Uno studio collega l'alterazione del ritmo circadiano all'obesità e al diabete

Un nuovo studio pubblicato sul Journal of Clinical Investigation ha esaminato le prove dell'interruzione del ritmo circadiano, della salute metabolica e dei geni del ciclo di output locomotorio circadiano (orologio).

Le routine quotidiane sono legate all'ambiente, contribuendo all'evoluzione dei ritmi circadiani. Segnali come la temperatura, la luce solare, il cibo e i suoni, chiamati "zeitgeber", adattano i ritmi circadiani alle condizioni esterne. Prove sempre più numerose collegano le interruzioni circadiane, o zeitgeber, a esiti avversi nell'uomo. Manca una revisione completa della relazione tra salute metabolica ed espressione genica circadiana. Questo studio ha riassunto e confrontato le evidenze provenienti da modelli animali con dati epidemiologici per migliorare la comprensione del contributo delle interruzioni circadiane e dell'espressione genica dell'orologio biologico alle patologie correlate alla salute metabolica.

Ritmi circadiani nei modelli animali

I fattori genetici che regolano i ritmi circadiani negli animali sono stati scoperti per la prima volta nel moscerino della frutta Drosophila melanogaster, dimostrando che il gene period (per) e la proteina (PER) erano importanti per il ritmo circadiano. Ulteriori studi hanno confermato questi risultati e identificato ulteriori geni chiave dell'orologio, come ARNT-like 1 (BMAL1) cerebrale e muscolare, il criptocromo (CRY) e gli ortologhi di PER (PER1–PER3).

I topi con geni dell'orologio biologico mutati mostravano orari dei pasti alterati e un consumo calorico maggiore, con conseguente sindrome metabolica e obesità, oltre a un ritmo di attività ridotto. Simili cambiamenti metabolici sono stati osservati in altri modelli murini con mutazioni nei componenti dell'orologio molecolare.

Omeostasi del glucosio ed espressione genica

L'omeostasi del glucosio è regolata da specifici meccanismi di segnalazione genica controllati da alcuni CCG. Lo studio ha dimostrato che nei topi con normale espressione di BMAL1 nelle cellule β pancreatiche, i dimeri BMAL1/CLOCK si legavano a siti regolatori, inducendo la trascrizione di bersagli diversi dalle cellule epatiche. I topi con alterata espressione di BMAL1 sviluppavano intolleranza al glucosio.

Studi epidemiologici e di popolazione

Prove preliminari provenienti da analisi epidemiologiche sui lavoratori di turno di notte suggeriscono che la salute metabolica sia alterata dall'interruzione del ritmo circadiano. Lo studio Nurses' Health ha rilevato che i partecipanti che lavoravano di notte presentavano un maggiore apporto calorico, una durata del sonno ridotta e una maggiore probabilità di essere obesi.

Espressione genica CCG e interruzione circadiana

Uno studio condotto su 18 infermieri ha rilevato che i lavoratori turnisti presentavano meno geni ritmici nelle cellule mononucleate del sangue periferico rispetto ai lavoratori diurni. Un altro studio condotto su 60 infermieri ha rilevato un'espressione differenziale di quasi tutti i CCG. In uno studio separato, 22 partecipanti sono stati sottoposti a una desincronizzazione forzata di 28 ore al giorno, con l'inizio del sonno posticipato di quattro ore ogni notte.

Patologia metabolica e geni CCG

Potrebbe esistere una relazione bidirezionale tra l'espressione di CCG e la salute metabolica, poiché un peggioramento della salute metabolica può alterare l'espressione di CCG in modo tessuto-specifico. Uno studio su 28 donne obese e 21 donne magre senza diabete ha mostrato un'espressione alterata di vari CCG negli individui obesi.

Conclusione

Un crescente numero di prove collega l'attività dei geni dell'orologio biologico a esiti metabolici patologici. L'impatto dei disruptori circadiani dipende dalla durata e dalla qualità dell'esposizione. Lunghi periodi di lavoro su turni possono impedire agli organi interni di ripristinare i normali ritmi. Sono necessarie ulteriori ricerche per approfondire le evidenze e migliorare la comprensione di queste relazioni.