Il Premio Nobel per la Medicina 2017 assegnato per le scoperte sul ritmo circadiano

November 6 2017
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Il premio Nobel, riconoscimento di valore mondiale, viene attribuito con cadenza annuale in Ottobre dal 1901, a coloro che si sono distinti per meriti scientifici, letterari o umani. L’operato di chi viene insignito di questo premio è riconosciuto come apportatore di benefici per l’umanità. Quest’anno è importante ricordare che il Premio Nobel per la Medicina è stato assegnato a un trio di scienziati che ha condotto ricerche sul ritmo circadiano.

Cos’è il ritmo circadiano?

Riassumiamo molto brevemente cosa è il ritmo circadiano.
Si tratta di quel processo che regola l’alternanza sonno-veglia nel nostro organismo, che quindi ha anche diverse ripercussioni sulle nostre funzioni vitali.

Tutti gli organismi viventi, o almeno la stragrande maggioranza di essi, possiede un ciclo che alterna periodi di sonno a periodi di veglia, spesso dovuti all’alternarsi del dì e della notte. Facciamo un esempio: alcune piante da fiore, come la bella di notte, aprono o chiudono le loro corolle a seconda dell’ora del giorno, quindi della presenza del sole.

La scoperta del ritmo circadiano grazie alle piante

L’esistenza del ritmo circadiano ha iniziato ad essere ipotizzata dal ‘700; quando Jean Jacques d’Ourtous de Mairan, studiando la mimosa, ha notato che le sue foglie si aprivano, volgendosi alla luce solare all’alba, per poi richiudersi al tramonto. A seguito di questa osservazione, provò a lasciare una pianta di mimosa perennemente al buio.

Nonostante fosse ragionevole pensare che in assenza di stimoli luminosi la pianta di mimosa non avrebbe mosso le sue foglie; queste continuarono ad avere ogni giorno la loro oscillazione e a mantenere i loro movimenti. Come se questi fossero scanditi da un preciso orologio biologico. A seguito di questa scoperta, i ricercatori hanno iniziato ad ipotizzare l’esistenza di un orologio biologico e che regolasse le funzioni fisiologiche degli organismi.

Insetti da Nobel

Iniziati gli studi sull’esistenza di un orologio biologico nelle piante, la ricerca si è estesa anche al mondo animale. In particolare come organismo modello è stato preso il moscerino della frutta (tutt’oggi utilizzato come organismo paradigma per le ricerche sul sonno); il team di scienziati composto da Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash e Michael W. Young, ha utilizzato questo insetto per la ricerca sui meccanismo molecolari che regolano il ritmo circadiano.

In particolare il premio Nobel per la Medicina 2017 è stato attribuito loro per aver isolato un gene che è responsabile del “controllo” dei ritmi biologici quotidiani, attraverso la codificazione di una proteina che si accumula nelle cellule durante la notte, per poi degradarsi di giorno. A partire da questa scoperta hanno scoperto la “chiave di lettura” dei meccanismi che regolano l’orologio cellulare.

Luce e buio, gli effetti sul corpo umano


Come quello delle piante e degli insetti, anche il nostro organismo, per quanto possibile, reagisce all’alternanza luce-buio. Di notte, quando dormiamo, i battiti cardiaci diminuiscono, diminuisce la pressione sanguigna e il nostro cervello richiede meno zuccheri. Al sorgere del Sole le nostre funzioni rientrano in parametri di attività; la frequenza cardiaca aumenta, così come la pressione sanguigna e la temperatura corporea.

Dopo l’alba variano anche i livelli ormonali, sostanze come adrenalina e cortisolo raggiungono il valore massimo. Questo perché al momento del risveglio il nostro organismo deve rientrare velocemente a regime. Per questo motivo l’azione di questi due ormoni è fondamentale, infatti mentre l’adrenalina ci fa tornare vigili e carichi, il cortisolo agisce invece sulla quantità di zuccheri nel nostro organismo, quindi sulle nostre energie.

Gli studi portati avanti dai vincitori del premio Nobel per la Medicina 2017, hanno svelato cosa c’è alle spalle di queste variazioni nelle funzioni corporee.

Prima del Premio Nobel per la Medicina 2017

Benché rivoluzionari, gli studi di Hall, Rosbash e Young non sono i primi condotti su questo argomento. Infatti da anni gli studiosi si chiedono come funziona l’orologio biologico degli organismi terrestri; ossia quel meccanismo che ha permesso loro di adattarsi all’alternanza dì-notte, dovuta alla rotazione del pianeta attorno al Sole.

Abbiamo già citato Jean Jacques d’Ourtous de Mairan, che nel XVIII secolo studiava le reazioni delle mimose; oltre a queste osservazioni empiriche di altri tempi, importanti sono gli studi del ‘900 sul ritmo circadiano. Negli anni settanta Seymour Benzer e Ronald Konopka, sempre attraverso lo studio dei geni dei moscerini della frutta, hanno dimostrato che le variazioni e interruzioni del ritmo circadiano erano dovute a mutazioni di un gene da loro scoperto.

Nel 1984, i tre futuri vincitori del Nobel, sono riusciti ad isolare il gene scoperto un decennio prima da Benzer e Konopka. Scoprendo la proteina che viene da esso codificata e il suo funzionamento; oltre al fatto che i suoi livelli oscillano in cicli di circa 24 ore. Gli studi sui geni e le proteine da essi codificate continuarono fino alla scoperta di altri due geni che permettessero il funzionamento preciso dell’orologio biologico.

L’utilità degli studi sul ritmo circadiano

Finora abbiamo parlato del fatto che il Premio Nobel per la Medicina 2017 è stato assegnato a tre scienziati che hanno dedicato gli ultimi decenni alla ricerca sul funzionamento del ritmo circadiano e su come funziona (semplificando ai minimi termini) il ritmo circadiano. Ma quale è l’utilità di questi studi?

Anzitutto le scoperte di Hall, Rosbash e Young potrebbero aiutare a comprendere e trattare i disturbi stagionali dell’umore; per cominciare. Molti dei nostri geni sono regolati dall’orologio biologico, quindi il ritmo circadiano, se perfettamente funzionante, permette alla nostra fisiologia di adattarsi alle diverse fasi della giornata. In una visione più ampia i loro studi hanno permesso di scoprire che tutti gli organismi multicellulari, hanno lo stesso meccanismo per controllare il corpo.

Grazie a questi studi è nata la biologia circadiana, una branca della biologia che comporta studi fondamentali per la nostra salute e il nostro benessere; importanti quanto i più noti studi sull'ergonomia e sulla salute, applicati alla scienza del buon riposo.



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