Nel 2017 la commissione giudicatrice del Karolinska Institutet ha assegnato il premio Nobel per la Medicina a Michael Warren Young, Michael Rosbash e Jeffrey Connor Halltre per le loro scoperte sui meccanismi di regolazione dei ritmi circadiani.

Noto da circa un secolo, il sistema circadiano (dal latino circa-diem) si è evoluto, dai batteri sino agli animali, per generare una ciclicità quotidiana delle funzioni fisiologiche e dei processi biologici riuscendo ad anticipare i cicli ambientali, provocati dalla rotazione della Terra, di circa 24 ore. Il “jet-lag”, anche noto come “mal di fuso”, a cui il nostro corpo è sottoposto quando affrontiamo viaggi più o meno lunghi, si basa proprio su una dis-ritmia di questi meccanismi.

La ciclicità dei processi biologici e fisiologici, deriva da una combinazione di onde ritmiche endogene di ~ 24 h, che persistono in condizioni costanti, e di influenze ambientali chiamate zeitgeber (dal tedesco, “ciò che dà il tempo”) come la quantità di luce naturale, la temperatura, le abitudini alimentari, la qualità dell’attività motoria e le nostre interazioni sociali.

Quelle che sono le nostre abitudini sono in grado di modulare l’orologio biologico interno, che si occupa di regolare importanti funzioni fisiologiche come:

• Il ritmo sonno-veglia
• L’omeostasi endocrino-metabolica
• Una bilanciata risposta immunitaria
• La funzionalità cardio-vascolare
• I cicli riproduttivi
• I processi di invecchiamento

Numerosi studi ormai dimostrano come gli stili di vita dell’attuale società siano in grado di creare un misalignment di questi ritmi generando ripercussioni sulla fisiologia. Proprio per questo si inizia a parlare di social jet-lag, una perdita di sincronia circadiana dovuta ad abitudini del nostro tempo. Luci artificiali, lavoro notturno, alimentazione scorretta e ad ogni ora, perdita della qualità del sonno e scarsa attività fisica ne sono un esempio.

Questo mismatch fra i ritmi interni e l’ambiente circostante è stata correlata al rischio di insorgenza di numerose patologie quali :

• Malattie metaboliche come obesità, diabete tipo2 e sindrome metabolica
• Disordini cardiovascolari
• Disturbi del tono dell’umore
• Disturbi del sonno
• Cancro
• Maggiore suscettibilità alle infezioni
• Invecchiamento precoce

Tutto ciò mette in evidenza come una fitness ottimale richieda uno stato di risonanza tra noi e i cicli ambientali.

La patogenicità multipla inoltre, può essere spiegata dal fatto che i ritmi circadiani endogeni sono prodotti da un sistema multi-oscillante composto da un pacemaker centrale, situato nel nucleo soprachiasmatico ipotalamico (una struttura neurale situata nel cervello), nonché da pacemaker periferici situati nelle cellule di numerosi organi e tessuti. L’ipotalamo costituisce il cosiddetto central clock, in grado di rispondere alle variazioni ambientali e in particolar modo al principale zeitgeber, rappresentato dalla luce solare. Questo è uno dei motivi per cui, molte persone, risentono della variazione del tono dell’umore in relazione alla presenza o meno di luce.

Questo orologio centrale, modula i ritmi attraverso una via umorale (ormoni principalmente) nota come asse ipotalamo-ipofisi-surrene (HPA) e una via nervosa autonoma.

L’orologio periferico invece agisce allo stesso tempo in concerto e indipendentemente dall’orologio centrale tramite una ciclica fluttuazione dell’espressività genica dei cosiddetti clock genes, dai quali dipende il metabolismo delle nostre cellule in relazione alla modulazione circadiana. Recenti evidenze mettono in luce come anche i clock periferici siano in grado di influenzare le oscillazioni ormonali ed autonome del clock centrale, di come quindi il cibo di cui ci nutriamo, l’attività motoria che compiamo, la qualità delle relazioni sociali che intratteniamo, siano strumenti molto importanti da dover usare a vantaggio e non a scapito della nostra salute.

Di particolare interesse risulta infine la recente scoperta di network di controllo periferico, a livello del fegato e del pancreas, implicati nell’omeostasi del glucosio e di network, a livello del muscolo scheletrico e del tessuto adiposo, implicati addirittura nella regolazione del sonno.

L’emergere quindi di quella che viene chiamata cronobiologia, sulla base delle nuove conoscenze riguardanti gli orologi biologici, apre la possibilità ad un nuovo campo di intervento chiamato medicina circadiana, che vede come target terapeutico questi meccanismi sui quali noi stessi possiamo agire  attraverso un attento e mirato stile di vita.

Fonti:

• Rijo-Ferreira, F., Takahashi, J.S. Genomics of circadian rhythms in health and disease. Genome Med11, 82 (2019). https://doi.org/10.1186/s13073-019-0704-0

• Mason, I.C., Qian, J., Adler, G.K. et al.Impact of circadian disruption on glucose metabolism: implications for type 2 diabetes. Diabetologia 63, 462–472 (2020). https://doi.org/10.1007/s00125-019-05059-6

• Patke, A., Young, M.W. & Axelrod, S. Molecular mechanisms and physiological importance of circadian rhythms. Nat Rev Mol Cell Biol21, 67–84 (2020). https://doi.org/10.1038/s41580-019-0179-2

• Panda, S. The arrival of circadian medicine. Nat Rev Endocrinol15, 67–69 (2019). https://doi.org/10.1038/s41574-018-0142-x