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Ritmo Circadiano

 

I ricercatori della Oregon State University hanno scoperto un sottoinsieme di geni circadiani che diventano attivi solo quando un organismo invecchia o durante i periodi di stress. Questa scoperta potrebbe fornire una nuova lente attraverso la quale osservare il processo dell'invecchiamento cellulare.

Praticamente ogni animale ed ogni essere umano sulla Terra ha un ritmo circadiano, ossia una sorta di orologio biologico interno che è regolato sulle 24 ore in base alla luce e al buio, al sonno e alla veglia. Questo flusso quotidiano è regolato da meccanismi genetici simili in tutto il regno animale. Anche nel piccolo moscerino della frutta, la Drosophila, è uguale l'impronta genetica della ritmicità circadiana. L'orologio naturale del nostro corpo sovrintende una vasta gamma di percorsi biologici.

Lo studio di questi ritmi e delle loro implicazioni è avanzato a passi da gigante, negli ultimi decenni, ma c'è ancora molto da imparare, soprattutto per quanto riguarda il loro ruolo nelle malattie. È sufficiente ricordare gli effetti psicologici e fisiologici del jet lag per capire quanto i ritmi circadiani siano significativi per quanto riguarda il benessere. Anche se il ciclo sonno / veglia è l'aspetto più evidente dei ritmi circadiani nelle persone che risentono del jet lag, è solo un piccolo ingranaggio in una macchina enorme e complessa. I geni coinvolti sovrintendono una miriade di processi biochimici.

I ritmi circadiani perturbati sono stati collegati ad una serie di malattie, da quelle psichiatriche e neurodegenerative al cancro. Vi è anche la prova che le interferenze con l'orologio biologico potrebbe accorciare la durata della vita in generale. Anche se i cicli circadiani disturbati sono coinvolti in questi processi negativi, non è ancora stato capito esattamente come l'orologio biologico protegge un organismo dalla degenerazione per quanto riguarda l'invecchiamento e lo stress. Uno studio, pubblicato su Nature Communications, fa luce su un potenziale giocatore chiave.

Con l'avanzare dell'età, alcuni geni del nostro orologio biologico del corpo mantengono la loro ritmicità, mentre altri tendono ad andare alla deriva e a non essere più in sincronia. Un gruppo di ricerca, guidato da Rachael Kuintzle, ha recentemente scoperto una serie di geni coinvolti in questa tendenza, che si attivano verso la fine della vita e che sono denominati LLC. Nel loro studio sui moscerini della frutta Drosophila, questi geni si attivano per l'appunto verso la fine della vita o durante i periodi di stress intenso. Il co-autore senior della ricerca Jadwiga Giebultowicz, professore presso l'OSU College of Science, ha affermato: "Questa classe di geni LLC sembra diventare attiva e rispondere ad alcune delle sollecitazioni più diffuse nell'invecchiamento, come il danno cellulare e molecolare, lo stress ossidativo o anche alcuni stati patologici."

Man mano che gli organismi invecchiano, è possibile che sopraggiunga una degenerazione neuronale, la riduzione della memoria ed il deficit di altre aree cognitive; questi problemi peggiorano se l'orologio biologico è sperimentalmente interrotto. Gli autori ritengono che i geni LLC possano dare una spiegazione a tutto ciò, e che siano chiamati all'azione per proteggere il sistema nervoso. Con l'invecchiamento, i geni LLC diventano sempre più attivi. Essi sembrano giocare un ruolo nel sequestro di proteine ripiegate in modo improprio o nell'aiuto a far sì che si pieghino di nuovo correttamente. In alcune malattie neurodegenerative, come il morbo di Alzheimer, è noto che l'aggregazione proteica svolga un ruolo; i geni LLC potrebbero aiutare a prevenire l'accumulo di proteine difettose.

David Hendrix, co-autore senior dello studio, ha affermato: "La scoperta dei geni LLC può fornire un anello mancante, la risposta al perché l'interruzione degli orologi circadiani acceleri i sintomi dell'invecchiamento."

I ricercatori hanno scoperto che quando facevano in modo di produrre lo stress ossidativo nei moscerini della frutta giovani, i geni LLC diventavano ritmicamente attivi. Eileen Chow, un'assistente di ricerca presso l'Oregon State University e co-autore dello studio, ha affermato: "Negli esperimenti in cui abbiamo creato lo stress ossidativo artificiale nei moscerini della frutta giovani, i geni LLC si erano attivati ritmicamente." Ha poi aggiunto: "Alcuni di questi stessi geni sono noti per essere più attivi in persone che hanno il cancro. Essi sembrano essere una lama a doppio taglio: necessari durante i periodi di stress, ma forse dannosi se sempre attivi."

I geni che controllano i ritmi circadiani, compresi i geni LLC, si trovano in tutto il sistema nervoso e negli organi periferici. Essi hanno un'influenza su una serie di processi e comportamenti evidenti, come il sonno, fino ai modelli di alimentazione, la fertilità, la riparazione del DNA e l'efficacia dei farmaci. Dal momento che i ritmi circadiani sono così integranti ed influenti per la salute e la malattia, le nuove scoperte potrebbero avere implicazioni su larga scala per lo sviluppo degli interventi medici del futuro. Per comprendere meglio questo nuovo gruppo di geni, potrebbe eventualmente servire manipolarne l'azione o smorzare la loro risposta.

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