all’inizio delle ore notturne, fino a raggiungere un picco nel cuore della notte e calandone poi la biosintesi con l’avvicinarsi del mattino. Se i ritmi circadiani sono ben regolati vengono sintetizzati poco più di 250 nanogrammi di melatonina, determinando nel sangue una concentrazione massima di circa 70-80 picogrammi/ml durante le ore di sonno notturno, per poi calare sotto ai 10 picogrammi/ml durante le ore diurne. Sono quantità ridottissime (un picogrammo è un miliardesimo di milligrammo), ma sufficienti allo scopo e fortemente legate all’età: nei giovani la concentrazione massima può arrivare a superare abbondantemente i 100 pg/ml mentre nelle persone anziane la sintesi cala progressivamente. I nonni che lamentano le belle dormite di gioventù rientrano esattamente in questo quadro. Nelle persone con ritmi circadiani sregolati, in particolare per eccesso di esposizione alla luce o per cambio di fuso orario, la biosintesi di melatonina va in tilt e da diversi decenni questa molecola viene somministrata in compresse per mitigare gli effetti del jet-lag o per favorire il sonno in soggetti con ritmi alterati da cause lavorative o fisiologiche. Il suo uso è perfettamente definito dal concetto di “integrazione alimentare”: non si aggiunge niente di nuovo all’organismo, ma si integra qualcosa che non viene prodotto a sufficienza. In altre parole, assumendo regolarmente per via orale 1 mg di melatonina prima del sonno si punta a ripristinare nel sangue quel picco di concentrazione notturna di 50-70 picogrammi/ml che si produce in condizioni di equilibrio fisiologico.
Quanta melatonina contengono le piante? La scoperta della presenza di melatonina nelle piante e la recente la riduzione dei dosaggi degli integratori ha portato a una domanda più che lecita: sarebbe possibile sostituire le compresse di melatonina purificata con frutta e verdura “ricche” nella stessa sostanza prima di coricarsi, per riequilibrare il ritmo sonno/veglia? Per capire se questa ipotesi è sensata un primo punto di partenza imprescindibile è dato dai numeri e dalla loro lettura, ovvero dal significato del termine “ricca”. Ho quindi recuperato dalla bibliografia disponibile le concentrazioni di melatonina presenti nei vegetali più comuni, suddividendoli per categorie: frutta, verdura, semi e frutta secca, bevande, piante medicinali, alimenti di altre origine. Partendo dal peso secco per erbe, spezie e semi e dal peso fresco per frutta e verdura, ho convertito le concentrazioni nei kg che dovremmo ingerire per assumere il fatidico dosaggio di 1 mg. E’ un’operazione brutale, che non considera alcune variabili in gioco e su cui tornerò in seguito, ma rende l’idea degli ordini di grandezza.
La prima evidenza è che nei vegetali c’è pochissima melatonina, nell’ordine dei nanogrammi o dei picogrammi, ovvero rispettivamente un milionesimo e un miliardesimo di grammo e non possiamo dire che frutta e verdura sono “ricche” in melatonina. Questo è ancora più evidente se si osservano le quantità necessarie a introdurre il famigerato milligrammo, quasi sempre improponibili: l’opzione più praticabile prevederebbe di mangiare di 8 kg di ciliegie o 12 di lupini, oppure di bere 45 litri di un succo leggermente fermentato di arancia e in molti casi servirebbero quantità di gran lunga superiori. Esistono alcune piante medicinali che presentano concentrazioni maggiori di melatonina: la quantità da assumere per alcune varietà di iperico (Hypericum perforatum) o per una liquirizia cinese (Glycyrrhiza uralensis) sarebbe rispettivamente di “soli” 40 e 30 g. Poco proponibile, per effetti collaterali più che comprensibili, l’ingestione di 100g di caffè macinato o di 900g di pepe nero, che pur sono tra le piante più “ricche” in melatonina. In termini di quantità presenti la risposta alla domanda di partenza è “no”.
Che studiare le piante e i loro effetti sull’uomo sia complicato lo spiegano ulteriormente alcune osservazioni sulla variabilità dei dati. Per ogni frutto, seme o verdura, i valori con cui ho costruito i grafici sono quelli puntuali relativi alla raccolta in un certo momento dell’anno, in un dato luogo e conseguenza di un particolare clima. Come per tutti i principi attivi vegetali anche per la melatonina questo causa grandi fluttuazioni, a cui si aggiungono quelle legate alla parte di pianta effettivamente usata, alle trasformazioni alimentari e al modo con cui il nostro organismo la digerisce. Alcuni di questi fattori rappresentano una leva vantaggiosa quando vogliamo presentare la diversità dei prodotti della terra come un pregio (vedi alla voce “annate vinicole” o “unicità del territorio”) ma diventano un limite quando ci interessano aspetti legati alla salute e alla replicabilità delle esperienze.
Dalla pianta al piatto, cosa cambia. In molte piante le funzioni della melatonina includono la promozione della crescita radicale, la germinazione, la resistenza a stress (termici, idrici, esposizione a raggi UV). Ma soprattutto, con una originale sintonia evolutiva con i vertebrati, la melatonina nelle piante sembra regolare i ritmi circadiani, quantomeno nelle specie che presentano un fotoperiodo marcato. Difatti, anche nei vegetali si ha spesso un accumulo notturno, con un picco dopo 6 ore di buio e un calo netto durante l’esposizione alla luce diurna. In molti casi durante le fasi luminose essa scompare dalle parti verdi ed è invece più abbondante nelle parti destinate alla vita sotterranea o nel buio, come semi e radici. Anche la qualità della luce influisce sulla presenza di melatonina: la quantità prodotta è tra le tre e le venti volte inferiore in piante cresciute con illuminazione artificiale rispetto a quelle coltivate in pieno sole. Ancora, durante le fasi di germinazione dei semi e di maturazione dei frutti il contenuto può crescere tra le 3 e le 10 volte e si sono osservate forti variazioni nel contenuto di melatonina in funzione dell’annata di coltivazione. Ad esempio, una stessa varietà di fragola coltivata nel medesimo campo ha prodotto in un’annata 12 ng/g e nella successiva 3 ng/g di melatonina. Per contro varietà diverse di una stessa specie, coltivate alle medesime condizioni, hanno dato risposte altrettanto mutevoli: tra i pomodori, al variare della cultivar si passa da 4 a 114 ng/g. Un ulteriore limite è dato alla localizzazione differenziata della melatonina nei tessuti vegetali. Ad esempio, un pomodoro maturo può contenere mediamente circa 10 ng/g melatonina, ma questa è distribuita in maniera non uniforme all’interno del frutto: circa 70 ng/g nei semi, circa 4 ng/g nella parte carnosa (il mesocarpo) e circa 3 ng/g nella buccia (l’epicarpo). Se non sono masticati, i semi però non vengono digeriti dall’organismo umano e sono eliminati integri con le feci: la melatonina che contengono non è dunque assimilata durante la digestione. In altre parole, il dato grezzo sui pomodori è fuorviante: anche mangiando (in via del tutto ipotetica!) 100 kg di pomodori maturi il milligrammo teorico di melatonina che essi contengono non sarà mai assimilato dal nostro organismo, dato che la maggior parte è contenuta nei semi, non digeriti. Lo stesso vale per molti altri frutti ed è il motivo per cui gli studi più avanzati condotti sull’uomo, citati di seguito, impiegano solo spremute e succhi a base di frutta. Queste informazioni sono schematizzate in una seconda infografica che sintetizza le conseguenze del passaggio da “pomodoro” come categoria semplificata dello spirito a Lycopersicon esculentum (che sarebbe sempre il pomodoro) come specie vegetale reale.
Uve e vini contengono anch’essi melatonina e sono parimenti emblematici della variabilità nel prodotto consumato, per cui li ho schematizzati in una terza infografica. La melatonina è instabile alla luce e il suo contenuto cala drasticamente sia durante la maturazione dei frutti che durante la conservazione degli alimenti. Inoltre, la produzione varia in modo consistente a seconda dell’orario di raccolta dei frutti e addirittura della posizione dei grappoli: nel caso del cv Malbec la melatonina è prossima a zero negli acini raccolti di giorno ed esposti al sole, ma pari a circa 15 ng/g negli acini raccolti in orari diurni da grappoli ombreggiati e pari a 175 ng/g negli acini colti alla fine delle ore notturne. Come nel caso del pomodoro, la sua distribuzione è diversificata in funzione dei tessuti con conseguenze sia nell’assimilazione quando si consumano i frutti, sia nella presenza nel vino al variare della tecnica di vinificazione. Le bevande alcoliche (vino, succhi leggermente fermentati di arancia e melograno) presentano poi un’ulteriore variabile in gioco dovuta al contributo soprattutto dei lieviti usati nella fermentazione e discreti produttori di melatonina. Questo spiega anche l’ampia diversità di contenuti osservabili in diversi vini, figlia non solo degli uvaggi di partenza ma anche dei ceppi di lievito utilizzati, che possono contribuire diversamente al tenore di melatonina finale. Il risultato complessivo è che il contenuto di melatonina fluttua in maniera elevatissima e non è possibile stimare a priori, in modo anche approssimativo, quanta ne viene assunta realmente con la dieta.
Puro e nell’alimento, cosa cambia? Un’altra domanda lecita è la seguente: ma se l’epifisi produce melatonina per circa 250 nanogrammi, perché assumere una compressa da 1 mg (ovvero 1 milione di nanogrammi) per ottenere lo stesso effetto? A contare veramente non è tanto la quantità ingerita bensì quella effettivamente assorbita e circolante nell’organismo. Non tutta la melatonina ingerita viene infatti assorbita dall’intestino o dalle mucose della bocca, buona parte viene eliminata: si stima che, assumendo la sostanza pura e non all’interno di un cibo, mediamente solo il 15% venga effettivamente mandato in circolo. In più, l’assunzione di una compressa provoca l’assorbimento immediato e simultaneo di un grande quantitativo di melatonina e non un suo rilascio progressivo come avviene per quella prodotta dall’epifisi, per cui il dosaggio deve essere sempre sovradimensionato se vogliamo replicare l’aumento di melatonina circolante del picco fisiologico. Al contrario, i tempi di assorbimento della melatonina da una matrice alimentare potrebbero essere più lunghi e, sebbene nessuno lo abbia monitorato con precisione, il rilascio rallentato potrebbe aumentare la finestra di disponibilità. Questo fatto, forse intuitivo, viene spesso tralasciato dagli stessi ricercatori. Nei lavori che ho consultato non mancano infatti frasi fuorvianti come “la quantità di melatonina circolante nel sangue umano nelle ore diurne equivale al contenuto di una ciliegia” o “in alcuni semi la concentrazione di melatonina è di gran lunga superiore a quella circolante nel plasma umano”, perché non tengono conto dell’effettivo assorbimento. Soprattutto, riferendosi solo alla concentrazione lasciano intuire che bastino una ciliegia o qualche seme per essere a posto, mentre per raggiungere la stessa quantità nel corpo umano dovremmo mangiare una quantità di ciliegie molto superiore al nostro peso corporeo! Tuttavia, nonostante le quantità ingerite siano di gran lunga inferiori, anche mangiare frutta e verdura permette di ottenere risultati sensibili sulla melatonina effettivamente circolante nell’organismo umano. Ad esempio, nelle pur poche prove fatte sull’uomo, 100 ml di vino, 330 ml di birra o 30 ml di un succo concentrato (e brevettato) di ciliegia aumentano rispettivamente del 20%, 30% e 35% la concentrazione plasmatica di melatonina dopo un’ora dal loro consumo. L’aumento richiesto per raggiungere il picco fisiologico notturno in persone sane sarebbe però del 600-700%, per cui le quantità -ragionando un po’ a spanne- andrebbero comunque moltiplicate almeno per 20, diventando quindi dell’ordine dei litri. Queste valutazioni sono inoltre ancora lontane dall’essere affidabili e traducibili in una prassi nutrizionale consigliabile, come testimoniato dalla grande variabilità delle risposte. Ad esempio, in altri studi con 330 ml di un succo di arancia fermentato si sarebbe ottenuto un incremento del 375% e la somministrazione di spremuta di arancia (da 1 kg di frutti), frullato di ananas (1kg) e 400g di banane avrebbe indotto un aumento della melatonina rispettivamente del 50%, 180% e del 266%. Curiosamente, la banana ha prodotto un effetto molto più marcato degli altri frutti nonostante fosse quello consumato in minor quantità e di gran lunga il più povero di melatonina (solo 9 pg/g contro i 300 dell’ananas). In alcuni di questi studi l’assunzione dei succhi o degli sciroppi è stata effettivamente collegata ad un miglioramento della qualità del sonno rispetto ad un placebo ma purtroppo nessuno ha previsto un controllo con un integratore a base di melatonina, rendendo difficile il confronto. Anche in conseguenza del comportamento della banana, tuttavia, quello che non è chiaro è se gli effetti riscontrati sono dovuti all’aumento diretto di melatonina o a possibili effetti ignoti sulla biosintesi fisiologica di melatonina. Ovvero, non è detto che questi frutti portino con se la melatonina (sulla carta non ne contengono a sufficienza), ma potrebbero incrementare la produzione da parte dell’organismo in qualche modo non precisato.
Cosa portare a casa. In sintesi, la melatonina è effettivamente presente in molte piante alimentari, ma in quantitativi molto bassi e non tali da permettere l’assunzione di 1 mg, quantitativo attualmente consigliato negli integratori alimentari. Sappiamo che assumendo frutta e verdura la quantità di melatonina circolante effettivamente aumenta (si è osservato che i vegetariani possono vantare livelli superiori del 20% rispetto al resto della popolazione), senza mai raggiungere le concentrazioni tipiche delle persone sane con un ritmo circadiano equilibrato e non è ancora provato che gli effetti siano comparabili a quelli conseguibili con 1 mg di melatonina pura. Esiste qualche evidenza preliminare secondo la quale assumere alcuni succhi di frutta prima di dormire, pur con bassissimi livelli di melatonina assunti, potrebbe migliorare leggermente la qualità del sonno. Infine, come per ogni principio attivo vegetale, a causa nella variabilità delle fonti e degli effetti della lavorazione, non possiamo sapere a priori quanta melatonina è effettivamente contenuta nei cibi che mangiamo e quindi la possibilità di replicare a casa gli esiti di questi studi è particolarmente aleatoria. Se l’obiettivo è il ripristino dei ritmi circadiani, l’assunzione di melatonina pura rappresenta per ora la scelta con più garanzie in termini di efficacia. Ed è sempre bene ricordare che studiare le piante e i loro effetti è una cosa complicata.
Per chi volesse, qui la bibliografia. Le immagini delle infografiche vengono da Freepik.
Erba volant 