I ritmi circardiani sono variazioni cicliche delle attività biologiche. L’orologio biologico controlla il ritmo circadiano.
Il ritmo circadiano
Il ritmo circadiano è un ciclo temporale che si ripete nell’arco di circa 24 ore e che regola i cambiamenti fisici, mentali e comportamentali degli esseri viventi, principalmente in relazione alla luce e all’oscurità dell’ambiente circostante.
Dormire di notte, ed essere svegli durante il giorno è un esempio di ritmo circadiano correlato alla luce.
I ritmi circadiani interessano la maggior parte degli esseri viventi, inclusi gli animali, le piante, e molti piccoli microbi.
La branca della biologia che studia questi fenomeni carcadiani è chiamata cronobiologia.
L’orologio biologico
L’orologio biologico è un meccanismo di sincronizzazione innato che è presente in ogni organismo, e che regola l’alternarsi di molte funzioni biologiche tra cui anche l’alternarsi sonno-veglia.
L’orologio biologico è composto da alcune molecole (proteine) che interagisco in tutto l’organismo. E’ regolato,
- sia dai geni clock che sono simili: nelle persone, nei moscerini, nei topi, nei funghi, ed in molti altri organismi responsabili della formazione dei componenti dell’orologio;
- sia attraverso l’interazione con degli stimoli sincronizzanti i quali allineano il ritmo endogeno con quello dell’alternanza tra il giorno e la notte.
Un ruolo molto importante nella sincronizzazione dell’orologio biologico viene svolto dal nucleo soprachiasmatico (SCN), una struttura facente parte del sistema nervoso centrale, struttura che è situata nell’ipotalamo e che, tra le altre cose, viene influenzata anche dai livelli di luce esterna.
Orologio biologico e ciclo circadiano non sono la stessa cosa, ma sono correlati: il nucleo soprachiasmatico di cui abbiamo appena detto comunica direttamente con l’ipotalamo dorso-mediale, e quindi regola il ritmo circadiano.
Alcune recenti scoperte sul ciclo circadiano e sull’orologio biologico
1) nei mammiferi l’età riduce la capacità dell’orologio circadiano di reimpostarsi quando esposto alla luce
Uno studio effettuato presso l’università del Kent ha identificato il modo con cui l’età anagrafica riduce la capacità di reimpostarsi del nostro orologio circadiano quando siamo esposti alla luce, con una conseguente interruzione del sonno. Ciò implica che l’invecchiamento comporta una significativa riduzione della sensibilità alla luce nel nucleo soprachiasmatico (SCN). [1]
2) il grasso sottocutaneo ha un ritmo circadiano intrinseco nella sensibilità all’insulina
La tolleranza al glucosio dell’uomo varia a seconda dei vari momenti della giornata.
In un recente studio pubblicato sul Journal of the Federation of American Societies for Experimental Biology, i ricercatori del Brigham and Women’s Hospital e dell’Universidad de Murcia hanno trovato che il grasso sottocutaneo umano ha un proprio ritmo circadiano nella sensibilità all’insulina.
Avevano rilevato che la sensibilità all’insulina aveva raggiunto il suo massimo intorno a mezzogiorno ed era superiore di più del 50% rispetto a mezzanotte.
È interessante notare che il ritmo non è stato osservato nel grasso viscerale. [2]
3) La mancanza cronica di sonno e gli irregolari cicli sonno-veglia possono essere dei fattori di rischio del morbo di Parkinson
Studi effettuati su degli animali hanno dimostrato che i disturbi nel ritmo circadiano che esistono prima dell’insorgenza del Parkinson, possono esacerbare i sintomi e la patologia dello stesso Parkinson, in particolare possono peggiorare i deficit motori e dell’apprendimento causati dalla malattia.
Se questi risultati verranno replicati in altri modelli animali ed in particolare sull’essere umano, potranno avere delle importanti implicazioni nella prevenzione e nel trattamento del morbo di Parkinson nelle persone con disturbi cronici del sonno. [3]
L’ipertensione, l’obesità, i disturbi mentali e la perdita di sonno
L’orologio biologico della maggior parte degli organismi viventi compreso quello degli esseri umani, si ripristina ogni 24 ore, regolando le funzioni come i cicli sonno / veglia ed il metabolismo. Quando questo ciclo viene interrotto da fattori esterni come il jet lag , si hanno dei disturbi del sonno.
La perdita di sonno può influenzare a lungo termine i sistemi,
- cardiovascolare,
- endocrino,
- immunitario e nervoso,
- con gravi conseguenze tra cui ipertensione, obesità e disturbi mentali – tra gli altri.
Metabolismo energetico e l’orologio
All’interno di diverse parti del nostro corpo, come nel fegato nei reni e nel cuore, sono presenti innumerevoli orologi geneticamente controllati.
Tra le altre cose, quesi orologi avviano molti processi metabolici assicurandosi che avvengano all’ora ottimale del giorno.
In questi processi cellulari svolgono un ruolo importante i mitocondri – piccoli organelli che esistono in quasi tutte le nostre cellule e che forniscono loro energia.
L’ora del giorno determina il design della rete mitocondriale, e questo fatto a sua volta influenza la capacità energetica delle cellule.
Uno studio dell’Università di Basilea ha scoperto che se l’orologio circadiano è compromesso, la rete mitocondriale perde il suo ritmo e ciò provoca un calo della produzione di energia nelle cellule. [4]
