Il tuo orologio biologico funziona?

Non è un modo di dire: l'orologio biologico esiste davvero. A chi ne ha scoperto il meccanismo molecolare che lo regola è andato il Premio Nobel per la Medicina o la Fisiologia 2017

di Regina Geloso

orologio biologico

Da secoli si è intuito che esistesse qualcosa capace di memorizzare internamente lo scorrere del tempo e ci si interroga da allora su cosa sia e come funzioni quel 'qualcosa', responsabile della sincronizzazione dei meccanismi fisiologici degli esseri viventi alle varie fasi della giornata.
Sono proprio gli scienziati Jeffrey Hall,  Michael Rosbash e Michael Young premiati con il Nobel per la Medicina 2017, ad aver trovato la risposta.

  Ne abbiamo parlato con Prof. Antonio Pizzuti, Responsabile della UOC di Genetica Medica del Policlinico Umberto I di Roma:

 "La scoperta è stata importantissima perchè ha dimostrato che esiste una base genetica nella determinazione dei ritmi biologici, che sono adattamenti degli esseri viventi sincronizzati all’ambiente che li circonda, e che queste caratteristiche biologiche sono universali".

Le fasi della scoperta

La proteina PER - Nel 1984, Hall e Rosbash (Università Brandeis di Boston) e Young (Università di Rockefeller a New York) sono riusciti a isolare il gene 'Period', precedentemente individuato da Seymour Benzer e dal suo allievo Ronald Konopka durante gli anni '70 in uno studio condotto sui moscerini della frutta. 
Hall e Rosbash hanno poi scoperto che PER, la proteina codificata dal gene stesso, si accumulava durante la notte e diminuiva durante il giorno. Dunque, hanno verificato che i livelli di proteine PER oscillano su un ciclo di 24 ore, in sincronia con il ritmo circadiano (dal latino circa dies, da intendersi intorno al giorno ovvero su un periodo di 24 ore). 
Ma come  funzionasse questo meccanismo di regolazione automatica facendo in modo che l'orologio biologico fosse sempre "in orario", era ancora da definire. 

Timeless e Doubletime - Parallelamente, qualche anno più tardi, Michael Young scoprì  altri due geni che, insieme a Period, sono stati fondamentali per  comprendere in modo più approfondito l'orologio biologico degli esseri viventi: il primo è timeless, il gene dell'orologio, che codifica la proteina TIM necessaria per un normale ritmo circadiano; il secondo gene è doubletime, responsabile della codifica di un'altra proteina.

Il Premio Nobel -  "Le loro scoperte spiegano come le piante,  gli animali e gli uomini riescano a modellare il loro ritmo vitale per sincronizzarlo con la rotazione della Terra" ed ancora "La vita sulla Terra si è adattata alla rotazione del pianeta. Da molti anni sappiamo che gli esseri viventi, inclusi gli uomini, hanno sviluppato un orologio interno che li aiuta ad armonizzarsi con il ritmo regolare del giorno e della notte. Ma come funziona esattamente il meccanismo? Hall, Rosbash e Young sono riusciti a guardare all'interno di questo orologio e scoprire il suo funzionamento" questa la motivazione per l'assegnazione del Premio Nobel. 

L'orologio biologico

Il nostro orologio interno adatta la nostra fisiologia alle diverse fasi della giornata, regolando funzioni critiche come i livelli ormonali, il sonno, la temperatura corporea e il metabolismo.

Genetica e oscillazioni cronobiologiche -  "La struttura genetica  - spiega Prof. Pizzuti - determina l’oscillazione periodica di alcune funzioni dell’organismo. L’esempio più evidente sono i cambiamenti che avvengono durante le 24 ore (circadiani), come il ritmo sonno-veglia. Anche il medico deve essere consapevole che esistono fenomeni clinici legati alle oscillazioni cronobiologiche, per esempio ore della giornata nelle quali è più frequente un accidente cardiovascolare oppure stagioni in cui è più frequente l’insorgenza di uno stato depressivo. Queste risposte sono tuttavia solo in parte geneticamente determinate perché derivano anche da fattori ambientali". 

Il ruolo dei fattori ambientali -  Il meccanismo può, dunque, essere influenzato anche dai ritmi e dagli stili di vita. Così come avviene con il malessere dovuto al 'jet lag', quando viene cioè  a mancare temporaneamente il sincronismo tra l'ambiente esterno e il ritmo interno. Si ipotizza, inoltre, che il cronico mancato equilibrio tra il nostro stile di vita e il ritmo circadiano sia associabile ad un aumento del rischio di insorgenza di varie malattie.

Cosa significhi questo per la medicina e per la salute delle persone in generale lo spiega Prof. Pizzuti: "Conoscendo la biologia dei fenomeni possiamo meglio agire sulla componente ambientale e sfruttare alcune caratteristiche legate ai ritmi a scopo terapeutico, ad esempio l’uso di alcuni farmaci come la melatonina, una sostanza direttamente soggetta all’oscillatore biologico circadiano, per contrastare il jet-lag".