I ritmi circadiani
PREMESSA Il vocabolo circadiano deriva dal lat. circa (= intorno) + diem (= giorno). Il vocabolo ‘ritmo’ deriva dal lat. rhytmu(m), che significa ‘fluire’. Un ritmo è una qualsiasi sequenza di funzioni o di eventi, che ricorrono con regolarità. I ritmi circadiani sono processi biologici che ogni pianta, animale ed essere umano manifesta nell’arco di una giornata ovvero in circa 24 ore circa. Codesti ritmi sono interconnessi tra specie diverse e sono regolati da orologi circadiani o biologici interni. Nell’essere umano quasi tutte le attività hanno ritmi circadiani; sono stati dimostrati ritmi circadiani relativi a: frequenza cardiaca, consumo metabolico, vigilanza, flessibilità, ecc. Quasi tutte le cellule di un essere umano hanno un orologio, ciascuno dei quali è programmato per accendere o spegnere una serie di geni in determinati momenti della giornata; tali geni influenzano ogni aspetto della salute. I ritmi circadiani riguardano la tempistica, ossia la regolazione delle azioni per produrre gli effetti migliori. Il tempismo riguarda il momento, il ‘tempo per’ e il ‘tempo di’. Nel linguaggio biblico è il tempo come opportunità:
«C’è un tempo per nascere e un tempo per morire [].,
Un tempo per cercare e un tempo per perdere,
un tempo per serbare e un tempo per buttare via. []
un tempo per tacere e un tempo per parlare». (Qo 3,2; 6-7)
L’alterazione del ritmo quotidiano di questi geni può provocare l’insorgenza di infezioni o patologie. Ai nostri giorni gli esseri umani impiegati nei settori più disparati lavorano tutti sincronizzati su ritmi ‘artificiali’; la struttura loro imposta contrasta con la biologia umana. Ripristinando i ritmi circadiani, si può migliorare la salute in generale. Oltre ai ritmi circadiani quotidiani vi sono pure ritmi intertidali (circa 12,8 ore), circalunari (circa 29,5 giorni) e annuali (circa 365 giorni); i ritmi infradiani invece hanno una durata più lunga di un giorno, mentre i ritmi ultradiani hanno una durata più ridotta.
La funzione di sincronizzazione circadiana nei mammiferi è localizzata nell’ipotalamo, in particolare in una struttura pari e simmetrica formata da circa 20.000 cellule, il nucleo soprachiasmatico. Secondo il modello dell’organizzazione circadiana dei mammiferi, l’orologio circadiano presente nel nucleo soprachiasmatico genera un output ritmico, il quale regola ritmi circadiani di attività come l’assunzione di liquidi, di cibi, il sonno, ecc. L’interazione fra fattori genetici e ambientali, in particolare nel corso dello sviluppo degli esseri umani, da luogo all’organismo individuale, definito come fenotipo. Nel mondo animale esiste una variazione interindividuale, ma anche una considerevole variazione all’interno di ogni individuo.
CRONOBIOLOGIA La cronobiologia è lo studio dei ritmi circadiani dell’organismo e i loro effetti sui processi biologici umani. Nella seconda metà del XX sec., la cronobiologia ha acquisito la dimensione di programma scientifico trasversale a discipline come la fisiologia, la biochimica, le neuroscienze, la biologia evoluzionistica, la genetica comportamentale, l’ergonomia, l’etologia e l’ecologia, sino a sconfinare nell’antropologia e nella filosofia. Essa può essere definita come il tentativo multidisciplinare di comprendere la dimensione temporale dell’esistenza, identificata in primis con lo studio dei fenomeni conosciuti come ritmi biologici. Gli studi sui ritmi circadiani acquistarono rilievo grazie a Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash e Michael W. Young, i quali vinsero il premio Nobel per la Medicina, nel 2017. La cronobiologia oggi è divenuta un princìpio organizzatore, il quale ha consentito di progredire nella comprensione della biologia e della medicina; essa ha profonde ripercussioni per l’organizzazione dell’attività umana.
ALIMENTAZIONE La maggior parte degli aspetti relativi all’alimentazione, come fame, digestione ed eliminazione delle scorie, segue un ritmo circadiano ben definito. Consumare i cibi negli orari corretti nel luogo in cui ci si trova, è la modalità più idonea per ‘resettare’ l’orologio intestinale, mentre una digestione compromessa può ripercuotersi negativamente su sonno, produttività e stimolo a praticare attività fisica. Gli alimenti che consumiamo e i microbi della flora intestinale, stimolano la produzione di sostanze chimiche e ormoni, i quali influenzano l’umore, a volte facendoci percepire calmi, ansiosi, depressi o impauriti; mentre la presenza della giusta quantità di batteri converte parte dell’alimento in neurotrasmettitori, i quali mantengono il cervello funzionante ed equilibrato. Un regime alimentare che includa verdura e frutta fresche in abbondanza permette di preservare la salute del microbiota intestinale, in quanto i batteri buoni si nutrono delle fibre alimentari presenti in verdura, frutta e carboidrati complessi. Se abitualmente mangiamo ai medesimi orari, gli orologi dell’apparato digerente sono predisposti a ottimizzare la digestione del cibo e l’eliminazione delle scorie, per cui l’intestino è in salute. Per uscire dalla spirale negativa, basta modificare alcuni aspetti del proprio stile di vita, quali l’ora in cui mangiamo o ci corichiamo. L’adozione di nuove abitudini alimentari, in armonia con il funzionamento naturale dell’organismo può apportare rapide migliorìe alla salute umana. Consumare i pasti quotidiani alla medesima ora è la modalità migliore per conservare un ritmo circadiano solido, in particolare per la colazione e la sera. Nell’intervallo fra tali due pasti è fondamentale la scelta di alimenti che supportino l’attività cerebrale, tenendo presente che a livello cerebrale, la qualità è più importante della quantità.
IL TRE Satchin Panda, biologo indiano, esperto mondiale di ritmi circadiani, ha inventato il TRE (Time Restricted Eating), il quale prevede, grazie a semplici modifiche dello stile di vita, il miglioramento della qualità del sonno, il dimagramento, la prevenzione o il ritardo dell’insorgenza di patologie croniche, in modo tale da rimanere in salute in ogni età della vita. Il TRE è un metodo efficace, in quanto allena l’organismo ad adattarsi al ritmo circadiano naturale piuttosto che a un orario imposto. L’Autore propone una ‘giornata circadiana perfetta’, la quale è capace di sincronizzare l’orologio per ottimizzare la salute. Egli si alza e consuma la colazione attorno alle ore 8, compie una breve passeggiata all’aperto per poi derigersi al lavoro, che lo impegna fino alle ore 17. Quindi pratica esercizio fisico per poi per cenare con i suoi familiari alle ore 19 e infine coricarsi alle ore 22:30, prestando la massima attenzione all’utilizzo della luce artificiale. È essenziale terminare l’ultimo pasto prima dell’aumento della melatonina, al fine di scongiurare l’interferenza fra tale ormone e il livello della glicemia. Allora bisogna restringere la finestra di alimentazione ovvero l’arco di tempo che intercorrere tra il primo e l’ultimo boccone ingerito nella giornata a 12 o 10 o meglio ancora a 8 ore. Inoltre è importante rispettare l’abitudine di ascoltare il proprio corpo; se non si ha fame, meglio non mangiare.
TEMPERATURA CORPOREA La maggior parte di ciò che avviene nell’organismo umano è ‘ritmica’ con notevoli differenze fra il giorno e la notte. Il battito cardiaco, la pressione del sangue, la funzione epatica, la produzione di nuove cellule, la sintesi di numerosi ormoni e la temperatura corporea sono funzioni che presentano variazioni quotidiane. La temperatura rettale rivela palesi modifiche ritmiche durante le 24 ore; intorno alle ore 4 del mattino i valori sono più bassi, si accrescono durante la giornata, con un vertice nel pomeriggio. È raro che la temperatura corporea umana sia esattamente di 37°C. I cambiamenti non sono causati da variazione della luce, piuttosto forse sono generati da variazioni periodiche dell’attività delle funzioni organiche. I sistemi biochimici sono dinamici; pure in un ambiente costante esiste una costante fluttuazione.
SONNO Per accrescere la propria produttività, bisogna agire sul codice circadiano, a partire da tre elementi principali (luce, sonno e orari) in questo modo:
─ dedicare 8 ore al sonno permette al cervello di riposare sufficientemente ed essere pronto;
─ di giorno, ottimizzare la produttività, utilizzando la luce naturale per rimanere più attenti e produttivi;
─ di sera, regolare la luce artificiale per preparare il cervello al necessario riposo;
In sostanza, bisogna massimizzare l’esposizione alla luce quando siamo svegli e ridurla invece di notte o per un arco di tempo compreso fra 8 e 9 ore tra le quali le ore di sonno.
La carenza di sonno ha questi effetti principali sul codice circadiano:
─ non permette al cervello di avere tempo a sufficienza per consolidare i ricordi;
─ restare svegli sino a tarda ora, riduce la funzionalità cerebrale e la produttività;
─ dormendo di meno, si rimane esposti a una maggior quantità di luce ed è più probabile che si mangi di notte, alterando così l’orologio circadiano;
─ la mattina dopo, alzandosi più tardi, si ha meno tempo per esporsi a una quantità di luce sufficiente a risollevare l’umore.
ATTIVITÁ FISICA I ritmi circadiani sono altresì associati ad alcune modifiche nei livelli di prestazione nello sport: per esempio, i nuotatori tendono a performare meglio la sera che di primo mattino. La pratica dell’attività fisica accresce il fattore neurotrofico cerebrale (BDNF, dall’ingl. brain-derived neurotrophic factor), il quale rafforza le connessioni fra neuroni e rafforza la memoria. L’attività fisica ha un effetto circadiano e conduce a migliorare la qualità dell’umore e de sonno, rilassa il cervello, riduce ansia e depressione, accrescendo la capacità di sentirsi felici, insomma è un autentico ‘farmaco naturale’. Un ritmo circadiano più forte migliora la salute e l’attività fisica è uno tra i fattori che meglio contribuisce a questa migliorìa. Bisogna tener presente che c’è un preciso ritmo circadiano per le prestazioni atletiche. Pertanto è importante scegliere un orario che sia in linea con il ritmo circadiano. Numerosi studi evidenziano che la coordinazione motoria e la forza registrano un picco nelle ultime ore pomeridiane, orario ideale per raggiungere il massimo risultato con il minimo rischio d’infortunarsi; mentre il momento della massima vulnerabilità è nelle prime ore del mattino. Non tutte le attività fisiche sono adatte all’orario serale, per cui è opportuno che le attività ad alta intensità siano svolte prima di cena, per evitare che il cortisolo ritorni ai livelli del primo mattino e posticipi l’aumento della melatonina. L’attività fisica intensa tra l’altro accresce la temperatura corporea e il battito cardiaco, fattori che contrastano il riposo notturno. Quando il ciclo circadiano raggiunge il minimo, si riduce la capacità dell’organismo di resistenza alle difficoltà cardiache e/o respiratorie.
Ai nostri giorni, le persone trascorrono in media l’87% del loro tempo in luoghi chiusi e all’esterno solo 2h30’ al giorno. Ma i ritmi circadiani degli esseri umani sono progettati per adattarsi al ciclo naturale luce-buio e il cervello necessita di luce per poter attivare le proprie funzioni. La produttività si accresce con una maggiore quantità di luce naturale, mentre un’eccessiva esposizione alla luce artificiale altera il codice circadiano. Pertanto piccole modifiche allo stile di vita conducono a grandi risultati.
| RITMI BIOLOGICI NEGLI ESSERI UMANI | |
| TEMPO/ORA | FUNZIONI E PRESTAZIONI |
| 00:00 – 02:00 | Inizio del sonno – max Motilità gastrica – min |
| 02:00 – 04:00 | |
| 04:00 – 06:00 | Temperatura corporea – min Concentrazione – min Sonno più profondo – min Produzione di urina – min Parto naturale non indotto – max |
| 06:00 – 08:00 | Sonnolenza/stanchezza – max |
| 08:00 – 10:00 | Evacuazione – max Pressione ematica – max Frequenza cardiaca – max |
| 10:00 – 12:00 | Concentrazione – max Memoria a breve termine – max Ragionamento logico – max Pressione ematica – max |
| 12:00 – 14:00 | Concentrazione – max Memoria a breve termine – max Ragionamento logico – max Produzione di urina – max Pervietà vie respiratorie – max |
| 14:00 – 16:00 | |
| 16:00 – 18:00 | |
| 18:00 – 20:00 | Temperatura corporea – max Prontezza e attenzione – max Efficienza cardiovascolare – max Forza muscolare – max Flessibilità – max Forza di presa – max Propensione al sonno – min |
| 20:00 – 22:00 | Acidità gastrica – max |
| 22:00 – 24:00 | Acidità gastrica – max Evacuazione – min |
LEGENDA
min = minimo
max = massimo
BIBLIOGRAFIA
AA.VV., Dizionario etimologico, Rusconi Libri, Santarcangelo di R. (RN) 20031, 853.
FOSTER R. – KREITZMAN L., I ritmi della vita. Gli orologi biologici che controllano la vita quotidiana di ogni essere vivente, Trad. ital. BLUM I.C. (ed.), Longanesi, Milano 2007.
KENT M., Dizionario Oxford di medicina e scienza dello sport, Ed. ital. BELLOTTI P. (ed.), Il Pensiero Scientifico Editore, Roma 19961, .113,
PANDA S., La dieta circadiana, Trad. ital. FERLONI N. (ed.), Vallardi, Milano 2021.