IIl sistema circadiano: dal jet lag al Premio Nobel

Introduce: Piero BIANUCCI

Relatori:

Alberto ANGELI (nella foto)

Il sistema circadiano: l’orologio dentro di noi

Alessandro CICOLIN

I disturbi del sonno da alterazioni del ritmo circadiano

Jeffrey Hall, Michael Rosbash e Michael Young sono i vincitori del Nobel per la Medicina 2017 con la loro scoperta dei meccanismi molecolari che regolano i ritmi circadiani del nostro organismo (e in generale di tutti gli organismi viventi). Sono, in sostanza, gli scienziati che hanno identificato i microscopici ingranaggi del nostro “orologio biologico”. Gli aspetti tecnici delle loro ricerche sono per iniziati, ma il lavoro che premiato a Stoccolma ci riguarda tutti da vicino e ha una lunga storia che è stata scritta da scienziati del Settecento come Dortus de Mairan, dell’Ottocento come Darwin e del Novecento come Frish.
 
Il ritmo circadiano è quello che ci fa alternare il sonno alla veglia e che direttamente o indirettamente controlla innumerevoli altre funzioni vitali. Dagli organismi più primitivi, passando per le piante, l’alternanza luce/buio si è impressa in ogni creatura vivente. La Mimosa pudica è una pianta studiata da Dortous de Mairan famosa perché ripiega le foglie al calare del Sole e le drizza all’alba. Noi non abbiamo foglie da aprire e chiudere ma di notte il cuore rallenta, la pressione del sangue si abbassa, il cervello richiede meno zucchero, e nelle prime ore del nuovo giorno il cuore accelera, la pressione sale e la temperatura aumenta. Ogni organo ha il suo orologio. Lo stomaco sa quando deve riempirsi, l’intestino quando deve svuotarsi, il fegato quando secernere la bile.
Luce e buio dirigono l’orchestra degli ormoni. All’alba l’adrenalina sale e il cortisolo tocca il valore massimo. Ci sono buoni motivi perché ciò avvenga al risveglio: l’adrenalina è coinvolta nella reazione “combatti o fuggi” decisiva per ogni essere vivente, il cortisolo agisce sulla quantità di zucchero nel sangue, la fonte primaria di energia. Alle 9 di mattina la melatonina cala, la noradrenalina aumenta: la prima è l’ormone del riposo notturno, la seconda regola la pressione del sangue e una quantità di altre funzioni. Fino a mezzogiorno si intensifica l’attività del sistema nervoso simpatico, una parte del sistema nervoso autonomo, cioè non controllabile dalla volontà, che agisce sul ritmo cardiaco, sulla dilatazione delle pupille, dei bronchi e delle coronarie, sulla produzione di acido cloridrico nello stomaco e altre funzioni fisiologiche. Nel pomeriggio, verso le 16, la pressione del sangue raggiunge il valore massimo, alle 18 la temperatura corporea incomincia a diminuire, seguita alle 20 dal battito del cuore e dalla pressione del sangue. Al calar della notte aumentano l’ormone della crescita e la prolattina (in piccola quantità l’hanno anche i maschi, influisce sul livello di testosterone e quindi sul desiderio sessuale) e avviene la secrezione della melatonina.
E’ chiaro: il nostro organismo nasconde un insieme di orologi a loro volta regolati da un orologio principale. Chiunque per un viaggio in aereo abbia saltato un po’ di fusi orari ha provato il jet lag: disturbi del sonno, cattiva digestione, difficoltà a concentrarsi in un lavoro. Volando da un continente all’altro scopriamo – a nostre spese – l’importanza del ritmo circadiano, dal latino circa diem, intorno al giorno.
Russell Van Gelder, dottorato di ricerca all’Università di Stanford nel 1994, ora docente alla Washington University di St. Louis (dove lavorò Rita Levi Montalcini),  illustre studioso del settore, dei ritmi circadiani dà questa definizione: “oscillazioni autonome di sistemi viventi con una periodicità all’incirca di 24 ore in assenza di stimoli”, dove però stimoli traduce in modo incompleto l’inglese cues: potremmo dire stimoli di sincronizzazione o di “resetting”, un altro termine inglese, ma che l’informatica ci ha reso familiare. I ritmi circadiani persistono in assenza di stimoli esterni (ad esempio vivendo per settimane in una caverna) mentre la loro fase viene spostata da stimoli sincronizzatori (cues) come la luce o certi farmaci.