I ritmi circadiani aiutano a guidare i rifiuti dal cervello

Una nuova ricerca descrive in dettaglio come il complesso insieme di dinamiche molecolari e fluide che compongono il sistema glinfatico – l’esclusivo processo di rimozione dei rifiuti del cervello – sia sincronizzato con l’orologio interno principale che regola il ciclo sonno-veglia. Questi risultati suggeriscono che le persone che fanno affidamento sul dormire durante le ore diurne hanno un rischio maggiore di sviluppare disturbi neurologici. Questi risultati mostrano che la funzione del sistema glicinfatico non si basa esclusivamente sul sonno o sulla veglia, ma dai ritmi quotidiani dettati dal nostro orologio biologico. I risultati si aggiungono a una crescente comprensione del funzionamento e della funzione del sistema glinfatico, il processo autonomo di rimozione dei rifiuti del cervello che è stato scoperto per la prima volta nel 2012 dai ricercatori nel laboratorio di Nedergaard. Il sistema è costituito da una rete di “tubature” che segue il percorso dei vasi sanguigni e pompa il liquido cerebrospinale (CSF) attraverso il tessuto cerebrale, lavando via i rifiuti. La ricerca di alcuni anni dopo ha dimostrato che il sistema glicinfatico funziona principalmente mentre dormiamo. Da quelle scoperte iniziali, il laboratorio di Nedergaard e altri hanno dimostrato il ruolo che la pressione sanguigna, la frequenza cardiaca, i tempi circadiani e la profondità del sonno giocano nella funzione del sistema glicinfatico e nella segnalazione chimica che si verifica nel cervello per accendere e spegnere il sistema. Hanno anche dimostrato come il sonno interrotto o i traumi possano causare la rottura del sistema e consentire alle proteine tossiche di accumularsi nel cervello, dando potenzialmente origine a una serie di malattie neurodegenerative, come l’Alzheimer. Il legame tra i ritmi circadiani e il sistema glicinfatico è l’argomento del nuovo articolo. I ritmi circadiani – un orologio interno di 24 ore che regola diverse importanti funzioni, incluso il ciclo sonno-veglia – sono mantenuti in una piccola area del cervello chiamata nucleo soprachiasmatico. Nel nuovo studio, che è stato condotto sui topi, i ricercatori hanno dimostrato che quando gli animali venivano anestetizzati tutto il giorno, il loro sistema glicinfatico funzionava ancora solo durante il loro tipico periodo di riposo: i topi sono notturni, quindi il loro ciclo sonno-veglia è l’opposto degli umani. I ritmi circadiani negli esseri umani sono sintonizzati su un ciclo giorno-veglia, sonno notturno. Poiché questo tempismo influenza anche il sistema glicinfatico, questi risultati suggeriscono che le persone che fanno affidamento sui sonnellino come quelli del gatto durante il giorno per recuperare il ritardo sul sonno o lavorare il turno di notte possono essere a rischio di sviluppare disturbi neurologici. In effetti, la ricerca clinica mostra che le persone che fanno affidamento sul dormire durante le ore diurne sono a rischio molto maggiore di Alzheimer e demenza insieme ad altri problemi di salute. Lo studio individua le cellule chiamate astrociti che svolgono più funzioni nel cervello. Si ritiene che gli astrociti nel nucleo soprachiasmatico aiutino a regolare i ritmi circadiani. Gli astrociti fungono anche da guardiani che controllano il flusso del liquor in tutto il sistema nervoso centrale. I risultati dello studio suggeriscono che la comunicazione tra astrociti in diverse parti del cervello può condividere l’obiettivo comune di ottimizzare la funzione del sistema glinfatico durante il sonno. I ricercatori hanno anche scoperto che durante la veglia, il sistema glicinfatico devia il liquido cerebrospinale ai linfonodi del collo. Poiché i linfonodi sono stazioni chiave nella regolazione del sistema immunitario, la ricerca suggerisce che il CSF può rappresentare un “orologio fluido” che aiuta a risvegliare le capacità di combattere le infezioni del corpo durante il giorno. Stabilire un ruolo per la comunicazione tra gli astrociti e gli impatti significativi dei tempi circadiani sulle dinamiche di eliminazione glicinfatica rappresentano un passo importante nella comprensione del processo fondamentale di regolazione della rimozione dei rifiuti nel cervello. Questa conoscenza è fondamentale per lo sviluppo di contromisure future che compensino gli effetti deleteri della privazione del sonno e soddisfino i requisiti futuri di operazioni militari multi-dominio per i soldati per sostenere le prestazioni per periodi più lunghi senza la possibilità di riposare.

Daniele Corbo

Bibliografia: “Circadian control of brain glymphatic and lymphatic fluid flow” by Lauren M. Hablitz, Virginia Plá, Michael Giannetto, Hanna S. Vinitsky, Frederik Filip Stæger, Tanner Metcalfe, Rebecca Nguyen, Abdellatif Benrais & Maiken Nedergaard. Nature Communications.

Immagine: The image is credited to University of Rochester Medical Center.

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