Ritmi circadiani

Tutte le attività biologiche dei viventi sono caratterizzate da un andamento ciclico la cui durata è di circa 24 ore.

Il meccanismo che regola questi cicli, di natura endogena, prende il nome  OROLOGIO BIOLOGICO. Questo “orologio” per funzionare correttamente necessita di stimoli esterni quali la luce solare e la temperatura. Questi ritmi sono importanti per alcuni comportamenti tra i quali si ricodano la migrazione degli uccelli e la riproduzione, il ciclo sonno/veglia e il letargo. In sincronia col ritmo circadiano sono regolati numerose attività fisiologiche quali il ritmo cardiaco, le secrezioni ormonali, la pressione sanguigna o l’escrezione renale.

Nello scoiattolo di terra (Citellus luteralis) il risveglio dal letargo è preannunciato dall’aumento della  temperatura corporea. In un esperimento, uno scoiattolo è stato tenuto in abbondanza di cibo,in una stanza a 10°C, senza finestre ma illuminata artificialmente per 12 h al giorno. Lo scoiattolo entrò in letargo e periodicamente si svegliava come se fosse in ambiente naturale.

a = 1,7°C; b = 3,0; c = 4,0; d = 14,5; e = 17,5; f = 20,0; g = 26,0; h = 35,0

La base anatomica dell’orologio biologico nei mammiferi è costituito  in un piccolo gruppo di neuroni, presenti nell’ipotalamo, il nucleo soprachiasmatico. Se questa struttura è distrutta, l’animale perde il suo ritmo e mostra alterate funzioni neuroendocrine e del sistema nervoso della vita vegetativa con alterazioni del ritmo sonno/veglia.

Abbiamo visto che l’orologio biologico è regolato dalla luce (solare); infatti il Sistema Nervoso Centrale riceve informazioni sull’illuminazione tramite gli occhi.  La retina, oltre ad avere i coni  e i bastoncelli (fotocettori responsabili, rispettivamente, della visione diurna e notturna) presenta cellule gangliari fotosensibili o mRGC contenenti il pigmento melanopsina.

Le cellule gangliari retinali inviano direttamente le informazioni luminose all’orologio biologico ipotalamico.Il sistema Nervoso Centrale raccoglie informazioni relative alla durata del giorno dalla retina, le interpreta, e le invia alla ghiandola pineale, che in risposta allo stimolo secerne l’ormone melatonina . Il picco di secrezione della melatonina si raggiunge durante la notte.

Gli Zeitgebers

Le situazioni ambientali in grado di influenzar la durata  dei ritmi circadiani sono detti zeitgebers, termine tedesco che significa “donatore di tempo”. Tra gli zeitgebers un posto di primaria importanza spetta al ciclo luce – buio. In condizioni free-running, prive di zeitgebers, il ciclo sonno – veglia si verifica in un periodo di tempo superiore alle 24 ore. Un esempio di ritmo circadiano sonno-veglia in condizioni free-running della durata di 25,3 ore. Sottoposto a condizioni free-running per 30 giorni, ogni giorno il soggetto si addormentava con circa 1,3 ore di ritardo rispetto al giorno precedente.

Per saperne di più …

Metabolismo e ritmi circadiani

Il terzo fotorecettore dei mammiferi

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