La vitamina A

Raccontano le cronache degli antichi marinai che, dopo mesi di navigazione a base di galletta dura e carne salata, i loro occhi cominciavano a cedere non appena calava il sole. Chiamavano quel fenomeno «cecità notturna» e sapevano, per una saggezza empirica tramandata di generazione in generazione, che il rimedio non stava in nessuna pozione: stava nel mangiare fegato fresco di bue o di pesce. Quello che quei naviganti non potevano immaginare è che, nel buio delle loro pupille dilatate, il fegato stava consegnando un carico enorme di una piccola molecola liposolubile capace di catturare fotoni e tradurli in luce per il cervello.

Molto più a nord, nelle spedizioni artiche dell’Ottocento, gli esploratori subirono il rovescio oscuro della stessa molecola. Dopo aver abbattuto orsi polari e banchettato con il loro enorme fegato, equipaggi interi cadevano preda di vomito, capogiri terribili e una sonnolenza letale. Pochi giorni dopo, la pelle del viso e del corpo cominciava a staccarsi a strisce. L’alimento che curava la cecità dei marinai tropicali si trasformava in un veleno bruciante sul ghiaccio polare.

Le due scene, separate da migliaia di chilometri e da secoli di storia, sono legate dalla stessa sostanza chimica. La vitamina A non è soltanto un nutriente: è uno degli strumenti di comunicazione molecolare più potenti mai evoluti nel regno animale, capace di accendere geni, guidare la maturazione delle cellule e permettere la miracolosa trasduzione della luce in pensiero.

Scheda tecnica

Parametro	Dettaglio
Nomi chimici	Retinolo, retinale e acido retinoico (forme preformate); carotenoidi provitamina A, come il betacarotene.
Tipo	Liposolubile: si scioglie nei grassi e si accumula soprattutto nel fegato.
Superpotere principale	Trasformare la luce in segnali elettrici per il cervello e riprogrammare il differenziamento delle cellule.
Curiosità express	Il fegato di un orso polare concentra così tanta vitamina A che una sola porzione può risultare mortale per un essere umano per ipervitaminosi acuta.

Un po’ di storia…

All’inizio del Novecento la scienza della nutrizione attraversava una fase profondamente riduzionista. Si credeva che per mantenere la vita bastasse una dieta equilibrata di carboidrati, proteine, grassi e minerali purificati. Nei laboratori dell’Università del Wisconsin-Madison, però, il biochimico Elmer McCollum e la sua giovane collaboratrice Marguerite Davis sospettavano che negli alimenti naturali si nascondesse qualcos’altro.

Tra il 1912 e il 1915, McCollum e Davis alimentarono diversi gruppi di ratti con una dieta sintetica impeccabile di caseina, amido, strutto e sali minerali. Il risultato fu straziante: gli animali smettevano di crescere, sviluppavano una grave infiammazione delle congiuntive fino a diventare ciechi e morivano prematuramente. Quando invece lo strutto veniva sostituito con burro o con estratto di tuorlo d’uovo, i ratti recuperavano la salute e la vista in modo quasi miracoloso.

I due capirono che nel grasso del burro era disciolta una sostanza essenziale, che chiamarono «fattore A liposolubile», per distinguerlo dal «fattore B idrosolubile» che preveniva il beriberi. Parallelamente, all’Università di Yale, Thomas Osborne e Lafayette Mendel arrivavano in modo indipendente alla stessa conclusione lavorando con l’olio di fegato di merluzzo.

Due decenni più tardi, negli anni Trenta, il chimico svizzero Paul Karrer risolse il rompicapo molecolare: descrisse la struttura del retinolo e dimostrò che il betacarotene — il pigmento arancione delle carote — veniva convertito in vitamina A dentro l’organismo umano. La scoperta gli valse il premio Nobel per la chimica nel 1937.

Manuale di meccanica cellulare: che cosa fa la vitamina A nel tuo corpo?

Per capire la vitamina A bisogna prima abbandonare l’idea che agisca semplicemente come un «antiossidante». In realtà si comporta come un vero e proprio ormone steroideo. Una volta nell’organismo assume due grandi ruoli metabolici attraverso le sue diverse forme chimiche.

Il retinale: l’interruttore della luce oculare

In fondo all’occhio si trova la retina, ricoperta da due tipi di cellule specializzate: i coni, che percepiscono il colore, e i bastoncelli, che catturano la luce debole in bianco e nero e sono quindi responsabili della visione in penombra. Dentro i bastoncelli c’è una proteina chiamata opsina.

1. Quando la vitamina A entra nell’occhio sotto forma di 11-cis-retinale, si incastra nell’opsina come una chiave nella sua serratura e forma un complesso chiamato rodopsina.
2. Quando un solo fotone di luce colpisce la rodopsina, la molecola di retinale subisce un cambiamento strutturale istantaneo: la sua catena si raddrizza e si trasforma in tutto-trans-retinale.
3. Quello «scatto» molecolare altera la forma della proteina e innesca un impulso elettrico che viaggia lungo il nervo ottico fino al cervello. È la magia della fisica biologica: la luce è diventata informazione.
4. Per tornare a vedere, il corpo deve sganciare quel retinale, rigenerarlo enzimaticamente nella forma 11-cis e riassemblare la rodopsina. Se manca la vitamina A, il circuito si spezza e la visione in penombra collassa.

L’acido retinoico: lo scultore del DNA

Mentre il retinale si occupa degli occhi, l’acido retinoico agisce molto più da ormone che da vitamina. Viaggia fino al nucleo delle cellule e si lega a recettori specifici — RAR e RXR — che accendono o spengono centinaia di geni.

Il suo compito? Dettare il differenziamento cellulare. È lui a indicare a una cellula staminale se deve diventare tessuto protettivo della pelle, mucosa respiratoria o rivestimento intestinale.

Senza abbastanza acido retinoico, le cellule umide delle mucose — occhi, polmoni, intestino — perdono la capacità di secernere il muco che le protegge e cominciano a indurirsi e a sfaldarsi in un processo patologico chiamato cheratinizzazione.

L’arte della biodisponibilità

Non tutta la vitamina A che mangiamo è identica, né il corpo la elabora allo stesso modo. È qui che la maggior parte delle persone si confonde, ed è qui che la chimica in cucina diventa determinante. Esistono due fonti principali nella dieta, e il loro comportamento metabolico non potrebbe essere più diverso.

Vitamina A preformata (retinoidi)

Si trova esclusivamente negli alimenti di origine animale: fegato, burro, tuorlo d’uovo e pesce azzurro. Il corpo la assorbe direttamente e con un’efficienza altissima, tra il 70 % e il 90 %. È la forma attiva, pronta a lavorare.

Provitamina A (carotenoidi)

Si trova nei pigmenti gialli, arancioni, rossi e verde scuro del regno vegetale: carote, patate dolci, zucca, spinaci, peperoni. Il più famoso di tutti è il betacarotene.

Il problema è che il betacarotene non è vitamina A attiva: è un precursore. Il tuo intestino tenue deve tagliare quella molecola a metà con un enzima specifico per fabbricare retinolo, e il tasso di conversione è sorprendentemente inefficiente. Servono circa 12 microgrammi di betacarotene della dieta per sintetizzare 1 solo microgrammo di retinolo nel corpo.

Strategie in cucina per massimizzare l’assorbimento

Se preferisci comunque affidarti alle fonti vegetali, ci sono modi per spremerne la biodisponibilità. La matrice vegetale racchiude i carotenoidi dentro pareti cellulari di cellulosa molto resistenti, quindi per liberarli conviene seguire tre regole:

1. Cuocere e frullare. Al contrario di quanto accade con la vitamina C, sensibile al calore, una cottura dolce o al vapore e la frullatura di carote e zucca rompono le membrane cellulari del vegetale e moltiplicano fino a tre volte il rilascio del betacarotene.
2. Aggiungere sempre grassi. Trattandosi di una vitamina liposolubile, la presenza di lipidi stimola la secrezione di sali biliari, che formano le micelle miste necessarie per trasportare la vitamina A attraverso la mucosa intestinale. Un filo di olio extravergine d’oliva su una vellutata di verdure o su un’insalata di spinaci ne innalza enormemente l’assorbimento.
3. Curare sinergie e antagonisti.
   • Lo zinco è indispensabile: senza di lui il fegato non riesce a sintetizzare la proteina di trasporto del retinolo (RBP), e la vitamina A resta intrappolata lì senza poter raggiungere il sangue.
   • L’alcol e la luce la distruggono: il consumo cronico di alcol compete per gli stessi enzimi deidrogenasi che convertono il retinolo in retinale e svuota progressivamente le riserve epatiche. La luce ultravioletta, dal canto suo, degrada rapidamente i carotenoidi degli alimenti.

Luci e ombre: carenza contro tossicità

Essendo una molecola liposolubile, il corpo non elimina l’eccesso di vitamina A con le urine: lo immagazzina in cellule epatiche specializzate, le cellule stellate o di Ito. Quel deposito permette di reggere mesi di scarsità, ma apre anche la porta alla tossicità da eccesso.

La carenza: la penombra e la secchezza

A livello mondiale, la carenza di vitamina A resta una delle principali crisi di salute pubblica nei paesi in via di sviluppo, soprattutto tra i bambini. I sintomi progrediscono in fasi ben definite:

• Emeralopia (cecità notturna): impossibilità di vedere con luce debole per l’incapacità di rigenerare la rodopsina nei bastoncelli.
• Xeroftalmia: la mancanza di acido retinoico blocca la produzione di muco nella congiuntiva. L’occhio si secca, sulla cornea compaiono macchie biancastre — le macchie di Bitot — e alla fine la cornea si ulcera e si distrugge (cheratomalacia), con una cecità irreversibile come esito.
• Ipercheratosi follicolare: la pelle diventa estremamente secca, ruvida e squamosa, simile alla pelle d’oca, per l’accumulo di cheratina nei follicoli piliferi.
• Immunodeficienza: la perdita di integrità degli epiteli digestivo e respiratorio fa sì che infezioni comuni, come il morbillo o una diarrea, possano rivelarsi mortali.

La tossicità: il pericolo dell’ipervitaminosi A

A differenza delle vitamine idrosolubili — la C o il complesso B — che si eliminano facilmente con le urine quando sono in eccesso, la vitamina A in avanzo non viene espulsa: si accumula.

• Tossicità acuta. Si verifica dopo l’ingestione di dosi massicce in pochissimo tempo, come nel caso degli esploratori polari e del fegato d’orso. Provoca ipertensione endocranica, vomito violento, capogiri gravi e una desquamazione generalizzata della pelle.
• Tossicità cronica. Deriva dall’uso prolungato di integratori sintetici di retinolo ad alte dosi. Può causare danno epatico, fragilità ossea e fratture — squilibrando il rimodellamento dell’osso — e ipercalcemia.
• Pericolo teratogeno. Un eccesso di retinolo durante il primo trimestre di gravidanza è estremamente pericoloso: altera il differenziamento cellulare dell’embrione e provoca gravi malformazioni congenite.

Attenzione alla distinzione: il betacarotene di origine vegetale non produce questa tossicità. Quando le riserve sono piene, il corpo frena la propria conversione enzimatica. Il rischio vive nel retinolo preformato e, soprattutto, negli integratori.

L’angolo del mito

«Le carote ti fanno vedere al buio»

È uno dei miti di maggior successo del Novecento, e la sua origine non sta in un laboratorio medico ma nel Ministero dell’Aria britannico durante la Seconda guerra mondiale.

Nel 1940 la Royal Air Force sviluppò un sistema radar segreto montato sugli aerei stessi (Airborne Interception radar) che permetteva ai piloti di abbattere i caccia notturni tedeschi prima di essere individuati. Per nascondere quella tecnologia all’intelligence nemica, il governo britannico lanciò una campagna di propaganda che attribuiva le straordinarie prestazioni notturne dell’asso dell’aviazione John Cunningham — soprannominato Cat’s Eyes, «occhi di gatto» — e dei suoi compagni alle enormi quantità di carote che mangiavano. La popolazione ci credette, le vendite di carote schizzarono e la leggenda è arrivata intatta fino a noi.

La realtà scientifica è ben più sobria: la vitamina A previene la cecità notturna causata da carenza, ma assumere più vitamina A quando i livelli sono già normali non regala una vista sovrumana né migliora l’acuità visiva.

All’avanguardia della ricerca

La ricerca attuale ha smesso di guardare alla vitamina A come a un semplice nutriente per la vista e ha iniziato a studiarla come modulatore del sistema immunitario e dell’invecchiamento.

Si è scoperto che l’acido retinoico prodotto nell’intestino è essenziale per «educare» i linfociti T: imprime loro una sorta di codice postale molecolare che li indirizza alla mucosa intestinale e ne spinge il differenziamento verso le cellule T regolatorie, incaricate di impedire che il sistema immunitario attacchi i nostri stessi tessuti o il microbiota benefico. Oggi si studiano analoghi sintetici della vitamina A per trattare malattie autoimmuni e come agenti differenzianti nelle terapie contro il cancro, capaci di «riprogrammare» le cellule tumorali perché tornino a comportarsi da cellule normali.

In dermatologia, i derivati dell’acido retinoico — la tretinoina topica, l’isotretinoina orale — restano il punto di riferimento (gold standard) per invertire il fotoinvecchiamento e trattare l’acne severa, perché accelerano il ricambio cellulare e frenano la degradazione della matrice di collagene del derma.

Prossima fermata…

La vitamina A dimostra come una sola molecola possa collegare la fisica della luce che entra nei nostri occhi con la genetica profonda che costruisce la nostra pelle. Imparata la prima lettera dell’alfabeto biochimico, siamo pronti ad andare avanti.

Nel prossimo articolo: la vitamina B1 (tiamina), la candela del motore umano.

Riferimenti e supporto scientifico

• La scoperta del «fattore A liposolubile». McCollum, E. V., & Davis, M. (1913). The necessity of certain lipins in the diet during growth. Journal of Biological Chemistry, 15(1), 167-175. Consultare lo studio su ScienceDirect
• Il meccanismo molecolare della visione. Wald, G. (1968). Molecular basis of visual excitation. Science, 162(3850), 230-239. Consultare lo studio su PubMed
• I recettori nucleari dell’acido retinoico. Chambon, P. (1996). A decade of molecular biology of retinoic acid receptors. FASEB Journal, 10(9), 940-954. Consultare lo studio su PubMed
• Quanto betacarotene serve per fabbricare retinolo. Tang, G. (2010). Bioconversion of dietary provitamin A carotenoids to vitamin A in humans. The American Journal of Clinical Nutrition, 91(5), 1468S-1473S. Consultare lo studio su PubMed
• La tossicità del fegato di orso polare. Rodahl, K., & Moore, T. (1943). The vitamin A content and toxicity of bear and seal liver. Biochemical Journal, 37(2), 166-168. Consultare lo studio su PubMed
• Il rischio teratogeno dell’eccesso di retinolo. Rothman, K. J., Moore, L. L., Singer, M. R., Nguyen, U. S., Mannino, S., & Milunsky, A. (1995). Teratogenicity of high vitamin A intake. The New England Journal of Medicine, 333(21), 1369-1373. Consultare lo studio su PubMed
• Il «codice postale» intestinale dei linfociti T. Iwata, M., Hirakiyama, A., Eshima, Y., Kagechika, H., Kato, C., & Song, S. Y. (2004). Retinoic acid imprints gut-homing specificity on T cells. Immunity, 21(4), 527-538. Consultare lo studio su PubMed
• Acido retinoico e tolleranza immunitaria. Mucida, D., Park, Y., Kim, G., Turovskaya, O., Scott, I., Kronenberg, M., & Cheroutre, H. (2007). Reciprocal TH17 and regulatory T cell differentiation mediated by retinoic acid. Science, 317(5835), 256-260. Consultare lo studio su PubMed
• Come i retinoidi frenano il fotoinvecchiamento. Fisher, G. J., Datta, S. C., Talwar, H. S., Wang, Z. Q., Varani, J., Kang, S., & Voorhees, J. J. (1996). Molecular basis of sun-induced premature skin ageing and retinoid antagonism. Nature, 379(6563), 335-339. Consultare lo studio su PubMed