Cosa sono i ritmi circadiani? Come fa il nostro corpo a “tenere il tempo”, e cosa succede se questo meccanismo si inceppa? Ne parliamo nell’articolo.
Tutti gli esseri viventi possiedono un orologio biologico. La capacità di scandire il tempo e di “sapere che ore sono” è nata con i primi organismi unicellulari che sono comparsi sul nostro pianeta, e attraverso miliardi di anni è stata tramandata a tutte le forme di vita fino agli esseri umani. Dobbiamo pensare quindi che sia una funzione straordinariamente importante. In effetti l’alternanza di giorno e notte determina cambiamenti tanto drastici nelle condizioni ambientali che essere in grado di prevederli (sapere appunto “che ore sono”) è estremamente vantaggioso per adattarvisi.
Nel nostro corpo sono molti i processi che si ripetono regolarmente ogni 24 ore, ossia che seguono un ritmo circadiano. L’esempio più evidente è quello del sonno: ogni notte ci addormentiamo e ogni mattina ci svegliamo. Ma in effetti i ritmi circadiani influenzano la maggior parte delle funzioni dell’organismo. Sembra infatti che ogni organo abbia il proprio orologio: ce l’hanno il cuore, i polmoni, l’intestino, il fegato, i reni, i muscoli, il sistema immunitario e persino le ossa. Tutti questi orologi periferici sono indipendenti tra loro, e ciò che li mantiene sincronizzati è un orologio centrale (master clock) situato nel cervello: un gruppo di neuroni a cui è stato dato il nome di nucleo soprachiasmatico.
Orologio interno e orologio esterno: simili, ma non uguali
Al contrario di quanto potremmo pensare, non è l’alternanza del giorno e della notte a determinare i ritmi circadiani. Se vivessimo in condizioni di luminosità costante (esperimento che è stato fatto realmente) le funzioni dell’organismo cambierebbero lo stesso in modo periodico: ci addormenteremmo e ci sveglieremmo, la temperatura corporea e la pressione arteriosa aumenterebbero e diminuirebbero… ma non esattamente ogni 24 ore. Il nostro master clock, infatti, continua a “ticchettare” indipendentemente da qualsiasi fattore esterno, ma il suo periodo spontaneo è di circa 24 ore e un quarto (questo è un valore medio: la durata effettiva cambia anche parecchio da persona a persona, e può essere anche inferiore alle 24 ore).
In ogni caso, se il corpo fosse lasciato libero di seguire il proprio ritmo interno spontaneo, nel giro di poco tempo si ritroverebbe completamente fuori fase rispetto al giorno esterno, come un orologio che resta indietro (oppure che va avanti). E inoltre i vari orologi periferici si sfaserebbero tra loro, portando caos nell’armonia del corpo. Quindi è indispensabile che periodicamente l’orologio interno venga resettato e sincronizzato con quello esterno.
Questo è precisamente il compito svolto dalla luce solare. Gli stimoli luminosi captati dagli occhi, una volta raggiunto il nucleo soprachiasmatico grazie al suo collegamento diretto con la retina, hanno la capacità di resettare l’orologio interno, in modo che resti sincronizzato con quello esterno. Inoltre lo informano su “che ore sono” là fuori. In questo modo il master clock può organizzare la propria attività sulla base della presenza o dell’assenza di luce, così che l’organismo si comporti in modo appropriato alla fase della giornata.
Cortisolo e melatonina, gli ormoni del giorno e della notte
Attualmente gli scienziati pensano che il nucleo soprachiasmatico regoli i ritmi circadiani del nostro corpo principalmente attraverso due ormoni: cortisolo e melatonina.
Il cortisolo viene prodotto dalle ghiandole surrenali su ordine dell’ipofisi, la quale a sua volta riceve il comando da un gruppo di neuroni che si trovano nel cervello (nell’ipotalamo, per la precisione). Questi sono in contatto diretto con il master clock. Il risultato è che la produzione di cortisolo segue un ben preciso ritmo circadiano: in condizioni normali ha un picco massimo tra le 8 e le 9 del mattino, per poi diminuire gradualmente nel corso della giornata e raggiungere il minimo intorno alla mezzanotte (v. immagine). Di fatto questo andamento riflette il periodo diurno.
Il cortisolo è un ormone straordinariamente importante e multifunzionale: regola il metabolismo energetico, la risposta immunitaria, le funzioni cardiocircolatorie, la digestione, l’umore, l’attività sessuale… quindi il suo ritmo circadiano influenza la gran parte delle funzioni biologiche. Inoltre, come scoperto da studi recenti, questo ormone comunica direttamente con gli orologi periferici dell’organismo, trasmettendo così a tutto il corpo l’informazione che è giorno.
La melatonina viene secreta dalla ghiandola pineale. Anche questa è in contatto diretto con il master clock, che permette la produzione di melatonina solo durante il periodo di oscurità. La sintesi di questo ormone dunque inizia al crepuscolo, ha un picco nel mezzo della notte (tra le 2 e le 4) dopodiché diminuisce gradualmente, fino ad azzerarsi al mattino (v. immagine).
Semplificando possiamo dire che la melatonina è il messaggero che informa l’organismo che è notte: la sua funzione quindi è quella di orchestrare tutte le attività biologiche notturne, anzitutto il sonno. Uno dei suoi effetti, infatti, è quello di ridurre la temperatura corporea, un segnale potente che induce sonnolenza. Inoltre, poiché le ore di luce e di buio cambiano a seconda della stagione, la durata della produzione di melatonina dice al corpo in che periodo dell’anno siamo e permette quindi la regolazione stagionale di alcune funzioni (un fenomeno molto importante per gli animali, ma presente anche nell’uomo).
Ritmi circadiani sregolati
Come abbiamo visto, la luce è il più importante segnale in grado di regolare il nostro orologio biologico. Altri segnali, benché meno potenti, sono l’attività fisica e l’alimentazione. L’essere umano si è evoluto in un ambiente in cui le notti erano molto buie, rischiarate solo dalla luce della luna o del fuoco, e di conseguenza tutte le attività, compreso alimentarsi, erano concentrate durante il giorno.
Ma al giorno d’oggi la situazione è totalmente diversa. La maggior parte di noi passa gran parte della giornata in ambienti chiusi, ricevendo troppo poca illuminazione durante il giorno e troppa durante la notte. E spesso anche i pattern di attività e riposto e gli orari dei pasti sono sregolati. In buona sostanza i segnali dell’alternanza giorno/notte non sono più così chiari come lo erano per i nostri antenati, e questo confonde l’orologio interno e tende a disallinearlo dal ritmo delle 24 ore. Che, attenzione, non è solo il ritmo naturale, ma anche quello sociale: quasi tutti al mattino dobbiamo alzarci presto, a prescindere da che ora ci siamo addormentati!
Il primo a risentirne è, naturalmente, il sonno. Una eccessiva luminosità nelle ore serali riduce la produzione di melatonina e tende a spostare all’indietro le lancette del nostro master clock, creando difficoltà ad addormentarsi e un sonno irregolare e disturbato. Non dobbiamo sottovalutare l’impatto che un sonno non ottimale ha sulla salute: oltre alle conseguenze di cui ci accorgiamo (stanchezza, difficoltà di concentrazione, cattivo umore…) ce ne sono altre forse più gravi di cui non ci rendiamo conto. Come abbiamo visto dettagliatamente in questo articolo, infatti, la carenza di sonno danneggia il cuore e i vasi sanguigni, indebolisce le difese immunitarie (ma allo stesso tempo aumenta lo stato infiammatorio dell’organismo), riduce la capacità di metabolizzare gli zuccheri creando insulino-resistenza… e, insomma, a lungo andare aumenta il rischio di ammalarsi di diabete, patologie cardiovascolari e tumori.
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Fonti scientifiche:
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