Cronobiologia: cos’è, cosa studia e perché è importante

La cronobiologia studia i ritmi dell’organismo in base alle variazioni ormonali e ad eventi naturali e fisiologici come il metabolismo, l’alternanza buio-luce, il rialzo della temperatura e il succedersi delle stagioni.

Conoscere questi ritmi è molto utile sia per la gestione della propria giornata (quando e cosa mangiare, quando è meglio fare attività fisica…), sia per riuscire ad interpretare alcuni segnali che il corpo ci invia, distinguendo tra effettive patologie o sintomi provocati da particolari condizioni.

Che cos’è la cronobiologia

Parliamo di una scienza che si occupa dello studio dei ritmi dell’organismo scanditi da eventi naturali, come l’alternanza buio-luce o i cambiamenti di temperatura, così come anche da situazioni fisiologiche, come ad esempio il passare da periodi in cui si mangia normalmente a periodi di digiuno.

Si è, infatti, dimostrato che l’organismo umano funziona come una sorta di grande orologio, le cui funzioni ed i cui parametri seguono oscillazioni periodiche che dipendono da:

• ciclo giorno-notte, e quindi luce-buio
• dal variare delle stagioni
• dai vari periodi dell’anno

Questi cambiamenti stagionali e di luce influiscono moltissimo su varie funzioni del nostro corpo: dal sonno all’umore, dalla pressione arteriosa alla memoria, dal metabolismo alla temperatura corporea, dal ritmo cardiaco ai processi digestivi, fino ad arrivare alle funzioni del sistema immunitario e ad una suscettibilità più o meno marcata a malattie o all’azione dei farmaci.

Cosa studia la cronobiologia

Questa scienza studia i meccanismi fisiologici e la loro quantificazione, in base a come si succedono nel tempo e con quale ritmicità, determinata da fattori interni ed esterni.

Per fare ciò, analizza in particolare gli ormoni fotosensibili, ovvero quelli sensibili alla luce, ed altri caratterizzati da un andamento ciclico.

Quando è nata la cronobiologia

La scoperta del ciclo circadiano risale al ‘700. La si deve a Jean Jacques Dortous de Mairan, scienziato francese che arrivò alla sua scoperta analizzando il movimento delle foglie. Nel 1751, poi, Carolus Linnaeus progettò un orologio fatto con alcune specie di piante floreali diurne.

In ogni caso, l’anno considerato di svolta per la cronobiologia è il 1960, anno in cui, presso il Cold Spring Harbor Laboratory, dei ricercatori di varie discipline si resero conto di come tutti i loro studi portassero a questa nuova disciplina.

Da quel momento in poi ci fu un grande fermento intellettuale nei confronti della nuova materia. Negli anni ’70, Franz Halberg coniò la parola ‘circadiano’ e Colin Pittendrigh fu eletto Direttore della Society for Research in Biological Rhythms.

Cronobiologia e ritmi circadiani

Tutte le funzioni biologiche degli esseri viventi sono caratterizzate da un andamento ciclico, che si ripete in maniera cadenzata, raggiungendo picchi massimi e minimi.

Il più noto è il ritmo circadiano, ovvero quello che regola il meccanismo di sonno-veglia e che è direttamente collegato all’alternanza notte-giorno, a seconda delle variazioni di durata di luce solare.

Ma oltre a questo, ci sono altri cicli che scandiscono la vita naturale. Ecco qui di seguito i principali:

• circadiano: caratterizzato da un periodo di 24 ore, riguarda l’alternanza luce-buio
• infradiano o circalunare: riguarda un periodo più lungo delle 24 ore, come il ciclo mestruale, dello scorrere delle stagioni ed il ciclo riproduttivo delle piante
• ultradiano: con cadenza inferiore alle 24 ore

Cronobiologia e sonno

Il più esplicito effetto lo si può notare nell’alternanza sonno-veglia. L’epifisi, chiamata anche ghiandola pineale per la sua forma a pigna, è una ghiandola endocrina che secerne la melatonina, il principale ormone che regola il sonno. Posta all’interno del cervello, rilascia l’ormone in base alla luce.

Si tratta di una ghiandola regolata dal sistema nervoso simpatico (quello non volontario), in cui sono gli impulsi nervosi a regolare la secrezione ormonale. In particolare, la luce captata dal nervo ottico stimola la produzione di melatonina attraverso l’emissione di che liberano noradrenalina, che è captata dalla ghiandola pineale.

Melatonina e ritmo luce-buio

La ghiandola pineale produce anche la serotonina, un neurotrasmettitore determinato dalla luce, che regola l’umore. La melatonina è infatti sintetizzata a partire dal triptofano, che a sua volta viene trasformato in serotonina.

Il quantità di luce determina anche la quantità di melatonina, oltre che il quando emetterla. Per cui, quando c’è luce, la ghiandola epifisi si scarica e la concentrazione di melanina è minima, quando c’è buio si ricarica e la concentrazione di melanina è massima. La produzione dell’ormone segue, quindi, un ciclo circadiano. Ma anche l’attività motoria e le onde cerebrali influenzano la secrezione di melatonina.

Disturbi della melatonina

I disturbi legati al fuso orario sembrano essere legati allo sforzo del nostro cervello di ritarare la giusta quantità di melatonina, per cui si utilizza l’ormone sintetico per alleviare i sintomi del jet lag.

Anche la depressione primaverile e autunnale sembrano legate all’epifisi e alla melatonina. L’aumento o la diminuzione di ore di luce che avviene con il cambio di stagione e che produce stanchezza e voglia di dormire, manxanza di concentrazione e fame nervosa, spesso di zuccheri, sembrano da ricondurre all’alterazione della produzione di melatonina rispetto alle diverse ore di luce.

Cronobiologia e alimentazione

La metodologia ha portato alla formulazione della cosiddetta cronodieta, ovvero una strategia alimentare che si basa sull’orario in cui i cibi vengono assunti.

In pratica, secondo questa scienza, non è importante solamente cosa si mangia e in quale quantità, ma anche in quale momento della giornata si assumono determinati cibi.

Ecco alcune indicazioni generiche sugli orari in cui mangiare:

• colazione fra le 6 e le 15
• pranzo tra le 13 e le 16
• cena entro le 21

Per quanto poi riguarda le tipologie di cibi:

• preferire l’assunzione dei carboidrati nella nella prima parte della giornata: mattino e primo pomeriggio, quando l’azione liposintetica e anabolica dell’ insulina viene contrastata dal cortisolo
• aumentare il consumo di proteine la sera, in quanto il profilo ormonale nelle ore serali favorisce l’uso dei grassi e la costruzione di massa magra nelle ore notturne

Cronobiologia e organi

È direttamente collegata agli ormoni e agli organi. Nello specifico, l’orologio circadiano centrale è nell’ipotalamo, mentre gli orologi circadiani periferici si trovano in vari organi, come fegato, cuore, ipofisi, reni e altri tessuti.

Cronobiologia e ormoni

Le concentrazioni degli ormoni principali nell’organismo seguono un andamento sinusoidale, con l’alternanza di:

• fase crescente
• massimo picco
• fase decrescente
• picco minimo

L’alternarsi di tali fasi può compiersi in tempi diversi:

• 1 giorno (ritmo circadiano)
• 1 settimana (ritmo circasettano)
• 28 giorni ovvero ciclo lunare (ritmo circalunare)
• 1 mese (ritmo circatrigintano)
• 1 anno (ritmo circannuale)

Ecco alcuni esempi di come influiscono questi ritmi sul corpo umano.

• La mattina c’è un miglioramento delle capacità intellettive
• Il cortisolo scende al suo picco minimo durante le prime ore di riposo notturno (tra le 22 e le 24)
• Il cortisolo raggiunge il suo picco massimo nelle primissime ore del mattino (verso le 3-4)
• La temperatura corporea massima si registra nel tardo pomeriggio (verso le 16-18).
• Il momento migliore per fare sport è il tardo pomeriggio, in quanto tale condizione è associata ad un miglioramento della forza massima, della forza esplosiva, delle capacità reattive, oltre al massimo consumo di ossigeno
• Il testosterone raggiunge l’apice verso le 2 del mattino, mentre il picco minimo è attorno alle 18

A cosa serve la cronobiologia

Questa scienza offre numerosi vantaggi. Conoscere i ritmi circadiani è infatti utile per sapere quali cambiamenti avvengono nel nostro corpo nel corso della giornata e in periodi di tempo maggiori.

Conoscerci meglio ci permette quindi di migliorare la qualità della nostra vita, cercando – per quanto possibile compatibilmente con gli impegni lavorativi – di svolgere determinati compiti e ruoli in specifici momenti della giornata.

Inoltre, è un valido aiuto per riuscire a riscontrare effettivi problemi di salute, distinguendoli da quelli che invece potrebbero essere semplicemente sintomi provocati da ansia e stress.

L’importanza della cronobiologia

Percepire le informazioni che ci inviano gli orologi biologici è molto importante per la nostra salute. Questa disciplina si è rivelata di notevole importanza nella prevenzione e nella cura di determinate patologie.

Conoscendo le variazioni circadiane delle funzioni organiche, è infatti possibile sapere qual è il momento della giornata in cui un disturbo si manifesta con più facilità. Come individuare il momento più adeguato per un intervento terapeutico.

Per fare degli esempi pratici, ricordiamo che gran parte degli infarti avviene la mattina, quando il picco di cortisolo è al massimo, e può portare un aumento del battito del cuore e della pressione arteriosa.

Nei Paesi del Nord, dove c’è poca luce, gli abitanti tendono a soffrire di malattie come l’artrosi a causa degli elevati livelli di melatonina e di bassi valori di serotonina (l’ormone connesso alla luce).

Cronobiologia cinese

Anche la medicina tradizionale cinese si basa sulla cronobiologia.

Secondo questa antica tradizione medica, il cosmo è la manifestazione del Tao, principio da cui tutto nasce, in un eterno dualismo. Il ritmo della vita è scandito dall’alternanza degli opposti Yin e Yang. Inoltre, nel suo fluire esterno, la trasformazione delle cose costituisce l’essenza del Qi, l’energia che permea il cosmo.

Nella medicina cinese, i ritmi circadiani regolano il ciclo energetico del Qi (costituito da 24 ore) tramite i 12 meridiani, canali di flusso di energie sottili che danno forma alla grande circolazione energetica del corpo. Ad ognuno di questi è collegato un organo , un’emozione, un fluido corporeo, una funzione psichica e uno dei 5 elementi (acqua, terra, fuoco, legno, metallo).

Sempre in questa antica pratica medica, l’essere umano può esistere solamente nel binomio yin e yang.

Ci sono infatti organi YIN, come fegato, cuore, reni, polmoni, milza e pancreas; e quelli YANG, come lo stomaco, l’intestino tenue e crasso, la vescica e la cistifellea.

Ogni organo è associato ad un viscere per dar vita a coppie energetiche.

L’equilibrio di ogni meridiano-coppia organo/viscere dipende dal fluire armonico del Qi. Ciclicamente, il Qi si concentra al suo picco massimo in una sola di queste combinazioni per 2 ore. Ovviamente, dopo 12 ore, l’organo incontra una fase minima attività energetica sempre della durata di 2 ore.

Se l’alternanza di Yin e Yang è armonica, si va a determinare un Qi in equilibrio; altrimenti si manifestano segni di disordine sia funzionale che emozionale.

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