La difesa antiossidante dei lipidi insaturi è di fondamentale importanza nel mantenimento della struttura delle membrane biologiche. Non meraviglia che la melatonina abbia ricevuto attenzione come inibitore dei processi di perossidazione dei lipidi.

La perossidazione lipidica è un processo a catena nel quale un radicale iniziatore, in presenza di O₂ da luogo ad un perossiradicale. Questo estrae un H· dal carbonio del gruppo metilenico adiacente ad un doppio legame di un acido grasso insaturo, formando un radicale lipidico carbonio-centrato, piuttosto instabile, che reagisce con O₂ per dare un lipoperossiradicale. Questo attacca un’altra molecola di lipide, propagando in tal modo la catena di perossidazione (schema 1).

R· + O₂ ® ROO· R· =radicale iniziatore ROO· =perossi radicale dell’iniziatore

ROO· + LH ® ROOH + L· LH=lipide ROOH=Idroperossiradicale dell’iniziatore

L· + O₂ ® LOO· L· =radicale carbonio-centrato del lipide LOO· =lipoperossiradicale

LOO· + LH ® LOOH + L· LOOH = Idroperossiradicale del lipide

Gli antiossidanti che bloccano la perossidazione dei lipidi possono eliminare i radicali iniziatori, ovvero bloccare la catena di perossidazione interagendo con i lipoperossiradicali (antiossidanti chain-breaking).

Uno studio ha messo in evidenza che la melatonina limita la perossidazione lipidica in omogenati di cervello di topo trattati con acido tiobarbiturico (TBA)²⁹. Tuttavia, la melatonina in queste esperienze non si è dimostrata essere un protettore molto efficace contro la perossidazione lipidica, meno efficace comunque del suo precursore serotonina e del suo metabolita la 6-idrossimelatonina (Fig. 7).

Risultati interessanti sono stati ottenuti utilizzando membrane retiniche³⁰.

La retina dei vertebrati è caratterizzata da un elevato consumo di ossigeno che può condurre alla produzione di derivati altamente reattivi dell’ossigeno come radicali idrossilici, che sono generati dalla reazione di anioni superossido e perossido di idrogeno con ioni di metalli di transizione. Le membrane dei fotorecettori sono ricche di acidi grassi polinsaturi e l’esposizione della retina alla luce comunemente causa la sua fotossidazione. La retina ha notevoli difese contro l’ossidazione in confronto ad altri tessuti (ad esempio quello cerebrale), tuttavia lo stress ossidativo e la formazione di radicali liberi può avere molta importanza nella patofisiologia dei disturbi retinici.

Nello studio menzionato³⁰ omogenati di retina di ratto sono stati incubati da soli, o in presenza di melatonina, FeSO₄, o melatonina più FeSO₄. FeSO₄ è stato usato per generare radicali liberi attraverso la reazione di Fenton. A conclusione dell’incubazione venivano misurate le concentrazioni di malonaldeide (MDA) e 4-idrossialkenale (4-HDA) come indici della perossidazione lipidica. La melatonina inibisce la perossidazione dei lipidi nei preparati di retina. Quando gli omogenati di retina sono incubati a 37ºC, si registra un incremento nel tempo delle concentrazioni di MDA+4-HDA che dimostra formazione di lipoperossidi (Fig. 8).

Fig. 8 Decorso della perossidazione di lipidi in retina di ratto.

Quando alla miscela di reazione è aggiunta la melatonina, l’incremento della perossidazione lipidica, diminuisce significativamente o si ferma del tutto in modo dipendente dalla concentrazione (Fig. 9).

Fig. 9 Effetto di differenti concentrazioni di melatonina sulla perossidazione di lipidi in retina di ratto.

Quando FeSO₄ è aggiunto al mezzo di incubazione, si ha un aumento nei livelli di MDA+4HDA (Fig.10).

Fig. 10 Effetto di differenti concentrazioni di FeSO₄ sulla perossidazione lipidica in retina di ratto.

Ancora una volta l’aggiunta di differenti concentrazioni di melatonina alla miscela di incubazione diminuisce l’incremento della perossidazione lipidica indotta da FeSO₄ e l’effetto inibitorio della melatonina sulla perossidazione lipidica dipende dalla concentrazione (Fig.11).

I risultati di questi studi mostrano chiaramente come la melatonina neutralizzi la perossidazione lipidica nella retina. Ciò è di grande importanza in quanto, come ricordato, le membrane dei fotorecettori sono molto vulnerabili all’autossidazione a causa del loro alto contenuto di acidi grassi polinsaturi. Inoltre, la tossicità da ferro per la retina è un problema oftalmologico serio in corso di intervento. Se un frammento di ferro penetra nella retina, la vista può seriamente essere danneggiata conseguentemente ai radicali che si generano. E’ proprio in considerazione della particolare sensibilità della retina alla tossicità del ferro che differenti concentrazioni di FeSO₄ sono state aggiunte in questo studio al mezzo di incubazione. È risultato evidente che la melatonina diminuisce significativamente l’aumento della concentrazione di MDA + 4-HDA indotte da FeSO₄.

Sebbene gli studi summenzionati dimostrino inequivocabilmente la capacità della melatonina ad inibire la lipoperossidazione, essi non dimostrano interazioni fra melatonina e radicali perossilici derivati da lipidi, ma più probabilmente indicano la protezione offerta ai lipidi dallo scavenging di · OH e/o di altri radicali iniziatori nei sistemi usati in vitro. Noi qui riportiamo evidenza che la melatonina interagisce ed elimina radicali lipoperossilici in un sistema lipidico puro.