I tentativi di comprendere le cause dell’obesità e sviluppare nuove strategie terapeutiche si sono concentrati principalmente sull’apporto calorico e sul dispendio energetico.
Recenti studi hanno dimostrato che c’è una azione di controllo da parte dei sistemi definibili come “orologio circadiano” sull’omeostasi energetica regolando l’espressione circadiana e/o l’attività di enzimi, ormoni e sistemi di trasporto coinvolti nel metabolismo.
Inoltre si è potuto osservare come l’interruzione o l’alterazione dei ritmi circadiani fisiologici porti all’obesità e ai disturbi metabolici.
I ritmi circadiani
I ritmi circadiani vengono definiti in primo luogo dal ciclo luce-buio come per tutti gli animali.
Il sincronismo sulla fonte naturale di luce come il Sole porta ad avere una circadianità conservata; tuttavia nel corso degli ultimi 150 anni, a causa di una sempre più massiva elettrificazione degli ambienti di vita siamo immersi in quello che potremmo definire tranquillamente come inquinamento luminoso il quale è stato dimostrato porti alla riduzione della produzione di melatonina e abbia conseguenze sulla probabilità di insorgenza di malattie quali malattie cardiovascolari, insonnia, sindrome metabolica, diabete e disturbi cognitivi.
La cronobiologia: dai fiori agli effetti sull’uomo
La cronobiologia, definita come la scienza che studia i ritmi circadiani degli esseri biologici, è una scienza relativamente nuova che è stata scoperta per la prima volta nel XVIII secolo.
La si può attribuire concettualmente a Linneo, il quale progettò un bellissimo “orologio floreale” che rappresentava le ore del giorno in cui i fiori aprono i loro petali.
Tra gli esseri umani, i ritmi circadiani sono così inerenti alla nostra vita che non li notiamo nemmeno. Forse questo è il motivo per cui nella pratica medica la variabilità circadiana degli ormoni, dei metaboliti e dei comportamenti fisiologici o la rilevazione del tempo in presenza o assenza di diverse patologie è stata praticamente ignorata in passato. (2)
In diverse condizioni come: jetlag, lavoro a turni, inquinamento luminoso o jet lag sociale; il normale rapporto di fase tra le 24 ore del ciclo ambientale e i ritmi circadiani interni può essere alterato.
Una qualsiasi alterazione capace di intervenire sui ritmi circadiani fisiologici e comportamentali è definita come perturbazione circadiana. (3) Inoltre, i polimorfismi genici dell’orologio biologico e l’invecchiamento possono avere anche effetti crono-distruttivi.
Il jet lag e il lavoro su turni sono due fattori ben documentati che inducono la crono-distruzione.
Questi due fattori condividono un meccanismo comune nella generazione di interruzioni circadiane che coinvolge i tassi differenziali per la sincronizzazione delle variabili biologiche.
Questo può essere il risultato del diverso contributo del sistema nervoso centrale e degli oscillatori periferici alla generazione di ritmi biologici in diverse variabili.
Ad esempio, dopo un ritardo di fase di 6 ore, l’acrofase dei ritmi dell’ACTH e cortisolo ha bisogno fino a 7 giorni per risincronizzarsi, mentre ci vogliono solo 3 giorni nel caso del ciclo sonno-veglia.
Cicli giornalieri e disturbi metabolici
Alla luce di tutto questo si può capire bene come le alterazioni dei normali cicli giornalieri e il loro sincronismo con le 24 ore possano portare anche a disturbi metabolici.
Karlsson e i suoi collaboratori hanno condotto un ampio studio epidemiologico su una popolazione di 27485 persone sull’associazione del lavoro a turni con disturbi metabolici e hanno scoperto che questi individui in genere avevano una maggiore incidenza di obesità generale, obesità addominale, ipergliceridemia, basso HDL, diabete e anomalie cardiovascolari (4).
I risultati hanno mostrato chiaramente che l’eccessivo aumento di peso non è l’unico disturbo che accompagna il lavoro a turni cronico, ma a questo si associano anche tutte le co-morbidità conseguenti all’obesità (1).
Nell’ultimo decennio, la dipendenza del metabolismo dal sistema circadiano è stata intensamente studiata (5). Una varietà di ormoni noti per essere coinvolti nel controllo del metabolismo, ad esempio il cortisolo, l’insulina, il glucagone e l’ormone della crescita; fluttuano in modo circadiano.
Meccanismi circadiani delle cellule regolano anche alcuni enzimi metabolici come quelli legati al metabolismo del colesterolo (5-6). Inoltre, i recettori nucleari legati al metabolismo del glucosio e dei lipidimostrano ritmi circadiani (7).
Froken e la tempistica dell’ assunzione di cibo
Fonken e colleghi riferiscono di aver rilevato come la tempistica dell’assunzione di cibo (piuttosto che la quantità totale di cibo consumato, che non era stata influenzata), a causa della crono-distruzione, era la causa primaria dell’aumento di peso osservato (8).
Si è ipotizzato quindi che fosse l’illuminazione notturna ad aver portato ad anomalie metaboliche derivanti da un disallineamento del ritmo circadiano.
Fonken, et al., hanno riportato anche ulteriori documenti dimostrando che le perturbazioni del ritmo circadiano metabolico tra cui quella del ciclo della melatonina nelle 24 ore sono intrinsecamente correlate (9,10,11).
Tuttavia non è stato ben chiarito quali siano le specifiche alterazioni metaboliche che avverrebbero in condizioni di alterazione della circadianità fisiologica (1).
Quello che possiamo ritenere ragionevolmente valido resta l’associazione tra le alterazioni crono-distruttive e l’insorgenza di sovrappeso e obesità.
Tale riscontro trova particolare rilievo in questa particolare fase che tutti stiamo vivendo dal momento che stando in casa tutto il giorno molti stanno riscontrando disturbi del sonno come difficoltà ad addormentarsi e quindi ad alzarsi la mattina.
Se a questo ci associamo l’intensificato uso di smatphone, tablet e strumenti simili in comunione con l’assunzione di cibo per noia o per magari trovare del comfort in esso, risulta chiaro che bisogna intervenire il prima possibile con interventi mirati a cercare di ristabilire una giusta dieta e un giusto bioritmo giornaliero.
Bibliografia
(1) Reiter RJ, Tan DX, Korkmaz A, Ma S. Obesity and metabolic syndrome: association with chronodisruption, sleep deprivation, and melatonin suppression. Ann Med. 2012; 44: 564-77
(2) Garaulet M. Preface. In: Garaulet M, Ordovas JM, editors. Chronobiology and Obesity. New York: Springer; 2013. p.ix
(3) Garaulet M, Ordovás JM, Madrid JA. The chronobiology, etiology and pathophysiology of obesity. Int J Obes. 2010; 34: 1667-83
(4) Karlsson B, Knutson B, Lindhl B. Is there an association between shift work and having a metabolic syndrome? Results from a population-based study of 27,485 people. Occup Environ Med. 2001; 58: 747-52
(5) Kohsaka A, Bass J. A sense of time: how molecular clocks organize metabolism. Trends Endocrinol Metab. 2007; 18: 4-11
(6) Lapasky AD, Bass J, Kohasaka A, Turek FW. Sleep and circadian rhythms: key components in the regulation of energy metabolism. FEBS Lett. 2008; 582: 142-51
(7) Yang X, Dawnes M, Yu RT, Booboat AL, He W, Straume M, et al. Nuclear receptor expression links the circadian clock to metabolism. Cell. 2006; 126: 801-10
(8) Fonken LK, Workman JL, Walton JC, Weil ZM, Morris JS, Haim A, et al. Light at night increases body mass by shifting the time of food intake. Proc Natl Acad Sci USA. 2010; 107: 18664-9
(9) Arble DM, Bass J, Laposky AD, Vitaterna MH, Turek FW. Circadian timing of food intake contributes to weight gain. Obesity. 2009; 17: 2100-2
(10) Fung TT, Hu FB, Yu J, Chu NF, Spiegelman D, Toer GH, et al. Leisure-time physical activity, television watching, and plasma biomarkers of obesity and cardiovascular disease risk. Am J Epidemiol. 2000; 152: 1171-8
(11) Ruger M, Scheer FA. Effects of circadian disruption on the cardiometabolic system. Rev Endocr Metab Disord. 2009; 10: 245-60
Articolo a cura di Dott. Pasquale Napolitano