20 novembre 2019
Aggiornato 21:00
Premio Nobel ritmi circadiani

Ritmi circadiani e orologio biologico: cosa sono e a cosa servono, perché sono importanti

I ritmi circadiani e l'orologio biologico sono essenziali per la nostra salute. alterarli significa avere una maggiore esposizione al rischio di contrarre disturbi metabolici, deficit immunitari e cancro. Tutto quello che c'è da sapere

Cos'è il ritmo circadiano
Cos'è il ritmo circadiano Shutterstock

Obesità, depressione, malattie cardiovascolari e persino cancro. Malattie che potrebbero essere provocate da un’alterazione del ritmo circadiano interno, alias orologio biologico. Tutto, nell’universo è scandito da tempi, numeri e calcoli ben precisi. E questo vale anche per gli esseri umani e le particelle di cui siamo composti. Secondo il cosmologo svedese Max Tegmark tutta la materia, fine o grossolana, fa parte di un’articolata struttura matematica. Tutti sappiamo che la matematica, alla stregua della geometria, è infine, soltanto ordine. E se tale ordine diviene confusione e disorganizzazione, all’interno del nostro corpo potrebbero verificarsi non pochi problemi di salute. Ecco le incredibili scoperte della scienza in fatto di ritmi circadiani.

I geni dei ritmi circadiani
Hanno dei nomi abbastanza inconsueti per dei semplici geni, ma decisamente eloquenti: Period, Timeless e Doubletime. Sono questi i direttori d’orchestra dell’intero organismo. Nelle loro mani è racchiuso il destino e il funzionamento dei vari organi. Ma ad entrare nel dettaglio delle specifiche funzioni dei mattoncini genetici sono stati tre scienziati americani: Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash e Michael W. Young, vincitori del premio Nobel 2017 per la Medicina e la fisiologia.

Un processo senza fine
Secondo gli scienziati statunitensi, il nostro corpo è dotato di una sorta di processo infinito, quasi un moto perpetuo, denominato Ttlf, acronimo di Transcription-Translation Feedback Loop. Questo, ogni volta che ha terminato il suo giro, torna al punto di partenza come una sorta di percorso interminabile. Non a caso, il termine circadiano, utilizzato per la prima volta da Franz Halberg, significa intorno al giorno.

I sistemi immutabili
I ritmi circadiani non sono affatto una nuova scoperta, semmai oggi la scienza ha fatto progressi codificando le funzioni a livello genetico. Ma fin dal 1729 grazie a Jean-Jacques d'Ortous de Mairan, si scoprì che i vegetali non modificavano i loro movimenti nelle 24 ore, neppure se venivano tenuti in condizioni di buio costante. Anche al nostro organismo accade la stessa cosa. In particolare per quanto riguarda la secrezione del cortisolo, di sostanze biologiche, della variazione della temperatura, il ritmo sonno veglia eccetera. Ciò che fa più stupire è che esistono precisi ritmi orari, giornalieri, settimanali, mensili e annuali.

L’importanza della luce
Uno dei fattori più importanti per la regolazione dei ritmi circadiani è la luce. L’orologio interno dell’organismo ha infatti facoltà di sincronizzarsi con i cicli del giorno e della notte grazie alla luce solare e alla temperatura. In assenza di tali stimoli (per esempio persone tenute al buio costante) i ritmi non si annullano ma si modificano variando cicli di sonno veglia, funzionalità degli organi, tempi di secrezione ormonale e temperatura corporea. Secondo alcune teorie, tutti i mammiferi hanno l’orologio circadiano collocato in alcune cellule dell’ipotalamo, più precisamente nel nucleo soprachiasmatico (SCN). Ed è proprio questo che capta le informazioni esterne attraverso l’illuminazione. Un ruolo importante viene svolto dagli occhi, in particolare dai fotorecettori e da alcune cellule che contengono un pigmento chiamato melanopsina. Quest’ultima viene attivava con molta facilità dalla luce blu. Attraverso tali strutture l’SCN invia le informazioni alla ghiandola pineale che, in risposta, sceglie la corretta quantità di melatonina da secernere.

L’orologio umano, fondamentale per la nostra salute
Come abbiamo accennato in precedenza, non esiste essere vivente che non sia dotato di una sorta di orologio biologico. In noi, il reset avviene ogni 24 ore. Il meccanismo è dotato di varie impostazioni/funzioni come il sonno, la veglia e la regolazione del metabolismo corporeo. Se viene alterato, a lungo andare si possono verificare conseguenze importanti come malattie metaboliche, obesità, ipertensione, ansia, stress e disturbi mentali.

Cosa regolano i ritmi circadiani
I ritmi giorno-notte possono incidere sull’accumulo di grasso corporeo, sul rilascio di ormoni, sulla produzione di glucosio. Tutti elementi che, se snaturati, a lungo andare possono portare a conseguenze negative sul sistema cardiovascolare e immunitario. Quando si dorme poco, infatti, è molto più probabile essere colpiti da infezioni virali e batteriche. Questo, secondo quanto è emerso da alcuni studi, pare accadere perché alcuni geni responsabili del controllo delle infezioni sono proprio regolati dai ritmi circadiani.

  • Una curiosità: la verdura è viva al momento del raccolto
    Uno studio condotto nel 2013 ha mostrato come anche la frutta e la verdura possiedono dei ritmi circadiani che funzionano ancora quando si trovano nei banchi dei supermercati. 
    «Abbiamo scoperto che, in determinate ore del giorno, potevamo usare la luce per portarli a produrre più antiossidanti utili a contrastare il cancro», ha spiegato Janet Braam, coordinatore dello studio.

Ci sono anche gli orologi periferici che controllano il metabolismo
Secondo gli scienziati del National Research Institute for Food (NFRI) e del Biological Clock Research Group, «l'orologio centrale che domina i ritmi di attività viene influenzato dai cicli di luce e buio, mentre gli orologi periferici che regolano i ritmi metabolici locali sono determinati dai cicli di alimentazione e digiuno». Quindi «Poiché il sistema circadiano organizza l'intera omeostasi energetica, incluso l'assunzione di cibo, l'accumulo di grassi e le spese caloriche, la rottura degli orologi circadiani porta a disturbi metabolici. Recenti risultati mostrano che l'alimentazione a tempo, limitata durante la fase attiva, amplifica gli orologi circadiani e migliora i disturbi metabolici indotti da una dieta ad alta percentuale di grassi senza riduzione calorica, mentre l'assunzione di cibo in maniera irregolare induce diverse disfunzioni metaboliche».

Obesità e luce blu
«Dal punto di vista del disallineamento circadiano – spiega il Dottor Kenji Obayashi del Nara Medical University School of Medicine - le fonti di luce che possiedono una lunghezza d’onda corta (come la luce blu) hanno più effetto sui ritmi biologici umani. Quindi, utilizzando queste fonti di luce (luce blu) la sera e la notte si promuoverebbe l’obesità». Va ricordato che tutti gli schermi retroilluminati – come quelli di smartphone, computer e tablet, possiedono proprio tale lunghezza d’onda e per tale motivo un utilizzo frequente potrebbe portare a conseguenze negative per il nostro metabolismo.

I bambini che vanno a letto presto rimangono magri
A sostegno della ricerca precedente, vi è un altro studio pubblicato sul Journal of Pediatrics. Qui gli scienziati sono riusciti a dimostrare come i bambini che andavano a dormire entro le 20.00 avevano un ridottissimo rischio di sviluppare sovrappeso e obesità. Mentre i soggetti che andavano a dormire dopo le 21.00, ne raddoppiavano le probabilità. «Per i genitori, questo rafforza l’importanza di stabilire una routine dell’andare a dormire. È qualcosa di concreto che le famiglie possono fare per ridurre il rischio nel loro bambino. È anche probabile che tutto ciò abbia effetti positivi sul comportamento, sulla socialità, sull’emotività e lo sviluppo cognitivo», ha dichiarato Sarah Anderson, professoressa presso l’Ohio State University college of Public Health. A detta dei ricercatori la causa potrebbe essere ricercata nell’esposizione alla luce.

Maggior rischio di cancro al seno
Secondo un recentissimo studio, le persone che vivono in città in zone molto illuminate, o che fanno turni di lavoro notturno o che rimangono svegli a lungo, rischiano di contrarre alcuni tipi di cancro come quello al seno. A sostenerlo è un largo studio condotto dai ricercatori della Harvard TH Chan School of Public Health e pubblicato su Environmental Health Perspectives. «Nella nostra moderna società industrializzata, l’illuminazione artificiale è quasi dappertutto – spiega il dottor Peter James, del Department of Population Medicine presso l’Harvard Pilgrim Health Care Institute – I nostri risultati suggeriscono che questa diffusa esposizione alle luci esterne durante le ore notturne potrebbe rappresentare un nuovo fattore di rischio per il cancro al seno». Pare che il tutto sia collegato con la secrezione di melatonina, un ormone essenziale per il buon funzionamento dell’orologio biologico interno. L’analisi condotta dagli scienziati ha evidenziato come le donne esposte ai più alti livelli di luce all’aperto durante la notte (classificate di V livello) avessero un aumento del rischio del cancro della mammella del 14% durante il periodo di studio, rispetto alle donne nel più basso livello d’esposizione. Quanto più i livelli di luce esterna notturna aumentavano, quanto più aumentavano i tassi di cancro al seno.