I ritmi circadiani: cosa sono e come funzionano?

Nel XVIII secolo si cominciarono a studiare i ritmi dei processi biologici. Tuttavia, fu solo nel 1959 che i ritmi circadiani vennero descritti. Così, nel 1960, nacque una nuova branca della biologia chiamata cronobiologia.
I ritmi circadiani: cosa sono e come funzionano?

Ultimo aggiornamento: 31 agosto, 2021

Tutti gli esseri viventi mostrano funzioni oscillatorie nell’arco delle 24 ore. Queste funzioni cambiano a seconda della luce e delle stagioni. Di tutto questo si incaricano i ritmi circadiani, mantenendo un equilibrio nel corpo basato sull’alternanza luce e buio.

Il ritmo biologico è la variazione regolare di una funzione organica correlata al passare del tempo. A seconda delle variazioni nel tempo, si parla di ritmo biologico circadiano, infradiano e ultradiano (1). 

I ritmi circadiani si riferiscono alle variazioni che si verificano nel corso delle 24 ore. I ritmi infradiani sono invece quelli le cui variazioni regolari si registrano in un tempo superiore alle 24 ore. Infine il ritmo ultradiano si riferisce alle variazioni registrate in un periodo inferiore alle 24 ore.

Il primo scienziato a usare il termine ritmo circadiano fu il Franz Halberg. Etimologicamente, il suo significato è “ciclo vicino alle 24 ore”. Tuttavia, alcuni autori ritengono che questo ciclo oscilli tra le 24 e le 25 ore (2, 3). L’organizzazione del sistema circadiano è composta da:

  • Componente visiva costituita da fotorecettori.
  • Strutture “pacemaker” che generano il segnale circadiano.
  • Vie efferenti dai pacemaker ai sistemi effettori.

La struttura che si incarica di accogliere tutte le informazioni ambientali è il nucleo soprachiasmatico. Le informazioni giungono dalla luminosità ambientale mediante i nervi.

Un’altra struttura di grande importanza nei ritmi circadiani è la ghiandola pineale o ipofisi. Questa secerne melatonina, che regola i ritmi circadiani e diversi processi fisiologici.

Bioritmi e ritmi circadiani.

Come funzionano i ritmi circadiani?

Ogni struttura che abbiamo citato ha una specifica funzione. Vediamole in dettaglio.

Il nucleo soprachiasmatico (NSQ)

Il nucleo soprachiasmatico interagisce nelle fasi del sonno o in alcuni processi durante la veglia. Attraverso i nervi retino ipotalamici, il nucleo riceve informazioni sulla luminosità esterna.

I nervi retino ipotalamici agiscono come orologio circadiano responsabile del ciclo sonno-veglia. Per generare questa reazione, la luce deve essere catturata dalle cellule gangliari fotosensibili nella retina. Quindi, si trasforma in impulsi nervosi che raggiungono il NSQ (1).

La ghiandola pineale

La ghiandola pineale si trova nell’epitalamo tra i due tubercoli quadrigemini superiori. Questa ghiandola riceve informazioni sulla luce ambientale attraverso:

  • La via della retina (NSQ).
  • Proiezioni autonome discendenti al rachide cervicale intermedio (gangli simpatici cervicali superiori).
  • Intervento simpatico pineale postgangliare.

La ghiandola pineale sintetizza la melatonina, che agisce sulla regolazione del sistema neuro endocrino, regola i ritmi circadiani e vari processi fisiologici. La variazione luce-buio nella sintesi della melatonina è l’elemento essenziale che spiega la partecipazione della ghiandola.

Pertanto, si comprende che nella fisiologia dei ritmi biologici, la melatonina apre le porte del sonno con l’obiettivo di inibire l’attività di promozione della veglia del nucleo soprachiasmatico.

Aspetti storici dei ritmi circadiani

Sin dai tempi antichi, l’essere umano ha cercato di armonizzarsi con gli orari segnati dalla rotazione terrestre, concentrando le attività durante il giorno e riservando il riposo alle ore di oscurità. L’invenzione della lampadina a incandescenza ha cambiato tutto rendendo possibile la vita notturna.

Nel XVIII secolo si iniziarono a studiare i ritmi dei processi biologici. Tuttavia, bisogna attendere il 1959 prima che i ritmi circadiani cominciassero a essere descritti.

Nel 1960 fu creata una nuova disciplina in biologia chiamata cronobiologia e 11 anni dopo apparve la cronobiologia medica (4).

Nel 2007 l’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) e l’Agenzia Internazionale per la Ricerca sul Cancro (IARC) hanno stabilito che l’interruzione del ritmo circadiano potrebbe essere una causa di cancro nell’uomo (5).

Sogno causato dal volo di un'ape di Salvador Dalì.

A quanto pare, quindi, i cambiamenti nel ritmo circadiano determinano uno schema che ha bisogno di essere corretto per evitare certe alterazioni nel corpo. Queste possono coinvolgere:

  • Il sistema digestivo.
  • Cardiovascolare.
  • Pattern del sonno.
  • Sintesi dell’adrenalina.
  • Comportamento.
  • Alterazioni nell’attività ormonale.

L’effetto della melatonina e dei ritmi biologici sull’omeostasi richiede ulteriori indagini. Cronobiologia, cronofarmacologia o cronotossicologia sono alcune delle aree della scienza che si occupano di investigare i ritmi circadiani e la loro influenza sul corpo umano.

Ciò potrebbe aiutare a far luce su malattie come il cancro. Da qui l’importanza di continuare a considerare il rapporto tra ritmi circadiani e ciclo di vita.

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  • Torres, J. S. S., Cerón, L. F. Z., Amézquita, C. A. N., & López, J. A. V. (2013). Ritmo circadiano: el reloj maestro. Alteraciones que comprometen el estado de sueño y vigilia en el área de la salud. Morfolia, 5(3).
  • Dvorkin, M., & Cardinali, D. (2003). Best&Taylor Bases Fisiológicas de la práctica Médica. Décimo tercera edición en español. Madrid España. Editorial Medica Panamericana.
  • Martínez, G. (2009). Regulación circadiana del comportamiento: diferencias entre especies diurnas y nocturnas. Universitas Psychologica, 8(2), 487-496.
  • Ángeles-Castellanos, M., Rodriguez, K., Salgado, R., & Escobar, C. (2007). Cronobiología médica. Fisiología y fisiopatología de los ritmos biológicos. Rev Fac Med UNAM, 50(6), 238-41.
  • Sigurdardottir, L. G., Valdimarsdottir, U. A., Fall, K., Rider, J. R., Lockley, S. W., Schernhammer, E., & Mucci, L. A. (2012). Circadian disruption, sleep loss, and prostate cancer risk: a systematic review of epidemiologic studies. Cancer Epidemiology and Prevention Biomarkers, 21(7), 1002-1011.