L’unità fondamentale della vita nell’organismo umano, animale e vegetale è la cellula, ciascun Nostro Organo è un aggregato di molte cellule morfologicamente e funzionalmente differenti. Ogni cellula è separata dall’ambiente esterno (extra cellulare) che la circonda dalla membrana cellulare : all’interno della membrana cellulare troviamo il citoplasma che è la componente fluida dove si trovano organuli quali il reticolo endoplasmatico, mitocondri, lisosomi,, apparato di Golgi, ribosomi ecc. e un nucleo interno di forma sferica che è il centro di controllo della cellula dove è contenuto il nostro corredo genetico. Il nucleo cellulare è avvolto dalla membrana nucleare che attraverso “pori” comunica con il liquido intracellulare (citoplasma). Negli spazi esterni delle cellule si trova il liquido extracellulare che è in continuo movimento, attraverso l’organismo viene rapidamente rimescolato ad opera della circolazione capillare sanguigna e linfatica consentendo gli scambi tra sangue e liquidi extracellulare dei tessuti. Tra le funzioni importanti della cellula ricordiamo :
- Nutrizione: le cellule ricavano energia dagli alimenti
- Respirazione cellulare: nei mitocondri, all’interno della cellula, avvengono reazioni di combustione del glucosio (ATP)
- Assorbimento: le cellule assorbono acqua e sali minerali necessari per la loro vita attraverso la membrana cellulare
- Escrezione: eliminazione di cataboliti (risultato delle reazioni di demolizione delle molecole), che in concentrazioni elevate sono dannosi attraverso la membrana cellulare.
- Biosintesi: sintetizza sostanze
- Riproduzione: divisione cellulare; ripartizione della cellula iniziale.
- Adattamento: l’ambiente influisce sull’organismo. La cellula si adatta all’ambiente esterno attraverso la sostanza extra-cellulare, reagisce ai cambiamenti delle condizioni esterne (temperatura, umidità, ecc)
- Omeostasi mantenimento delle condizioni costanti nel microcosmo cellulare ed extracellulòare
Le cellule sono entità autonome capaci di vivere, di nutrirsi, di crescere, di regolare le funzioni dell’organismo e di rimuovere prodotti finali del metabolismo. Il corpo umano attraverso le cellule ha migliaia di sistemi di controllo : sistemi di controllo genetico che operano in tutte le cellule per controllare i vari aspetti delle funzioni cellulari. Altri sistemi di controllo operano all’interno degli Organi per controllare le funzioni tra i diversi organi. Questo nostro microcosmo cellulare è regolato dall’Orologio Biologico Umano che presenta un ritmo fisiologico naturale detto ciclo circadiano (deriva dal latino circa dies = intorno al giorno) o ciclo interno all’organismo che si ripete ogni 24 h. Noi abbiamo più “Orologi Biologici” che hanno ritmi diversi ma inter-connessi tra loro e il mondo esterno. Alcuni esempi : temperatura corporea, ritmo sonno veglia,, sensazione di fame, pressione arteriosa, frequenza cardiaca. Il nostro ritmo circadiano ha 3 componenti : 1– ritmo oscillatorio proprio che ha ogni cellula. 2– Input che è un segnale esterno che connette il nostro ritmo interno (input della luce solare). 3- output che è l’effetto che noi umani avvertiamo (sonno, fame, temperatura corporea). I ritmi solitamente sono stabilizzati e possiedono una certa autonomia, la quale si può alterare se le condizioni interne o esterne si modificano (es nei cambi di fuso orario). Tutti i nostri organi sono controllati dal Sistema Nervoso Autonomo (non sotto il controllo della volontà) e subiscono cicli fisiologici Circadiani : al mattino vi è una netta prevalenza del Sistema Nervoso Simpatico, nel pomeriggio progressivamente diminuisce l’influenza del Simpatico e aumenta l’azione del Parasimpatico.
Il sistema nervoso autonomo è quella parte del sistema nervoso che regola le funzioni viscerali dell’organismo. Ogni Organo ha una doppia innervazione, il S.N. Parasimpatico ha un’azione prevalentemente inibitoria : rallenta l’attività dell’organo, rallenta il battito cardiaco, diminuisce la pressione arteriosa ed è il Parasimpatico rappresentativo nella fasi di riposo (sera e notte). Il S.N. Simpatico detto anche Ortosimpatico ha una funzione eccitatoria: aumenta la frequenza cardiaca, aumenta la pressione arteriosa, determina vasodilatazione, prepara e aumenta la contrazione muscolare, è un Sistema che interviene nelle situazioni stressanti e di emergenza come di attacco o fuga e nelle attività fisiche competitive ; è prevalente al mattino e nel pomeriggio. Negli anni ’60 in seguito a numerosi studi, si scoprì che gli animali e le piante possiedono un “orologio interno” e successivamente negli anni ’80 la stessa scoperta venne confermata anche per i batteri. I primi esperimenti permisero di trovare la localizzazione dell’orologio centrale in varie specie di insetti e molluschi ed in fine anche nei mammiferi. Questo orologio centrale è situato a livello di una zona del cervello chiamata ipotalamo, in particolare nella regione nota con il nome di nucleo sopra -chiasmatico (SCN). Il SCN fu identificato all’inizio degli anni ’70, grazie ad esperimenti che mostrarono una perdita dei ritmi circadiani se questa zona veniva danneggiata. La ritmicità circadiana si ritrova anche a livello dell’attività elettrica dei neuroni che lo compongono. In seguito si dimostrò che esistono anche “orologi periferici” a livello di diversi organi e tessuti che sono modulati dall’orologio centrale. Infatti é possibile dimostrare ritmi circadiani nel fegato, nell’ipofisi, nel cuore, nei reni ed in molti altri tessuti. Questa capacità di tenere il tempo, come molti altri processi cellulari, dipende da una serie di proteine, che formano il cosiddetto “orologio molecolare”. L’interazione fra queste proteine porta ad un ciclo di attivazione ed inattivazione di geni, chiamati geni controllati dal Clock (Clock controlled genes). Questa capacità molecolare di tenere il tempo dura approssimativamente 24 ore. É stato dimostrato che il 10-30% dei geni di un tessuto sono controllati dall’orologio molecolare e questa percentuale varia nei diversi tessuti dell’organismo, i quali, rispondono in maniera differente allo stesso stimolo. Le implicazioni cliniche-terapeutiche di questo meccanismo sono molto rilevanti se consideriamo che moltissimi farmaci possono interagire con questi geni. Ad esempio, l’orario del giorno in cui viene effettuata la chemioterapia, l’antibioticoterapia o l’antinfiammatorio, influenza l’efficacia e gli effetti collaterali. Recentemente il concetto di cronoterapia, ossia la somministrazione di farmaci a orari ben definiti per aumentarne l’efficacia, inizia ad essere sempre più accettato nella pratica medica al fine di diminuire le dosi, diminuire gli effetti collaterali del farmaco ed avere un maggior effetto ( es.sappiamo che l’infarto del miocardio e altre patologie acute neuro-vascolari hanno quasi sempre delle finestre temporali di insorgenza con una prevalenza nelle ore del mattino, in tal modo la cardioaspirina dovrebbe essere assunta alla sera dopo cena). Lo stile di vita modifica i cicli circadiani : la nutrizione, l’attività fisica-mentale e il sonno sono tre pilastri dello stile di vita che concorrono al mantenimento della salute umana e sono importanti modulatori dei ritmi circadiani. Si ritorna quindi a definire cosa, quanto e quando mangiare e fare movimento. Se i ritmi naturali vengono ignorati ci si desincronizza dai ritmi circadiani fisiologici, si alterano i metabolismi interni, come ad esempio il metabolismo del glucosio, la resistenza insulinica, contribuendo alla predisposizione a diverse patologie, quali quelle cardio -metaboliche e neuro – vascolari e degenerative. Come funziona il nostro sistema circadiano? Quando un’onda luminosa colpisce la nostra retina questa determina un segnale neuronale che attiva i nuclei sopra chiasmatici dell’ipotalamo, dove risiede il cosiddetto Master Clock e da qui partono messaggi ormonali rivolti al resto del corpo umano. Ogni organo del corpo umano possiede infatti un clock periferico che viene sincronizzato dal segnale centrale a livello dell’ipotalamo dal Master Clock. Come già precedentemente accennato, anche le singole cellule sono dotate di un orologio interno “Molecular clock” che regola la programmazione di migliaia di geni. Per quanto riguarda l’essere umano, le caratteristiche ritmiche circadiane trasmesse a livello di patrimonio genetico non sono sempre e comunque uguali. Esiste infatti una preferenza circadiana individuale, definita cronotipo, che può essere orientata prevalentemente alle ore mattutine (allodola) o serali (gufo) oppure più spesso intermedia fra le due, talvolta con una propensione verso l’una o verso l’altra.
Il cibo è un importante regolatore della circadianità perché è in grado di sincronizzare il clock del Sistema Nervoso Centrale (SNC) con i clock periferici. Per ottimizzare la sincronicità circadiana è importante il timing dei pasti, che dovrebbe essere abbondante nelle fasi della prima parte della giornata, dove l’attivazione dei glucocorticoidi e del S.N.Simpatico è alta (colazione e pranzo) per supportare le fasi di maggiore attività umana. Successivamente, verso sera andrebbe diminuito il carico energetico per la cena, che dovrebbe essere leggera e consumata non troppo tardi (fase del parasimpatico) che rallenta tutte le attività e ha una funzione di riposo). Risulta evidente che questa tempistica è molto diversa dal modello adottato attualmente dalla nostra società. La de-sincronizzazione dei ritmi circadiani nel mondo attuale avviene : 1– nella Sindrome da fuso orario tanto maggiore in base al numero di fusi attraversati e alla direzione del volo. L’organismo tollera meglio gli spostamenti verso Ovest (allungamento della giornata) rispetto a quelli verso Est (accorciamento della giornata). 2– Lavoro a turni: la sindrome del lavoratore turnista caratterizzata da una serie di disturbi a carico, fra l’altro, del sonno, del metabolismo, dell’apparato gastrointestinale e del tono dell’umore, è entrata a far parte delle patologie lavorative. 3– Ora legale con lo spostamento di una sola ora, maggiormente risentita nel cambio dell’ora in primavera quando si dorme un’ora in meno. 4– Luce e buio maggiormente esposte sono le popolazioni del Nord Europa per le divergenze di ore tra buio e luce. Anche il cronotipo gufo, specialmente nei giovani è spesso associato a dieta e abitudini di vita non corrette (vita notturna), abuso di caffeina e stimolanti, disturbi metabolici, ansia, depressione, impulsività, disturbi del sonno notturno, seguiti da sonnolenza diurna e senso di spossatezza.
Dr.Cassi Mario
Bibliografia : – Magazine il portale della ricerca Dr. Nicola Romanò ; – Nutri-lipidomica : nutrizione molecolare e sana alimentazione Dr.Francesco Bonucci ; – Ritmi biologici in salute e malattia di Roberto Manfredini1, Fabio Fabbian1, Rosaria Cappadona, – Appunti di Anatomia Umana e Fisiologia Umana di M. Cassi