Ritmo Circadiano & Crono-Nutrizione

Ritmo Circadiano & Crono-Nutrizione

Il Nobel per la Medicina e Fisiologia del 2017 è stato assegnato pochi giorni fa a Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash e Michael W. Young per le loro scoperte dei meccanismi molecolari che controllano il ritmo circadiano. Il contributo di Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash e Michael W. Young è stato quello di aver spiegato i principali meccanismi di questi fenomeni, chiarendo le funzioni interne dell’orologio biologico. In particolare le loro scoperte sono servite a capire come le piante, gli animali e gli esseri umani adattano il loro ritmo biologico in modo che sia sincronizzato con le rivoluzioni della Terra.

Infatti la vita sulla Terra si adatta quotidianamente alla rotazione del nostro pianeta e gli organismi viventi hanno un ‘orologio biologico interno che li aiuta ad anticipare e ad adattarsi al ritmo regolare della giornata.  Nel corso dei decenni gli scienziati hanno chiarito sempre di più il ruolo dei ritmi circadiani nella salute del nostro organismo. Nell’uomo tutto questo avviene con una grande precisione: il nostro orologio interno adatta la nostra fisiologia alle diverse fasi della giornata, regolando funzioni critiche come i livelli ormonali, il sonno, la temperatura corporea, il metabolismo, il comportamento alimentare e la pressione sanguigna. Infatti molti dei parametri biochimici, fisiologici e comportamentali mostrano fluttuazioni giornaliere.

L’immagine e la tabella soprastanti indicano gli ormoni e le rispettive ore nelle quali si verificano i picchi nell’uomo. (Gamble K. L., et al.2014)

Il ritmo circadiano è quello che ci fa alternare il sonno alla veglia e che direttamente o indirettamente controlla innumerevoli altre funzioni vitali. Luce e buio dirigono l’orchestra degli ormoni. Ma il meccanismo è più complesso di quanto sembra. Il rapporto tra orologio circadiano e salute umana comprende una rete complessa di influenze. Per esempio, i deficit di salute possono derivare dalla privazione del sonno e dal disallineamento circadiano, che spesso si verificano nei lavoratori a turni. (Immagine sottostante). Le relazioni e interazioni tra orologio circadiano e malattia possono essere dirette o indirette attraverso il comportamento e/o il sonno. I programmi sociali esercitano la loro influenza sulla fisiologia principalmente attraverso il comportamento.

(Freccia S nell’immagine). Le regolari modificazioni quotidiane dell’ambiente, che l’orologio utilizza per la sua sincronizzazione (entrainment) al mondo, sono indicati dalla freccia Z. (Roenneberg T. e Merrow M.,2016).

Quando si verifica una perdita di sincronizzazione tra l’ambiente esterno e l’orologio biologico interno (quando ad esempio si verifica un ‘jet lag’) il nostro benessere ne risente.

Il cronico mancato equilibrio tra il nostro stile di vita e il ritmo circadiano è associato ad un aumento del rischio di varie malattie.

Recentemente, è stato usato il termine CRONO-NUTRIZIONE per riferirsi alla relazione tra cibo e sistema dell’orologio circadiano. I cambiamenti circadiani influenzano funzioni come l’assorbimento, la distribuzione e il metabolismo delle sostanze nutritive. Inoltre, la motilità e la proliferazione delle cellule epiteliali nel tubo digestivo, compreso il colon, hanno ritmi circadiani. (Tahara Y. e Shibata S.,2014).

Come la luce, anche i nutrienti possono fungere da stimoli per cambiare la fase degli orologi circadiani.

Il sistema dell’orologio circadiano è costituito da un orologio centrale, situato sopra il chiasma ottico nell’ipotalamo anteriore, chiamato nucleo soprachiasmatico (SCN) e da una serie di orologi periferici nei tessuti periferici, tra cui tratto gastro-intestinale, fegato e pancreas. Il cibo è un importante regolatore degli orologi circadiani nei tessuti periferici. (Immagine a lato). Pertanto, controllare la tempistica del consumo degli alimenti e la composizione dell’alimento, rientra nel concetto di crono-nutrizione. (Tahara Y. e Shibata S.,2016).

 

 

 

 

L’alimentazione causa cambiamenti nella concentrazione nel plasma e nei tessuti di ormoni come insulina e di vari nutrienti come il glucosio, lipidi e amminoacidi. Gli ormoni e i nutrienti attivano diversi percorsi di segnalazione e modificano l’espressione di geni attraverso specifici percorsi di segnalazione e fattori trascrizionali, che a loro volta influenzano gli orologi circadiani del cervello e dei tessuti periferici. (Figura in basso a sinistra, Chaudhari A.,et al.2017).

Le cellule intestinali contengono un orologio circadiano potente che è collegato attraverso percorsi fisiologici all’orologio centrale dell’SCN. Anche la nutrizione è ciclica e la sua trasformazione avviene attraverso il metabolismo ritmico dell’orologio. In tal merito, il microbiota partecipa alla trasformazione alimentare e interagisce con l’orologio intestinale. Questa interazione è reciproca, poiché l’orologio dell’intestino ha bisogno del microbiota per funzionare correttamente e il microbiota oscilla seguendo i cicli dell’intestino. Così, l’orologio circadiano è una componente fondamentale nella relazione tra cibo e intestino. (Figura in alto , Asher G. e Sassone-Corsi P.2015).

Una rappresentazione schematica del sistema circadiano e della crono-nutrizione è mostrato nell’immagine sottostante.

I cicli luce/buio hanno azione sull’orologio centrale (SCN) mentre i segnali dell’alimentazione determinano la fase degli orologi periferici che dominano i ritmi metabolici locali. Sia le sostanze nutritive sia il tempo del pasto possono influenzare il sistema dell’orologio biologico, pertanto la crono-nutrizione ha principalmente due aspetti: 1) i nutrienti/sostanze contenute negli alimenti regolano il sistema dell’orologio, per esempio la caffeina prolunga il periodo degli orologi circadiani e il ritmo di attività mentre una dieta ad alto contenuto di grassi (cattivi) altera i ritmi della lipogenesi, dei lipidi circolanti e il comportamento alimentare; 2) l’orario dei pasti influisce sugli output dell’orologio, ad esempio saltare la colazione (non inteso come digiuno intermittente, ma come abitudine non regolare e mangiare poi a mezza mattina)  e mangiare durante la notte possono aumentare il rischio di obesità. L’alimentazione regolare sincronizza e amplifica il ritmo dell’orologio interno, mentre l’alimentazione irregolare e inusuale può causare perdita di sincronismo del ritmo, determinando probabilmente a disturbi metabolici. (Oike H.,et al.2014).

In conclusione, le evidenze fino ad oggi suggeriscono che la crono-nutrizione può essere uno strumento importante, non solo per migliorare la salute metabolica della popolazione generale, ma anche per la salute di particolari gruppi della popolazione (ad esempio, lavoratori a turni) e per il trattamento di alcune malattie metaboliche. (Johnston J.D., et al.2016).

Dott.ssa Chiara Iengo
Studio di Nutrizione Dott. Styven Tamburo

Bibliografia:

Gamble K.,et al.(2014). Circadian clock control of endocrine factors. Nat Rev Endoc. 10:466-475.

Roenneberg T. e Merrow M.(2016). The circadian clock and human health. Curr Biol. 26(10):R432-43.

Tahara Y. e Shibata S.(2014). Chrono-biology, chrono-pharmacology and chrono-nutrition. J Pharmacol Sci. 124(3):320-35.

Tahara Y. e Shibata S.(2016). Circadian rhythms of liver physiology and disease: experimental and clinical evidence. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 13:217-226.

Chaudhari A.,et al.(2017). Circadian clocks, diets and aging. Nutr Healthy Aging. 4:101-112.

Asher G. e Sassone-Corsi P.(2015). Time for food: the intimate interplay between nutrition, metabolism and the circadian clock. Cell. 161(1):84-92.

Oike H.,et al.(2014). Nutrients, Clock Genes, and Chrononutrition. Curr Nutr Rep. 3:204–212.

Johnston J.D.,et al. (2016). Circadian rhythms, metabolism and chrononutrition in rodents and humans. Adv Nutr. 7:399-406.

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