Ritm circadian

Ritm circadianCeasul biologic intern - o caracteristică fundamentală a vieţii noastre

Mişcările de rotatie ale Pământului, în jurului propriului ax şi de revolutie în jurul soarelui, impun tuturor organismelor vii de pe pământ să se adapteze la cicluri nictemerale și sezoniere.

Indiferent de locaţia de pe Pământ, lumina şi temperatura din mediul extern prezintă variaţii mari, ca urmare a rotaţiei Pământului în jurul axei. Pentru adaptarea la aceste schimbări, majoritatea organismelor şi-au dezvoltat un ceas biologic intern care să anticipeze ciclul zi/noapte şi care să le permită optimizarea fiziologiei şi a comportamentului.

Acest ritm intern zilnic este denumit ritm “circadian”, din cuvântul latin circa care înseamnă “împrejur” şi dies care înseamnă “zi”.

Partea spectaculoasă a acestui ceas corporal este că permite organismului să anticipeze răsăritul şi apusul soarelui, nu doar să reacţioneze la ele.

Ce ne face să “ţinem timpul”

Alimentaţia este un modulator decisiv al ceasului intern. Oscilaţiile sunt controlate de orele de masă şi de compoziţia alimentelor ingerate.

Multe studii au arătat că, de la introducerea luminii artificiale şi a turelor de noapte, dereglarea circadiană (când munca sau programul social nu sunt sincronizate cu ciclul exterior de lumină şi întuneric) are legătură cu creşterea apetitului şi a susceptibilităţii de a dezvolta diabet, obezitate şi, în general, sindrom metabolic (Bass and Turek, 2005; Dibner et al., 2010; Huang et al., 2011; Van Cauter et al., 1997).

Ceasul circadian şi metabolismul sunt împletite în mod complex. Alimentaţia ritmică şi programul de somn influenţează expresia genică diurnă local, la nivelul intestinului, şi la distanţă, la nivel hepatic.

Ritmul circadian are rol dominant în stabilirea fiziologiei de ansamblu a homeostaziei.

Pentru o sănătate optimă este crucială reglarea circadiană coordonată a ciclurilor somn/veghe, repaus/activitate, post alimentar/alimentaţie şi catabilism/anabolism. Ritmurile circadiene ale mamiferelor sunt conduse de un ceas lider (master clock), aflat în nucleul suprachiasmatic (NSC) din hipotalamus, şi de un ceas periferic, răspândit în tot corpul.

În acest sens, ceasul central situat la nivel cerebral are importanţă în coordonarea ciclurilor lumină/întuneric şi somn/veghe cu activitatea metabolică din ţesuturile periferice, inclusiv din ficat (Huang et al., 2011).

Pentru ca sistemul circadian să funcţioneze optim, ceasurile interne individuale trebuie să fie sincronizate atât între ele, cât şi cu mediul extern. Dintre acestea, NSC este reglat de lumina solară prin impulsuri transmise de la nivelul receptorilor retinieni. Apoi NCS sincronizează ceasurile periferice pe cale neuronală directă, prin modulare hormonală, prin modularea temperaturii corporale şi comportamental, ca în cazul ciclului alimentatie/post alimentar.

Dovezi repetate ale eficienţei alimentaţiei în controlul ritmicităţii circadiene periferice au propus nutriţia ca mecanism important în angrenarea dereglărilor circadiene [23].

Prin urmare, “crono-nutriţia” se referă la administrarea alimentaţiei în coordonare cu ritmurile corporale zilnice. Acest concept reflectă ideea de bază că, pe lângă cantitatea şi calitatea alimentelor, ora de ingestie este, de asemenea, crucială pentru funcţionarea armonioasă a organismului. La oameni, mesele programate au, astfel, rol în sincronizarea ritmurilor circadiene periferice şi pot avea semnificaţie în mod particular pentru pacienţii cu tulburări de ritm circadian, lucrătorii în ture şi pentru călătorii care schimbă fusul orar.

Studiile asupra ceasului corporal au ajutat oamenii de ştiinţă să îmbunătăţească sănătatea

Cercetatorii au găsit dovezi că perturbarea ritmului circadian prin munca în schimburi de ture poate să crească riscul de cancer. Nu este bine înţeles de ce muncitorii în ture au acest risc, dar una dintre ipoteze este că expunerea la lumină pe timpul nopţii suprimă secreţia de melatonină, hormon care poate să îndepărteze particule de tipul “radicalilor de oxigen”, radicali ce pot deteriora celule normale. În 2014, cercetătorii au descoperit că munca în ture şi “jet lag”-ul dereglează ritmicitatea a sute de gene, descrise că au rol, în mod normal, în menţinerea, repararea şi protecţia corpului.

Angrenarea şi sincronizarea ceasului biologic

În concluzie, programul circadian este reglat atât la nivel central cât şi periferic. Peacemaker-ul central este localizat în nucleul suprachiasmatic (NSC) din hipotalamus şi are funcţie de ceas circadian lider (master clock). Retina percepe impulsuri fotonice şi transmite acestă informaţie la NSC, care îşi sincronizează propriile ceasuri neuronale. Ceasul central reglează ritmurile circadiene din întregul organism prin intermediul factorilor umorali şi al sistemului nervos autonom periferic.

Ceasurile periferice pot fi sincronizate atât de către NSC cât şi de factori din mediu, inclusiv alimentaţia, activitatea fizică şi temperatura. Ceasurile periferice controlează în diferite ţesuturi produşi fiziologici importanţi, cum este sinteza de glucoză, depozitarea de ţesut gras şi eliberarea de hormoni (Panda, 2016). Aceştia, la rândul lor, funcţionează pe post de cronometru de referinţă pentru ceasurile celulare din tot corpul şi în final trimit feedback către NCS. Astfel, sistemul circadian al unui organism este o reţea interconectată de cronometre şi de bucle de feedback. Relaţia dintre ceasurile centrale şi periferice, precum şi multiplele moduri în care factori interni şi externi le afectează, reprezintă o arie de interes în cercetare, deschisă pentru noi descoperiri.