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Nobel 2017 per la medicina e fisiologia

Nobel 2017: I ritmi circadiani

I ricercatori americani Jeffrey HallMichael Rosbash e Michael W. Young hanno vinto il Nobel per la medicina e fisiologia 2017 per lo studio dei meccanismi che controllano i ritmi circadiani.

I tre ricercatori statunitensi hanno dimostrato, a partire dagli anni ’80, come funziona il nostro orologio interno che regola i ritmi del sonno, il comportamento alimentare, il metabolismo, la temperatura corporea, il rilascio degli ormoni e la pressione sanguigna.

Vediamo nel dettaglio cosa sono i ritmi circadiani

I ritmi circadiani fanno parte dei ritmi ciclici che regolano riposo e attività definiti bioritmi. Ogni essere vivente risponde a questi particolari bioritmi e ogni attività ciclica può essere definita come il tempo necessario per completare un ciclo completo di attività.

I bioritmi si dividono in:

  • Ciclo Circadiano: regola tutti i meccanismi di attività e riposo che si compiono in un giorno, come il ciclo sonno-veglia;
  • Ciclo ultradiano: regola il ciclo di azioni compiute più volte in una giornata, come l’alimentazione;
  • Ciclo infradiano: regola le attività cicliche che si svolgono in una durata di tempo che va da 2 a 3 o più giorni, come il ciclo mestruale e la migrazione degli uccelli.

A metà degli anni ’70 il Dott. Lynch, assieme alla sua équipe di ricerca, ha dimostrato che la produzione di melatonina esprime un ritmo circadiano nelle ghiandole pineali umane, ed è quindi direttamente coinvolta nei meccanismi dell’orologio circadiano.

ritmi circadiani

Cos’è e come funziona l’orologio circadiano?

L’orologio circadiano si trova nei nuclei soprachiasmatici (CNS) dell’ipotalamo, che hanno la funzione di controllare i ritmi circadiani, incluso il ciclo sonno-veglia. I nuclei soprachiasmatici generano il ritmo della secrezione endogena della melatonina, attraverso la ghiandola pineale.

La melatonina è secreta dalla ghiandola pineale durante le ore notturne dopo un ritmo circadiano (ritmo di circa 24 ore) ed è bloccato in una luce dose-dipendente. La secrezione aumenta gradualmente intorno alle 22:00, con un picco dalle 2:00 alle 4:00 nella notte, e diminuisce gradualmente nelle ore successive all’arrivo della luce.

La funzione fisiologica primaria della melatonina, la cui secrezione si adatta alla lunghezza della notte, è adattare la fisiologia dell’organismo a un ciclo giornaliero di luce/buio.

Gli effetti fisiologici della melatonina nel sonno sono:

  1. Maggiore propensione al sonno
  2. Riduzione della temperatura corporea
  3. Influenza sulla durata e sulla qualità del sonno

La melatonina migliora la qualità e la durata del sonno e il risveglio non ha effetti negativi sulla memoria o sulla cinestesia (o propriocezione), ma ci possono essere dei disturbi correlati alle alterazioni del ciclo circadiano.

Quali sono questi disturbi?

I disturbi del ritmo circadiano sono una classe di dissonnie riguardanti l’alterazione del ciclo sonno-veglia, che possono derivare da una alterazione della sindrome del pacemaker endogeno, come la sindrome di fase di sonno ritardata o avanzata e la sindrome ipernictemerale (più rara), oppure possono derivare da cause esterne, come la sindrome da jet-lag.

La privazione del sonno negli esseri umani provoca sonnolenza, stanchezza ed irritabilità progressivamente più intensa. La maggior parte dei ricercatori concorda sul fatto che la funzione principale del sonno a onda lenta è quella di consentire al cervello di riposare, mentre il sonno REM sembra favorire lo sviluppo e l’apprendimento del cervello. Nel dettaglio, sulla base delle misure polisonnigrafiche, il sonno è stato diviso nelle categorie sonno REM e sonno NREM o sonno a onda lenta. I cicli di sonno sono così chiamati a causa della loro associazione con la presenza (REM) o l’assenza (NREM) di rapidi movimenti degli occhi.

In aggiunta, il disturbo del sonno è uno dei sintomi più prevalenti della malattia mentale. Nei pazienti con disturbo depressivo maggiore (MDD) le anomalie del sonno sono tra le caratteristiche principali della malattia. Studi epidemiologici hanno fortemente appurato che i disturbi del sonno sono un importante fattore eziologico alla radice della depressione. Questo perché i cambiamenti nella struttura del sonno anticipano i cambiamenti nello stato clinico dei pazienti durante il trattamento e possono anche rappresentare un segno di ricaduta della depressione o prevedere tendenze al suicidio.

Si può dunque affermare che disturbi e regolazione del ciclo sonno-veglia sono strettamente correlati a cause molteplici, derivanti tutte da un’unica alterazione. Sono tutti pezzi di un grande puzzle, portato a compimento da Jeffrey HallMichael Rosbash e Michael W. Young.

Per chi volesse approfondire la ricerca completa dei vincitori del premio Nobel per la medicina e fisiologia del 2017, può consultarlo qui: nobelprize.org

Riguardo a Annalisa Achille

Annalisa Achille

Biotecnologa appassionata di tutto ciò che è Scienza.

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