Da sinistra Ludovic Mure e Satchidananda Panda, autori dello studio (Foto: Salk Institute)

Per la maggior parte di noi, il tempo trascorso a fissare gli schermi, su computer, telefoni, iPad, ammonta a molte ore e può spesso interrompere il sonno.

Ora, i ricercatori del Salk Institute hanno individuato il modo in cui certe cellule dell'occhio elaborano la luce ambientale e ripristinano il nostro orologio interno, i cicli giornalieri dei processi fisiologici chiamati 'ritmi circadiani'. Quando queste cellule vengono esposte alla luce artificiale fino a tarda notte, il nostro orologio interno può essere confuso, causando una serie di problemi di salute.

I risultati, pubblicati il ​​27 novembre 2018 in Cell Reports, possono aiutare a portare a nuovi trattamenti per l'emicrania, l'insonnia, il jet lag e per i disturbi del ritmo circadiano, che sono stati legati alle disfunzioni cognitive, al cancro, all'obesità, all'insulino-resistenza, alla sindrome metabolica e altro.

"Siamo continuamente esposti alla luce artificiale, sia nel tempo davanti a uno schermo, sia durante la giornata in casa, sia rimanendo svegli a notte fonda", dice il prof. Satchidananda Panda del Salk, autore senior dello studio. "Questo stile di vita causa interruzioni ai nostri ritmi circadiani e ha conseguenze deleterie sulla salute".

La parte posteriore dei nostri occhi contiene una membrana sensoriale chiamata 'retina', il cui strato più interno contiene una piccola sottopopolazione di cellule sensibili alla luce che funzionano come i pixel di una fotocamera digitale. Quando queste cellule sono esposte alla luce continua, la proteina melanopsina si rigenera continuamente al loro interno, segnalando direttamente al cervello i livelli di luce ambientale per regolare la coscienza, il sonno e la vigilanza.

La melanopsina ha un ruolo fondamentale nella sincronizzazione dell'orologio interno dopo 10 minuti di illuminazione e, in condizioni di luce intensa, sopprime l'ormone melatonina, responsabile della regolazione del sonno.

"Rispetto ad altre cellulde dell'occhio sensibili alla luce, le cellule di melanopsina rispondono fino a quando la luce dura, o anche qualche secondo in più", dice Ludovic Mure, scienziato dello staff e primo autore dello studio. "Questo è fondamentale, perché il nostro orologio circadiano è progettato per rispondere solo a un'illuminazione prolungata".

Nel nuovo lavoro, i ricercatori del Salk hanno usato strumenti molecolari per attivare la produzione di melanopsina nelle cellule della retina dei topi. Hanno scoperto che alcune di queste cellule hanno la capacità di sostenere le risposte alla luce quando vengono esposte a impulsi di luce lunghi e ripetuti, mentre altre diventano desensibilizzate.

La saggezza convenzionale afferma che le proteine ​​chiamate 'arrestine', che bloccano l'attività di alcuni recettori, dovrebbero arrestare la risposta fotosensibile delle cellule entro pochi secondi dall'accensione delle luci. I ricercatori sono rimasti sorpresi nel constatare che le arrestine sono in realtà necessarie perché la melanopsina continui a rispondere alla luce prolungata.

Nei topi privi di entrambe le versioni della proteina arrestina (beta1 e beta2), le cellule retiniche che producono melanopsina non sono riuscite a sostenere la loro sensibilità alla luce in caso di illuminazione prolungata. Il motivo, si scopre, è che l'arrestina aiuta la melanopsina a rigenerarsi nelle cellule retiniche.

"Il nostro studio suggerisce che le due arrestine realizzano la rigenerazione della melanopsina in un modo particolare", dice Panda. "Una fa il suo lavoro convenzionale di arrestare la risposta, e l'altra aiuta la proteina melanopsina a ricaricare il suo co-fattore retinico sensibile alla luce. Quando questi due passaggi vengono eseguiti in rapida successione, la cellula sembra rispondere continuamente alla luce".

Comprendendo meglio le interazioni della melanopsina nel corpo e del modo in cui gli occhi reagiscono alla luce, Panda spera di trovare nuovi bersagli per contrastare i ritmi circadiani distorti dovuti, ad esempio, all'illuminazione artificiale.

In precedenza, il team di ricerca di Panda aveva scoperto che le sostanze chimiche chiamate 'opsinamidi' potrebbero bloccare l'attività della melanopsina nei topi senza comprometterne la visione, offrendo una potenziale via terapeutica per affrontare l'ipersensibilità alla luce sperimentata da chi soffre di emicrania.

In seguito, i ricercatori mirano a trovare i modi per influenzare la melanopsina e ripristinare l'orologio interno e aiutare nell'insonnia.

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