L’orologio biologico, noto anche come ritmo circadiano, è un meccanismo interno presente in molti organismi viventi, compresi gli esseri umani, che regola una serie di processi fisiologici e comportamentali su un ciclo di circa 24 ore. Questo orologio interno aiuta gli organismi a sincronizzarsi con il ritmo naturale del giorno e della notte, nonché con altri fattori ambientali.
L’orologio biologico è controllato da una serie di segnali chimici e neurali che interagiscono tra loro. Il principale regolatore del ritmo circadiano è un’area del cervello chiamata nucleo soprachiasmatico (NSC), situata nell’ipotalamo. Il NSC riceve input dalla retina degli occhi, che rileva la luce ambientale, e svolge un ruolo cruciale nella sincronizzazione del ritmo circadiano con il ciclo giorno-notte.
Quando la luce colpisce la retina, vengono inviati segnali al NSC che indicano che è giorno. Questo segnale luminoso attiva il NSC, che a sua volta invia segnali ad altre parti del corpo per regolare i processi fisiologici e comportamentali. Ad esempio, il NSC può influenzare la secrezione di melatonina, un ormone che regola il sonno e la veglia.
Oltre alla luce, ci sono altri segnali che possono influenzare l’orologio biologico. Ad esempio, gli ormoni e il cibo possono fornire segnali al NSC per regolare il ritmo circadiano. Inoltre, l’orologio biologico può essere influenzato da fattori esterni come il lavoro notturno, i viaggi attraverso fusi orari differenti e la luce artificiale durante la notte.
Complessivamente, l’orologio biologico tiene traccia del tempo attraverso l’interazione di segnali neurali e chimici che regolano i processi fisiologici e comportamentali su un ciclo di circa 24 ore. Questo meccanismo ci permette di adattarci al ciclo giorno-notte e di mantenere una serie di funzioni corporee in sincronia con l’ambiente circostante.
Immagina la scena: ti svegli nella penombra del mattino, e ti chiedi se è già ora di alzarsi. Proprio mentre raggiungi l’orologio sul comodino, la tua sveglia mattutina suona. È un’abilità utile, anche se misteriosa. Ma come fa il corpo a tenere traccia del tempo, anche quando dorme? “Quando parliamo del nostro ‘orologio biologico’, ci riferiamo al nostro orologio molecolare endogeno che si trova praticamente in ogni cellula del nostro corpo”, spiega Greco, assistant professor presso Humanitas University in Italia. “Ciò significa che a livello molecolare esistono meccanismi cellulari che si legano a geni specifici, attivano vari repressori o inibiscono l’attività degli attivatori. E tutto questo accade su un ciclo di 24 ore. In altre parole, il nostro orologio molecolare genera un ritmo di 24 ore che influisce su cose come l’espressione genica, il metabolismo e i livelli proteici. E il flusso e riflusso di queste influenze quando ci sentiamo affamati, quando ci sentiamo energici e quando ci sentiamo stanchi. E se questo orologio inizia a funzionare male, gli effetti possono essere mortali. Questo cosiddetto ritmo circadiano è di 24 ore perché – avete indovinato – questa è la durata di un giorno sulla Terra. Tutte le creature sensibili alla luce sul pianeta hanno una sorta di orologio interno. La luce è il segnale principale che resetta i nostri orologi centrali – senza questo meccanismo correttivo, il tuo orologio biologico andrebbe gradualmente fuori sincrono con il mondo, dandoti un jet lag permanente. La ragione evolutiva di questo orologio interno era garantire che le nostre funzioni corporee potessero adattarsi ai cambiamenti nell’ambiente, in particolare tra la notte e il giorno.
Ottenere segnali contrastanti
Tuttavia, la luce non è l’unico segnale. Anche altri fattori, in particolare il cibo, possono influenzare i nostri orologi interni. Ciò può causare problemi a determinate persone, come i turnisti a lungo termine. “Se i turnisti lavorano e mangiano durante la notte – quando non dovresti mangiare – questo può portare a una desincronizzazione all’interno del corpo”, dice Greco. “Il tuo orologio centrale si sincronizzerà con la luce, mentre il tuo orologio periferico si sincronizzerà con quando mangi. Questo può portare a malattie metaboliche”. Questa è stata un’area chiave di interesse nel suo progetto MetEpiClock , intrapreso con il sostegno delle azioni Marie Sk?odowska-Curieprogramma. Greco era interessato a comprendere meglio la connessione tra ritmi circadiani e percorsi metabolici. “In particolare, volevamo esaminare un certo percorso metabolico che regola la metionina”, osserva. “Questo è un amminoacido essenziale che ha molte funzioni importanti.” Compreso, dice Greco, regolare i nostri orologi biologici.
Cosa guida i nostri ritmi circadiani
Greco è stato in grado di confermare che l’interazione di questa proteina con un altro enzima metabolico genera ritmi circadiani di 24 ore. L’inibizione dell’enzima ha interrotto il ritmo circadiano. Raggiungere una migliore comprensione di come tali interazioni guidano i nostri ritmi circadiani potrebbe un giorno aiutarci ad affrontare le condizioni metaboliche, tra cui le malattie cardiovascolari e il diabete. Questo rimane un fattore motivante centrale per Greco. “Ora ho il mio laboratorio, che sta esaminando le interruzioni circadiane nell’insufficienza cardiaca. I meccanismi alla base di questo rimangono poco chiari, quindi stiamo studiando come i ritmi circadiani vengono modificati nei cuori indeboliti e modificati anche in altri tessuti”. Un promemoria tempestivo per cercare sempre una buona notte di sonno, anche se ciò significa premere il pulsante snooze al mattino. Clicca qui per saperne di più sulla ricerca di Greco:Regolazione metabolica dell’orologio circadiano