L orologio biologico FARLA, Latina 7 novembre 2012 Giulio Bellipanni
Orologio biologico Gli orologi biologici sono oscillatori endogeni, autorigeneranti, i cui geni, espressi aritmicamente, controllano molti fenomeni biologici. Sono presenti dai procarioti all uomo e le basi molecolari sono simili nella maggior parte degli organismi viventi.
Orologio biologico L orologio biologico detto anche pacemaker è preposto alla coordinazione centrale ed alla ritmicità delle funzioni biologiche, sia della singola cellula che dell intero organismo influenzato dalle condizioni ambientali.
Identification of diverse modulators of central and peripheral circadian clocks by high-throughput chemical screening Zheng Chen, Seung-Hee Yoo,, Yong-Sung Park, Keon-Hee Kim, Shuguang Wei, Ethan Buhr, Zeng-You Ye, Hui-Lin Pan and Joseph S. Takahashi The circadian clock coordinates daily oscillations of essential physiological and behavioral processes. Conversely, aberrant clocks with damped amplitude and/or abnormal period have been associated with chronic diseases and aging. PNAS January 3, 2012 vol. 109 no. 1 101-106
Orologio Biologico
La Pineale, il Terzo Occhio, sede dell anima secondo Cartesio o secondo più recenti opinioni scientifiche il Regolatore dei regolatori, il Direttore d orchestra dell organismo, l orologio biologico. E oggi dimostrato che la ghiandola pineale traduce l informazione foto-periodica del ciclo sonno-veglia in un segnale ormonale. La Melatonina è secreta durante le ore di oscurità e mostra livelli bassissimi durante le ore diurne. La ghiandola pineale è controllata a sua volta da un sistema endogeno ritmico localizzato nel nucleo soprachiasmatico dell ipotalamo. Sovrapposto a questa regolazione ritmica esiste un controllo alternativo di soppressione da parte della luce (stimoli luminosi).
Regolazione del Ritmo Circadiano Attraverso l informazione della luce sulla retina Attraverso l orologio biologico nel nucleo soprachiasmatico (SCN) Il SCN riceve l informazione della lunghezza del giorno e la trasmette alla pineale che produce melatonina durante la notte
La Melatonina
Suprachiasmatic Nucleus (SCN) Il Nucleo Soprachiasmatico (SCN) è il Centro di Controllo dei ritmi circadiani del sonno e della temperatura.
Biosintesi della Melatonina
Picchi notturni di melatonina a differenti età La produzione endogena di melatonina si riduce con l età e ciò costituisce il razionale del suo uso in programmi antinvecchiamento
I Ritmi circadiani Ritmi circadiani endogeni nell uomo durano circa 24,2 ore Esempi di ritmi biologici: -ciclo sonno-veglia -alimentazione -temperatura -attività fisica -secrezione ormonale
Ciclo sonno veglia e temperatura
La notte biologica
La Melatonina Ubiquitaria in natura, uno fra i primordiali neurotrasmettitori Il più potente antiossidante endogeno Svolge un ruolo in svariate funzioni: 1. Regolatore dei ritmi circadiani 2. Favorisce il sonno 3. Controlla il ritmo sonno-veglia 4. Regolatore della pressione sanguigna, della funzione immunitaria, delle funzioni della retina 5. Favorisce l eliminazione dei radicali liberi 6. Controlla la crescita tumorale 7. Protegge l osso 8. Regola la secrezione di bicarbonato nel tratto gastroenterico
La Melatonina E una sostanza ubiquitaria in natura sia nel mondo vegetale che animale. Agisce come messaggero e trasmette un segnale fotoperiodico in svariate funzioni cicliche dell organismo (riproduzione, ciclo sonno-veglia) Svolge un importante azione antiossidante Influenza diversi meccanismi cellulari attraverso i suoi recettori specifici Gioca un ruolo in molte condizioni patologiche (disturbi neodegenerativi, disturbi dei ritmi circadiani, depressione, malattie cardio-vascolari, crescita tumorale, patologie immunitarie, metabolismo osseo)
Dove agisce la melatonina? Si lega a tre tipi di recettori MT1 = si trova nel SCN dell ipotalamo, nella ipofisi e nei vasi sanguigni cardiaci; MT2 = si trova nella Retina e nell ippocampo; MT3 = si trova nei reni, nel cervello ed in altri organi.
Azione Antiossidante spegne l Ossigeno singoletto intrappola il radicale perossido inibisce l ossidazione delle lipoproteine a bassa densità (LDL) inibisce l ossidazione del DNA inibisce la perossidazione lipidica
Antiossidante Anti-invecchiamentoinvecchiamento Blocca i radicali liberi donando loro elettroni. Inibisce la perossidazione di fosfolipidi di membrana e delle LDL. Stimola gli antiossidanti endogeni Protegge la ghiandola pineale dall invecchiamento Normalizza i livelli di Zn.
Altre Azioni Azione immunoriequilibrante: aumenta i linfociti T, riduce gli effetti collaterali di immunoterapie, regola la funzionalità del timo. Azione ipotermizzante
La durata della vita nei topi aumenta dopo la somministrazione di melatonina
Con maggiore presenza di melatonina diminuiscono gli incidenti cardiovascolari -Bassi livelli notturni di melatonina sono associati ad un aumento del rischio di eventi cardiovascolari a seguito di un infarto miocardico. - Precedenti studi hanno dimostrato che una depressione della produzione di melatonina nei pazienti coronaropatici è associata ad un aumento del rischio di infarto e/o morte improvvisa per cause cardiache. - Il significato fisiologico dell'azione della melatonina sui suoi recettori vascolari rimane oscuro: la speculazione secondo cui la melatonina potrebbe mediare il vasorilassamento tramite l'attivazione dei recettori MT2 potrebbe avere implicazioni pratiche nella terapia dei disordini vascolari, come l'ipertensione e le coronaropatie. Eventi cardiovascolari e m elatonina Pubblicazione Am.J.Cardiology 2006;97:1162-1164 Autore: Alberto Dominguez-Rodriguez MD phd 50 40 30 20 10 0 assenti pres enti 24,8 15,1 Livelli di m elatonina pg/m l
Melatonina e Ipertensione La somministrazione notturna di melatonina riduce la Pressione Arteriosa nei soggetti ipertesi. Scheer et all., Hypertension. 2004;43:192-7
Effetti Anti-Aging Aging Rallenta il processo d invecchiamento cellulare: - contrasta la formazione di radicali liberi - riduce l apoptosi cellulare a livello epatico Potente anti-ossidante Aumenta le difese del sistema immunitario Mantiene in equilibrio l orologio biologico E stata impropriamente chiamata l ormone della giovinezza
Effetti sulla cute Ricrescita del bulbo pilifero nell alopecia androgenica Migliora l elasticità ed il tono della cute agendo sulle fibre collagene del sottocutaneo
MELATONIN IN ALZHEIMER S DISEASE AND OTHER NEURODEGENERATIVE DISORDERS. Srinivasan V, Pandi-Perumal Perumal SR, Cardinali DP, Poeggeler B, Hardeland R. Behav Brain Funct, 2006 May 4; 2:15. L aumento dello stress ossidativo e le disfunzioni mitocondriali sono stati identificati come fenomeno patofisiologico comune associato alle malattie neurodegenerative come il Parkinson, l Alzheimer e l Huntington. Con l invecchiamento si riduce la produzione di melatonina e, di conseguenza, aumenta il livello di stress ossidativo negli anziani. La melatonina ha il ruolo di regolatore degli enzimi antiossidanti e proossidanti, eliminatore dei radicali liberi e di contrasto nella formazione dei radicali liberi mitocondriali. La capacità della melatonina è quella di interagire direttamente aumentando la sopravvivenza dei neuroni durante gli stress ossidativi. È stata dimostrata una diminuzione dei livelli di melatonina nei pazienti affetti da Parkinson e Alzheimer. La somministrazione di melatonina in questi pazienti, ha dimostrato un efficacia nel migliorare la qualità del sonno e delle funzioni cognitive. Così come la somministrazione di melatonina ha anche migliorato i disturbi legati a un alterato comportamento tipico di queste malattie neurodegenerative.
EFFECTS OF EXOGENOUS MELATONIN ON SLEEP AND MOTOR DYSFUNCTION IN PARKINSON S DISEASE. A RANDOMIZED, DOUBLE BLIND PLACEBO-CONTROLLED CONTROLLED STUDY. Medeiros CA, Carvalhedo de Bruin PF, Lopes LA, Magalhaes MC, de Lourdes Seabra M, de Bruin VM. J Neurol, 2007 Apr; 254(4): 459-64. Epub 2007 Apr 3. L insonnia e i disturbi legati alla frammentazione del sonno e al ritmo L insonnia e i disturbi legati alla frammentazione del sonno e al ritmo invertito del sonno, sono comuni nella malattia di Parkinson e contribuiscono alla riduzione dell attività cognitiva e dell attenzione. È dimostrato che la melatonina migliora la qualità del sonno in diverse condizioni; sono stati studiati i disturbi del sonno e motori su 18 pazienti affetti da malattia di Parkinson. A gruppi di pazienti sono stati somministrati 3 mg di melatonina e placebo per 4 settimane. I risultati hanno documentato un miglioramento significativo della durata e della qualità del sonno dei pazienti, ma non hanno dimostrato un miglioramento dei distrurbi motori.
The Fountain of Youth (1546) Lucas Cranach