Si definisce ritmo circadiano un ciclo biologico che si ripete ogni circa 24 ore; è regolato dall’orologio biologico interno che si trova in tutti gli organismi viventi, dai batteri agli animali. Presiede la gran parte delle funzioni biologiche, come il ciclo sonno-veglia, la temperatura corporea, la pressione arteriosa, il metabolismo e la secrezione di ormoni. In questo articolo ne scopriremo il funzionamento e le problematiche connesse in caso di disallineamento.
Ritmo circadiano: cenni storici
La prima osservazione documentata di un ritmo circadiano risale al XVIII secolo ad opera dell’astronomo francese Jean-Jacques d’Ortous de Mairan. Lo scienziato notò che le foglie di una pianta, la Mimosa pudica, continuavano ad aprirsi e chiudersi ritmicamente anche quando erano tenute in costante e totale oscurità. Questo portò alla teoria che la pianta avesse un orologio interno che ne regolava il comportamento.
Fu solo nel XX secolo che lo studio dei ritmi circadiani iniziò a suscitare interesse nella comunità scientifica. Nel 1954, lo scienziato tedesco Jürgen Aschoff coniò il termine “circadiano” (dalle parole latine “circa” che significa “intorno” e “diem” che significa “giorno”) per descrivere cicli biologici sincronizzati sul giorno solare (24 ore).
Negli anni ’60 e ’70, è stato identificato il nucleo soprachiasmatico (SCN) del cervello come l’orologio principale che controlla i ritmi circadiani nei mammiferi elaborando gli input dall’esterno (come la luce, che passa attraverso gli occhi).
Nei decenni successivi, la ricerca sui ritmi circadiani si è intensificata, portando all’identificazione di geni e proteine specifici che svolgono un ruolo nella regolazione dell’orologio interno del corpo. Oltre all’orologio biologico principale, esiste un orologio biologico secondario, o periferico, in pressoché ogni tessuto e organo. Attualmente, lo studio dei ritmi circadiani ha dato vita a una branca specifica della biologia, la cronobiologia, un campo di ricerca fiorente – specializzato nello studio delle fasi biologiche del corpo umano – con importanti implicazioni per la salute umana, in particolare in aree come i disturbi del sonno, il lavoro a turni e il jet lag.
Come funzionano i ritmi circadiani
I ritmi circadiani regolano i cicli biologici in quasi tutti gli organismi viventi, dai batteri agli esseri umani. Si ritiene che questi ritmi si siano evoluti come adattamento al ciclo giorno-notte di 24 ore dato dalla rotazione terrestre.
Nei mammiferi, il nucleo soprachiasmatico (SCN) è l’orologio principale (master clock) che controlla i ritmi circadiani; è situato nell’ipotalamo, una regione del cervello coinvolta in molti processi fisiologici, tra cui il sonno e l’appetito. Il nucleo soprachiasmatico riceve input dagli occhi (nello specifico dalla retina), che contengono cellule specializzate sensibili alla luce del sole o artificiale. Questo permette al SCN di sincronizzare l’orologio biologico interno dell’organismo con l’ambiente esterno. Oltre alla luce, anche altri segnali provenienti dall’ambiente, come l’assunzione di cibo e la temperatura corporea, possono esercitare una grande influenza sui ritmi circadiani.
Una delle funzioni più importanti dei ritmi circadiani è la regolazione del ciclo sonno-veglia. L’ormone melatonina è prodotto dalla ghiandola pineale in risposta all’oscurità e contribuisce a predisporre il corpo all’addormentamento e al riposo, rallentando la frequenza cardiaca e il ritmo respiratorio.
Oltre al sonno, i ritmi circadiani svolgono un ruolo in molti altri processi fisiologici, tra cui la digestione, il sistema immunitario, i livelli della secrezione ormonale (come cortisolo e ormone della crescita – GH) e la riparazione e sviluppo muscolare.
I ritmi circadiani sono regolati da un complesso meccanismo di geni, proteine e ormoni che interagiscono tra loro per formare un circuito di feedback (risposta) molecolare, al centro del quale vi è un gruppo di geni noti come “geni orologio”.
Cause disallineamento dei ritmi circadiani
I ritmi circadiani possono subire alterazioni a causa di una serie di fattori esterni, tra cui l’esposizione alla luce artificiale durante la notte, turni notturni di lavoro e il jet lag cronico. Il lavoro a turno notturno rappresenta ad esempio un fattore di rischio per patologie a carico del sistema cardiovascolare, ipertensione e stati infiammatori. La perdita del naturale allineamento dell’orologio biologico può spiegare almeno in parte come mai questo tipo di lavoro rappresenta un fattore di rischio per le condizioni sopra menzionate.
Esistono diverse cause cui si attribuisce il possibile disallineamento dei ritmi circadiani:
- Luce artificiale: l’esposizione alla luce artificiale, in particolare alla luce blu emessa dai dispositivi elettronici, può interferire con la produzione naturale dell’ormone melatonina, che svolge un ruolo fondamentale nella regolazione del ciclo sonno-veglia;
- Irregolarità negli orari in cui si va a dormire e ci si sveglia: andare a letto e svegliarsi ogni giorno a un orario diverso può alterare l’orologio interno dell’organismo, causando disturbi del sonno;
- Turni di lavoro notturno (non regolari): lavoratori sottoposti a turni di lavoro irregolari o notturni spesso subiscono interruzioni del ritmo circadiano, che possono portare a sonnolenza diurna, stanchezza, difficoltà a mantenere la concentrazione e riduzione della resa lavorativa;
- Jet lag: un viaggio attraverso uno o più fusi orari in un tempo limitato può alterare l’orologio interno del corpo, causando disturbi del sonno e stanchezza
- Invecchiamento: con l’avanzare dell’età, la secrezione ormonale diminuisce e i ritmi circadiani perdono progressivamente la sincronizzazione, con conseguenti cambiamenti nelle abitudini del sonno;
- Patologie: alcune condizioni mediche, come i disturbi del sonno (insonnia, parasonnie e apnee notturne), la depressione e il disturbo bipolare, possono alterare i ritmi circadiani.
In generale, le interruzioni dei ritmi circadiani possono avere effetti negativi sulla salute, tra cui un aumento del rischio di disturbi metabolici e malattie cardiovascolari (che riguardano il cuore e il sistema circolatorio).
Il ruolo dell’alimentazione
Esiste una forte correlazione tra alimentazione e ritmi circadiani. L’orario e l’apporto calorico dei pasti possono influenzare l’orologio biologico dell’organismo e, allo stesso tempo, quest’ultimo può alterare la secrezione ormonale (grelina e leptina) che comunica le sensazioni di fame o sazietà. Consumare pasti a orari irregolari o nei momenti immediatamente precedenti al coricarsi può alterare i ritmi circadiani e influire negativamente sulla qualità del sonno; quest’alterazione può anche causare, nel medio periodo, disturbi metabolici, come sbalzi dei livelli di glucosio e insulina, che possono contribuire all’aumento di peso e a patologie a carico del sistema cardiovascolare.
Come resettare (e riallineare) i ritmi circadiani
La sincronizzazione dei ritmi circadiani attiene a una complessa interazione di segnali ambientali, come l’esposizione alla luce, e di processi biologici interni. Il ripristino dei ritmi circadiani alterati è dimostrato avere un impatto significativo sulla salute e sul benessere generale.
Di seguito, alcuni accorgimenti, la cui utilità è scientificamente supportata, per riallineare i propri ritmi circadiani:
- Luce di giorno, buio di sera: esporsi alla luce del sole, al mattino, può aiutare a resettare l’orologio interno del corpo, rendendo più facile addormentarsi la sera. Allo stesso modo, evitare l’esposizione alla luce intensa (in particolar modo la luce blu proveniente da dispositivi elettronici) di sera o di notte può prevenire la diminuzione di secrezione della melatonina;
- Stabilire (e rispettare) un programma addormentamento / risveglio costante: andare a letto e svegliarsi alla stessa ora ogni giorno, anche nei fine settimana, può essere utile allo scopo di resettare i ritmi circadiani che regolano i cicli sonno-veglia e a migliorare la qualità del sonno;
- Integratori di melatonina: l’assunzione orale di melatonina contribuisce a un più rapido addormentamento, senza influire sulla normale secrezione di questo ormone;
- Evitare caffè (e altre sostanze stimolanti) almeno 5-7 ore prima di coricarsi (si consideri che il principio attivo, la caffeina, rimane in circolo per 4,5 – 5 ore);
- Regolarizzare i tre pasti principali: distanziare i pasti principali di 5 ore (es: colazione alle 8, pranzo alle 13, cena alle 18) ha un impatto positivo sui ritmi circadiani, in particolar modo quelli deputati al controllo del glucosio nel sangue;
- Praticare esercizio fisico durante il giorno: lo sport e, in generale, l’attività fisica, è dimostrato avere un ruolo primario nella regolazione dei ritmi circadiani. È necessario tenere a mente, però, che praticare sport intenso la sera può provocare un effetto contrario; quindi, è consigliabile dedicarsi all’attività fisica durante il giorno.
Il reset dei ritmi circadiani non è immediato, e potrebbero volerci diversi giorni prima di percepire il positivo impatto delle attività sopra elencate.
In sintesi
I ritmi circadiani determinano cicli biologici della durata di 24 ore. Oltre a un orologio biologico principale, situato nell’ipotalamo, l’organismo dispone di molteplici orologi periferici, situati negli organi e nei tessuti: il benessere fisico e mentale è strettamente connesso al loro funzionamento e al loro allineamento.
Fattori esterni, come la luce e il cambiamento di fuso orario continuo, o l’assunzione di caffeina, possono concretamente portare a un disallineamento dei ritmi circadiani.
Tuttavia, adottando accorgimenti comportamentali come stabilire orari fissi di addormentamento e risveglio, evitare pasti e sostanze eccitanti prima di coricarsi e praticare regolare attività fisica, è possibile sincronizzare sia l’orologio biologico centrale che quelli periferici.