Ricerche

Molti dei processi del corpo seguono un ritmo naturale quotidiano, il cosiddetto orologio circadiano. Ci sono certi momenti della giornata in cui una persona è più vigile, quando la pressione sanguigna è più alta, e quando il cuore è più efficiente.

Sono state trovate diverse mutazioni genetiche rare che alterano questo orologio dell'uomo, e sono responsabili del fatto che intere famiglie si svegliano alle 3 o 4 del mattino e non riescono a rimanere alzate dopo le 8 di sera.

Ora una nuova ricerca, per la prima volta, ha individuato una variante genetica comune che colpisce quasi l'intera popolazione, e che è responsabile per un massimo di un'ora al giorno della tendenza ad essere mattiniero o nottambulo. Inoltre, questa nuova scoperta non solo dimostra che questo polimorfismo comune influenza i ritmi quotidiani della vita delle persone, ma ha anche scoperto che questa variante genetica aiuta a determinare l'ora del giorno in cui una persona ha più probabilità di morire.

I risultati sorprendenti, che appaiono nel numero di Novembre 2012 di Annals of Neurology, potrebbe aiutare il lavoro di programmazione e pianificazione dei turni e dei trattamenti medici, così come il monitoraggio delle condizioni di pazienti vulnerabili.

"L' "orologio biologico" interno regola molti aspetti della biologia e del comportamento umano, come i tempi preferiti del sonno, i tempi di picco delle performance cognitive, e la tempistica di molti processi fisiologici. Esso influenza anche il calendario di eventi medici acuti come ictus e infarti", dice il primo autore Andrew Lim, MD, che ha condotto il lavoro come borsista post-dottorato al Dipartimento di Neurologia del Medical Center del Beth Israel Deaconess (BIDMC). "Il lavoro precedente nei gemelli e nelle famiglie aveva suggerito che il ritardo o la precocità del proprio orologio può essere ereditata e gli esperimenti sugli animali hanno suggerito che il ritardo o la precocità dell'orologio biologico può essere influenzato da geni specifici", aggiunge Lim, che è attualmente un assistente Professore alla Divisione di Neurologia dell'Università di Toronto.

Il lavoro è nato diversi anni fa, mentre Lim stava lavorando nel laboratorio di Clifford Saper, MD, PhD, responsabile della Neurologia al BIDMC. Lim e gli altri membri del laboratorio stavano studiando il motivo per cui gli anziani hanno difficoltà a dormire e si erano uniti a un progetto di ricerca con sede alla Rush University di Chicago che coinvolge 1.200 persone che si sono iscritti come ultra 65enni sani e erano sottoposti a esami neurologici e psichiatrici annuali.

L'intento originale della coorte era determinare se ci fossero precursori identificabili per lo sviluppo del Parkinson o dell'Alzheimer. Nell'ambito della ricerca i soggetti sono stati sottoposti a vari analisi sonno-veglia utilizzando un braccialetto chiamato actigraph, che permette una registrazione affidabile del modello di attività di un individuo. Inoltre, al fine di fornire agli scienziati informazioni sui modelli sonno-veglia entro un anno della morte, i partecipanti hanno deciso di donare il loro cervello dopo la loro morte. Ma l'esperimento ha preso una nuova piega quando Lim ha appreso che allo stesso gruppo di soggetti era stato genotipizzato il DNA. In collaborazione con i ricercatori della Brigham and Women Hospital (BWH), Lim e i suoi colleghi hanno confrontato il comportamento veglia-sonno di questi individui con i loro genotipi. Questi risultati sono stati poi verificati con un gruppo di giovani volontari.

Ben presto hanno scoperto un singolo nucleotide vicino a un gene chiamato "Period 1" che variava tra i due gruppi che differivano nel comportamento veglia-sonno. In questo particolare sito nel genoma, il 60 per cento degli individui ha la base nucleotidica definita adenina (A) e il 40 per cento ha la base nucleotidica definita guanina (G). Poiché ci sono due serie di cromosomi in ogni individuo, c'è circa una probabilità del 36 per cento di avere due A, una probabilità del 16 per cento di avere due G, e un 48 per cento di probabilità di avere una miscela di A e G in questo sito.

"Questo particolare genotipo influenza il modello sonno-veglia di praticamente tutti in giro, ed ha un effetto abbastanza profondo che le persone che hanno il genotipo AA si svegliano circa un'ora prima di quanto succede alle persone che hanno il genotipo GG, e le A-G si svegliano quasi esattamente a metà", spiega Saper, che è anche Professore James Jackson Putnam di Neurologia e Neuroscienze alla Harvard Medical School. Inoltre, l'espressione del gene Period1 era inferiore nel cervello e nei globuli bianchi delle persone con genotipo GG rispetto alle persone con genotipo AA, ma solo di giorno, quando il gene è normalmente espresso.

Questa scoperta segna il maggior contributo di un singolo genotipo in una popolazione di grandi dimensioni per determinare l'ora del giorno in cui le persone si svegliano o vanno a dormire. Ma la variante può colpire anche altri aspetti del ritmo circadiano del corpo? "Praticamente tutti i processi fisiologici hanno un ritmo circadiano, il che significa che si verificano prevalentemente in alcune parti della giornata. C'è anche un ritmo circadiano di morte, per cui nella popolazione generale le persone tendono in media ad avere più probabilità di morire nelle prime ore del mattino. Intorno alle 11:00 è il tempo medio", dice Saper.

Quando i ricercatori sono tornati a guardare le persone dello studio (molte delle quali erano iscritte da più di 15 anni all'età di 65) che erano morte, hanno scoperto che questo stesso genotipo aveva previsto sei ore di variazione del momento della morte: quelle con il genotipo AA o AG sono morte poco prima delle 11 del mattino, come la maggior parte della popolazione, ma quelle con il genotipo GG, in media, sono morte poco prima delle 18. "Quindi c'è davvero un gene che predice l'ora del giorno in cui si morirà. Non la data, per fortuna, ma solo l'ora del giorno", dice Saper.

Lim ha detto che è necessario lavoro supplementare per determinare i meccanismi con cui questa e altre varianti genetiche influenzano l'orologio biologico del corpo. Oltre ad aiutare le persone a ottimizzare i loro programmi, la ricerca potrebbe portare a nuove terapie per il trattamento di disturbi di questo orologio come si è visto nel jet lag o nel lavoro a turni. "Inoltre, elaborando quali cause di morte sono influenzate dalle varianti genetiche come quella che abbiamo individuato potrebbe condurci ad interventi tempestivi razionali - come ad esempio l'assunzione di farmaci cardiaci in particolari momenti a seconda di quale versione della variante del gene si porta - per fornire protezione durante il periodo di maggiore rischio di un individuo", dice Lim. Le potenziali applicazioni cliniche possono essere diverse come i molti processi che l'orologio circadiano controlla.

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Fonte: Materiale del Beth Israel Deaconess Medical Center, via EurekAlert!, a service of AAAS.

Riferimento:Andrew SP Lim, Anne-Marie Chang, Joshua M. Shulman, Towfique Raj, Lori B. Chibnik, Sean W. Cain, Katherine Rothamel, Christophe Benoist, Amanda J. Myers, Charles A. Czeisler, Aron S. Buchman, David A. Bennett, Jeanne F. Duffy, Clifford B. Saper, Philip L. De Jager. A common polymorphism nearPER1and the timing of human behavioral rhythms. Annals of Neurology, 2012; 72 (3): 324 DOI: 10.1002/ana.23636.

Pubblicato in ScienceDaily il 16 Novembre 2012 - Traduzione di Franco Pellizzari.

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