I ricercatori in Svizzera hanno condotto una revisione degli studi per osservare come il ritmo circadiano influenza la gravità delle malattie che vanno dall’infarto all’allergia. La revisione, che comprendeva principalmente studi su topi, ha valutato l’associazione tra ritmo circadiano e risposte immunitarie. Come riportato alcuni anni fa nella rivista Trends in Immunology, gli studi hanno dimostrato che le risposte immunitarie adattive, in cui le cellule immunitarie specializzate si sviluppano per combattere i patogeni, sono controllate dall’orologio circadiano. La revisione, pubblicata nel 2019 ha rilevato che il corpo risponde a segnali come la luce e gli ormoni in modi che influenzano i ritmi metabolici e del sonno, nonché altri processi fisiologici.
Studi condotti su animali e uomini hanno anche scoperto che la conta dei globuli bianchi fluttua in modo circadiano, suggerendo che potrebbe essere possibile in futuro ottimizzare la risposta immunitaria manipolando i ritmi circadiani. L’autore senior, Dr. Christoph Scheiermann afferma: “Questo è un risultato sorprendente che ha implicazioni potenziali per applicazioni cliniche che vanno dal trapianto alla vaccinazione. La sfida sta nel canalizzare la nostra crescente comprensione meccanicistica dell’immunologia circadiana in terapie su misura per pazienti umani”. Guardando studi che hanno confrontato i ritmi circadiani delle cellule immunitarie in stati di salute, infiammazione e malattia, Scheiermann e colleghi hanno trovato diverse correlazioni.
Allergie
I sintomi di allergia seguono un ritmo che dipende dall’ora del giorno, con sintomi generalmente in peggioramento tra la mezzanotte e la mattina presto. L’orologio molecolare può quindi guidare il reclutamento di cellule immunitarie, i risultati dell’asma negli esseri umani e l’infiammazione delle vie aeree nei topi. Gli scienziati ritengono che studiare i ritmi circadiani in risposta immunitaria innata e adattativa sia un modo valido per comprenderel’interazione fisiologica e la successione dipendente dal tempo degli eventi nel generare risposte immunitarie.
Placche aterosclerotiche
La capacità delle cellule immunitarie di proteggere dalle placche aterosclerotiche può dipendere dal ritmo circadiano di una proteina chemochinachiamata CCR2, che è coinvolta nell’infiammazione e nella funzione del sistema immunitario. Nei topi, questa proteina dimostra un ritmo giornaliero; picchi al mattino e, a seconda dell’effetto che ha sulle cellule immunitarie, può essere monitorato per monitorare il comportamento dei globuli bianchinei casi di aterosclerosi.
Infarto cardiaco
Gli attacchi di cuore, che si verificano più comunemente al mattino, tendono ad essere più gravi quando colpiscono al mattino, rispetto a quando colpiscono di notte. Negli studi su topi, il numero di monociti nel sangue è risultato essere più alto durante il giorno, rispetto a quello notturno, quandoil numero di monociti era più alto nel tessuto cardiaco infartuato. Ciò ha lasciato gli animali con meno protezione cardiaca durante la notte, rispetto allaprotezione che avevano al mattino.
Infezioni parassitarie
La capacità di combattere le infezioni parassitarie dipende dall’ora del giorno. I topi che erano stati infettati dal verme Trichuris muris erano in grado di combattere il parassita gastrointestinale in modo significativamente più rapido se fossero stati infettati al mattino piuttosto che alla sera.
Tossine batteriche
Nei topi, una tossina batterica coinvolta nella polmonite innesca una risposta infiammatoria nei polmoni, con cellule immunitarie reclutate in un modo che dimostra un pattern di oscillazione circadiano. Nel pomeriggio si possono estrarre più monociti nella milza, fegato e cavità peritoneale, il che significa che la capacità di eliminare i batteri è maggiore a quest’ora del giorno, rispetto ad altre volte nelle 24 ore.
Implicazioni per la salute
I meccanismi con cui il sistema immunitario si comparta in questo modo e sicuramente sono multipli. Come primo meccanismo si può invocare la secrezione circadiana degli ormoni dello stress e di alcuni neurotrasmettitori che si trovano al di fuori del sistema nervoso. Fra questi l’adrenalina, la serotonina ed il famosissimo ormone da stress cortisolo. Ad esempio, in condizioni di stato stazionario, il numero di linfociti nei linfonodi raggiunge il picco notturno, che coincide con i picchi di noradrenalina in questi tessuti. Considerando che l’adrenalina aumenta la circolazione dei numeri di neutrofili, riduce il numero di linfociti nel sangue. La noradrenalina, d’altra parte, aumenta sia i numeri di neutrofili sia quelli di cellule B con profili temporali distinti. Riguardo ai glucocorticoidi (cortisolo), oltre ai loro effetti sulle proprietà biofisiche dei leucociti, modulano l’espressione dei recettori chiave sui leucociti per influenzare la maturazione, l’homing e l’uscita dai vasi sanguigni. E’ chiaro, perciò, che in coincidenza del picco secretorio di ognuno di loro, le cellule immunitarie possono reagire più o meno energicamente.
Il team è interessato all’approfondimento di come il sistema immunitario è intimamente connesso con i ritmi circadiani. Secondo i ricercatori, ulteriori conoscenze a riguardo potrebbero aiutare i clinici ad una migliore impostazione delle terapie correnti
- A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.
Pubblicazioni scientifiche
Pick R et al., Scheiermann C. Trends Immunol. 2019 Apr 18.
Ince LM, Zhang Z, et al. FASEB J. 2019; 33:126–39.
Shimba A, Cui G et al. Immunity 2018; 48:286– 98.
Nakai A, Hayano Y et al. J Exp Med. 2014; 211:2583–98.
Summers C et al. Trends Immunol. 2010; 31:318–24.