Melatonina e fertilità ovina: nuove prospettive per migliorare sviluppo placentare e impianto embrionale

Il successo riproduttivo dei ruminanti è essenziale per garantire efficienza e sostenibilità nella produzione zootecnica. Nonostante la gestione della riproduzione sia migliorata nel tempo, circa il 25% delle gravidanze negli ovini e il 45% nelle vacche si interrompe nelle fasi iniziali della gestazione. Ciò, oltre ad avere ricadute sul benessere e la salute dell’animale nell’ottica “un animale non produce se non si riproduce”, determina una significativa perdita economica per l’allevatore.

Tra le cause principali vi è la mancata sincronizzazione dei segnali di tipo ormonale che si instaurano tra l’embrione e l’utero nel momento dell’impianto. La melatonina gioca un ruolo importante nel regolare la stagionalità riproduttiva degli ovini ed è ritenuta una molecola promettente anche per migliorare la fertilità e la prolificità negli ovini.

Diversi studi hanno dimostrato che questa molecola prodotta dalla madre può anche aumentare la competenza del corpo luteo e modulare i meccanismi molecolari materni alla base del riconoscimento della gravidanza in atto. Inoltre, la melatonina può anche oltrepassare la placenta e agire direttamente sull’embrione riducendo i danni da stress ossidativo.  Finora, tutti gli studi svolti si sono focalizzati sulle fasi tardive della gestazione suggerendo un possibile ruolo di questa molecola anche nell’impianto embrionale agendo sull’interfaccia tra placenta ed endometrio.

Lo studio

In questo lavoro dell’Università di Torino, il gruppo diretto da Paola Toschi, in collaborazione con i colleghi spagnoli dell’Università di Saragozza, ha investigato invece il possibile ruolo della melatonina sullo sviluppo della placenta nella fase iniziale di gestazione. Per fare ciò, hanno posizionato un impianto sottocutaneo a lento rilascio di melatonina alla base dell’orecchio di un gruppo di ovini. Tutte le pecore dello studio sono state sottoposte a sincronizzazione estrale, fatte accoppiare nello stesso periodo e, il 21esimo giorno di gravidanza – coincidente con il momento di impianto embrionale – sono stati campionati i tessuti target.

Ai fini di effettuare valutazioni istologiche e molecolari, sono state prelevati l’endometrio (con la regione caruncolare, ovvero la parte materna deputata alla formazione della placenta, e la regione intercaruncolare); così come l’embrione con la placenta, definito in gergo “conceptus” (Figura 1). Oltre alla raccolta dei tessuti, sono stati misurati i livelli plasmatici nel sangue di progesterone, una molecola chiave per il mantenimento della gravidanza.  Tutte le pecore trattate con melatonina esogena avevano in media un numero maggiore di embrioni impiantati e vitali nell’utero rispetto ai controlli, con anche elevati livelli di progesterone plasmatico.

Risultati

Le analisi molecolari dell’endometrio hanno evidenziato che l’azione della melatonina era specifica sulla regione caruncolare, la parte dell’endometrio coinvolta nella formazione dei placentomi (unità morfofunzionali della placenta ovina). Proprio in queste regioni si riscontrava un aumento di espressione dei fattori angiogenici, del recettore del progesterone e dell’interferone tau, coinvolti nel meccanismo di impianto dell’embrione, e del recettore della melatonina (Figura 1).

Tutto ciò suggerisce che la melatonina migliora la recettività uterina, attraverso una maggiore sensibilità ai segnali generati dall’embrione (come l’interferone tau), e promuove la formazione dei vasi sanguigni potenziando il passaggio di nutrienti tra madre ed embrione.

Figura 1: Conceptus isolato da un animale trattato con melatonina (A), dosaggio del progesterone plasmatico, P4 (B) e cellule trofoblastiche binucleate (C) indicate sulla figura. (Viola, I., Sosa, C., Accornero, P., Manenti, I., Canto, F., Miretti, S., Abecia, J.A., Toschi, P., 2024. Exogenous melatonin ameliorates embryo–maternal cross-talk in early pregnancy in sheep. Reproduction 168 e240172. https://doi.org/10.1530/REP-24-0172).

Non si sono notate differenze indotte dalla molecola a livello della morfologia della placenta e della sua struttura vascolare. Ciononostante, nelle pecore trattate si osserva un numero più alto di cellule trofoblastiche binucleate (Figura 1), un elemento caratteristico della differenziazione placentare nei ruminanti. Queste cellule svolgono un ruolo importante nella fusione tra trofoblasto ed endometrio materno, facilitando l’attecchimento embrionale, e un loro aumento implica una stimolazione attiva della maturazione e della funzionalità placentare.

Conclusioni

Lo studio del gruppo diretto da Paola Toschi dimostra quindi che l’uso di melatonina esogena crea un ambiente uterino più favorevole sia per lo sviluppo del conceptus che il suo mantenimento. La somministrazione di tale molecola esercita un beneficio nel periodo peri-impianto agendo sia a livello della madre che dell’embrione: stimolando la vascolarizzazione endometriale nella regione caruncolare e la differenziazione del trofoblasto, migliorando così l’interazione tra madre ed embrione.

Questo studio apre le porte a ulteriori nuove ricerche per valutare: l’efficacia della melatonina su scala più ampia e in condizioni ambientali diverse; indagare la durata ottimale e il dosaggio degli impianti per massimizzare i benefici riproduttivi; e ad esplorare se i meccanismi osservati nelle pecore siano riproducibili anche in altre specie di ruminanti.

In una prospettiva applicativa, la melatonina potrebbe essere integrata nei protocolli di gestione riproduttiva per migliorare le performance e il benessere animale, con potenziali ricadute anche in termini economici per l’allevamento ovino.

Questo articolo è una sinossi del lavoro “Exogenous melatonin ameliorates embryo–maternal cross-talk in early pregnancy in sheep” di Irene Viola, Cecilia Sosa, Paolo Accornero, Isabella Manenti, Francisco Canto, Silvia Miretti, José Alfonso Abecia e Paola Toschi pubblicato sulla rivista “Reproduction” DOI: https://doi.org/10.1530/REP-24-0172