Come la società moderna altera il nostro ritmo circadiano

Il ciclo giorno-notte è uno dei modelli di vita più determinanti per come lo conosciamo. Viviamo in un ambiente ciclico ei ritmi circadiani sono un elemento essenziale nella biologia degli organismi viventi.

Molti processi fisiologici sono sincronizzati con il ciclo giorno-notte, essendo modulati da segnali di temporizzazione ambientali come la luce solare. Il nostro orologio biologico deve rilevare le variazioni cicliche della luce per poter gestire di conseguenza le nostre funzioni fisiologiche.Per fare ciò, i cambiamenti di luce vengono rilevati da cellule specializzate nella retina chiamate cellule gangliari retiniche; questi fotorecettori retinali ricevono luce e inviano informazioni al cervello, più specificamente a una struttura situata nell'ipotalamo chiamata nucleo soprachiasmatico (SCN). I neuroni SCN trasmettono quindi informazioni temporali ad altri tessuti, producendo ritmi circadiani sincronizzati in molti dei nostri processi corporei.

L'evoluzione ci ha fatto adattare al nostro ambiente ciclico e questi cicli esterni sono diventati essenziali per il mantenimento di uno stato di salute. Ma le società moderne hanno contaminato questi cicli. L'uso diffuso dell'illuminazione artificiale, ad esempio, ha fortemente interrotto il naturale ciclo quotidiano luce-buio in un modo tutt'altro che innocuo. L'esposizione continua alla luce è considerata un fattore di rischio per la fragilità, con una serie di studi che supportano l'idea che questa interruzione dei nostri ritmi circadiani possa avere un impatto significativo sulla salute.

Questo è un problema importante poiché si stima che circa il 75% della popolazione mondiale possa essere esposta alla luce durante la notte. Inoltre, il lavoro a turni è considerevolmente comune (circa il 20% dei lavoratori in Europa e il 29% negli Stati Uniti) e studi epidemiologici hanno dimostrato che i lavoratori a turni hanno una maggiore incidenza di cancro al seno, sindrome metabolica, obesità, disfunzioni ossee, malattie cardiovascolari, ictus e disturbi del sonno.

Ma sebbene questi studi indichino una correlazione tra l'esposizione alla luce artificiale e problemi di salute, una relazione causale è difficile da determinare negli studi sull'uomo. La ricerca sugli animali ci ha aiutato a comprendere il reale impatto dell'interruzione del ritmo circadiano e ha rivelato una serie di meccanismi attraverso i quali può influenzare la salute. Tuttavia, la maggior parte degli studi ha utilizzato periodi relativamente brevi di interruzione dell'esposizione alla luce che in gran parte non riescono a riprodurre i modelli di esposizione alla luce in alcuni contesti umani, come il lavoro a turni o le strutture di terapia intensiva e le case di cura, per esempio.

Uno studio recente ha cercato di colmare questa lacuna indagando la relazione tra un'interruzione a lungo termine dei ritmi circadiani e la malattia. In questo lavoro, i topi sono stati esposti a luce continua per 24 settimane e sono stati misurati diversi parametri di salute: la ritmicità dell'orologio centrale (SCN), la funzione dei muscoli scheletrici, la microstruttura ossea e la funzione del sistema immunitario sono state valutate in vari momenti durante e dopo le 24 settimane di luce continua.

I risultati hanno mostrato che un ritmo circadiano interrotto induce effetti dannosi su diversi processi biologici. Le registrazioni neuronali hanno rivelato che l'esposizione a lungo termine alla luce continua ha causato una marcata riduzione della ritmicità nel pacemaker circadiano nel cervello, l'SCN. La luce continua riduceva anche la funzione muscolare, causava alterazioni ossee e induceva uno stato pro-infiammatorio transitorio.

In effetti, molti di questi cambiamenti erano coerenti con uno stato di invecchiamento accelerato, ovvero il calo della forza muscolare, della resistenza fisica e della coordinazione motoria che si osservano spesso negli anziani.

Sono stati osservati anche cambiamenti rilevanti nella struttura ossea. Le ossa sono formate da due tipi di tessuto osseo: osso trabecolare (o spugnoso) e osso corticale (o compatto). Con l'avanzare dell'età, l'osso spugnoso diventa meno denso, mentre l'osso compatto tende ad ispessirsi. La continua esposizione alla luce nei topi ha indotto una progressiva perdita di osso trabecolare simile a quella osservata nell'osteoporosi precoce legata all'età, e un aumento dello spessore dell'osso corticale coerente con un effetto accelerato dell'invecchiamento. Fino al 21% degli anziani è affetto da osteoporosi e alcuni di questi cambiamenti sono stati effettivamente riportati nei turnisti: studi hanno dimostrato che le lavoratrici turniste hanno un aumentato rischio di fratture ossee e una diminuzione della densità minerale ossea.

L'esposizione continua alla luce induce anche un aumento dello stato pro-infiammatorio. Su uno stimolo immunitario, i topi esposti a luce continua hanno mostrato un'aumentata produzione di molecole pro-infiammatorie e una ridotta secrezione di composti antinfiammatori, anche se questo effetto era transitorio. Questo stato pro-infiammatorio intensificato si osserva anche durante l'invecchiamento. Inoltre, studi sull'uomo hanno anche dimostrato che i lavoratori a turni hanno un aumentato rischio di cancro e sindrome metabolica associati a disfunzioni del sistema immunitario, che è anche noto per aggravare le patologie legate all'età.

La riduzione della ritmicità nella SCN dei topi continuamente esposti alla luce corrisponde anche ai cambiamenti del ritmo che si verificano negli individui anziani. In effetti, ricerche recenti suggeriscono che i disturbi dell'orologio circadiano all'interno della SCN possono essere un fattore determinante nell'invecchiamento, essendo probabile che un sistema circadiano invecchiato possa effettivamente contribuire al declino della salute correlato all'età.

Questo studio ha consolidato l'idea che l'esposizione a lungo termine alla luce continua può avere un impatto significativo sulla salute. È interessante notare che la maggior parte dei parametri di salute misurati sono tornati rapidamente alla normalità dopo aver ripristinato un regolare ciclo luce-buio. Tuttavia, diventa chiaro che l'esposizione alla luce artificiale non è affatto innocua. Incasinando i nostri ritmi circadiani attraverso l'esposizione costante alla luce, potremmo accelerare il nostro processo di invecchiamento e indebolire attivamente la nostra salute e resistenza alle malattie.

Riferimenti

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Questo articolo è apparso originariamente sul pluripremiato blog sulla salute e la scienza e sulla comunità a tema cerebrale, BrainBlogger: Luce artificiale e ritmo circadiano - Stiamo incasinando?