Il meccanismo genetico: come funzionano i nostri orologi interni

2024 Autore: Malcolm Clapton | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 04:01

Tutti hanno sentito parlare dell'orologio interno, ma poche persone sanno come funziona. Due gruppi di scienziati degli Stati Uniti hanno condotto studi su larga scala per capire come funzionano i nostri orologi e qual è il loro effetto sul corpo.

Per tutto il giorno, ascoltiamo il "ticchettio" dell'orologio all'interno del nostro corpo. È questo che ci sveglia al mattino e ci fa venire sonno la notte. È che alza e abbassa la nostra temperatura corporea al momento giusto, regola la produzione di insulina e altri ormoni.

L'orologio interno del corpo, lo stesso ticchettio che sentiamo, è chiamato anche ritmi circadiani.

Questi ritmi influenzano anche i nostri pensieri e sentimenti. Gli psicologi studiano i loro effetti sul cervello umano costringendo i volontari a fare test cognitivi in diversi momenti della giornata.

Si è scoperto che quella mattina è il momento migliore per svolgere compiti che richiedono al cervello di svolgere più attività. Se hai bisogno di mantenere più livelli di informazioni nella tua testa contemporaneamente ed elaborare questi dati prontamente, dovresti iniziare a lavorare all'inizio della giornata. Ma la seconda metà della giornata è adatta per l'elaborazione di compiti semplici e comprensibili.

I ritmi circadiani hanno un enorme impatto anche su chi soffre di depressione o disturbo bipolare. Le persone con questi problemi non dormono bene e sentono il bisogno di bere durante il giorno. Alcuni pazienti affetti da demenza sperimentano uno speciale "effetto tramonto": alla fine della giornata diventano aggressivi o si perdono nello spazio e nel tempo.

"Il sonno e i cicli di attività sono una parte fondamentale della malattia mentale", afferma Huda Akil, neuroscienziata dell'Università del Michigan. Pertanto, i neuroscienziati stanno lottando per capire come funzionano i nostri orologi interni e quale effetto hanno sul nostro cervello. Ma i ricercatori non possono semplicemente aprire il cranio e osservare le cellule lavorare 24 ore su 24.

Diversi anni fa, l'Università della California ha donato cervelli per la ricerca, che sono stati accuratamente conservati dopo la morte dei donatori. Alcuni di loro sono morti la mattina presto, altri nel pomeriggio o di notte. La dottoressa Akil ei suoi colleghi hanno deciso di studiare se un cervello è diverso da un altro e se la differenza dipende dal momento in cui il donatore è morto.

"Forse la nostra ipotesi ti sembrerà semplice, ma per qualche motivo nessuno ci ha pensato prima", afferma il dott. Akil.

Lei e i suoi colleghi hanno selezionato campioni di cervello da 55 persone sane morte in un incidente improvviso, come un incidente d'auto. Da ciascun cervello, i ricercatori hanno prelevato campioni di tessuto da quei lobi responsabili dell'apprendimento, della memoria e delle emozioni.

Al momento della morte del donatore, i geni nelle cellule cerebrali codificavano attivamente una proteina. Grazie al fatto che il cervello è stato rapidamente preservato, gli scienziati sono in grado di valutare l'attività dei geni al momento della morte.

La maggior parte dei geni testati dai ricercatori non ha mostrato alcun modello nelle loro prestazioni durante il giorno. Tuttavia, più di 1.000 geni mostrano un ciclo giornaliero di attività. Il cervello di quelle persone morte alla stessa ora del giorno mostrava gli stessi geni al lavoro.

I modelli di attività erano quasi identici, tanto da poter essere usati come timestamp. Era quasi inequivocabile determinare in quale momento una persona è morta, grazie alla misurazione dell'attività di questi geni.

Quindi i ricercatori hanno testato il cervello di quei donatori che soffrivano di depressione clinica. Qui la marca temporale non è stata solo abbattuta: sembrava che questi pazienti vivessero o in Germania o in Giappone, ma non negli Stati Uniti.

I risultati del lavoro svolto sono stati pubblicati nel 2013. I ricercatori dell'Università di Pittsburgh si sono ispirati a loro e hanno cercato di riprodurre l'esperimento.

"Non avremmo potuto pensare a uno studio come questo prima", afferma la neurologa Colleen McClung. La dottoressa McKlang ei suoi colleghi sono stati in grado di testare 146 campioni di cervello dal programma di donatori dell'università. I risultati dell'esperimento sono stati pubblicati abbastanza di recente.

Ma il team del Dr. McClang è stato in grado non solo di ripetere i risultati dell'esperimento precedente, ma anche di ottenere nuovi dati. Hanno confrontato i modelli di attività genica nel cervello di giovani e anziani e hanno trovato una differenza interessante.

Gli scienziati speravano di trovare una risposta alla domanda: perché i ritmi circadiani degli esseri umani cambiano con l'età? Dopotutto, quando le persone invecchiano, l'attività diminuisce e i ritmi cambiano. Il dottor McClang ha scoperto che alcuni dei geni più attivi nei cicli giornalieri non erano più in uso all'età di 60 anni.

È possibile che alcune persone anziane smettano di produrre la proteina necessaria per mantenere in funzione i loro orologi interni.

Inoltre, i ricercatori sono rimasti sorpresi nello scoprire che alcuni geni sono stati inclusi nel lavoro quotidiano attivo solo in età avanzata. "Sembra che il cervello stia cercando di compensare l'arresto di alcuni geni tramite il lavoro di altri attivando l'orologio in più", afferma il dott. McClang. Forse la capacità del cervello di creare ritmi circadiani di riserva è una difesa contro le malattie neurodegenerative.

Il passaggio a un orologio interno di riserva può essere utilizzato dai medici per trattare i disturbi del ritmo circadiano. I ricercatori stanno ora sperimentando i geni animali e cercando di capire come vengono attivati e disattivati i geni dell'orologio interno.

In altre parole, gli scienziati ascoltano il “ticchettio” e vogliono capire: cosa sta cercando di dirci il cervello?