I ritmi circadiani sono processi biologici fondamentali, il cui mantenimento è importante per le funzioni fisiologiche, comprese le funzioni immunitarie. Il disturbo dei ritmi circadiani può portare a diverse patologie. Ultimamente si è evidenziata l’esistenza di un ritmo circadiano proprio del microbiota intestinale, che interagisce con quello dell’ospite. Studi precedenti sull’argomento hanno spesso utilizzato il microbiota fecale che, però, potrebbe non riflettere la composizione microbica sulla mucosa intestinale, che potrebbe essere più importante per l’interazione con i sistemi dell’ospite. Pertanto, ricercatori statunitensi hanno condotto uno studio, i cui risultati sono stati pubblicati sulla rivista Plos one, per comprendere i ritmi diurni del microbiota nell’ileo e se tali ritmi vengano interrotti dalla privazione del sonno.
Ritmo circadiano e microbiota
Un ciclo del ritmo circadiano dura circa 24 ore ed è controllato da cellule in regioni cerebrali specifiche, come il nucleo soprachiasmatico. La regolazione del ritmo circadiano è legata a segnali provenienti da vari sistemi periferici, come ad esempio l’apparato digerente, che modulano l’espressione dei geni dell’orologio circadiano nel cervello. Il microbiota intestinale ha un ritmo diurno che viene influenzato da quello dell’ospite. Ad esempio, l’alimentazione dell’ospite modulai ritmi diurni del microbiota intestinale e i prodotti del metabolismo di quest’ultimo, come gli acidi grassi a catena corta (SCFA), possono regolare l’espressione dei geni dell’orologio circadiano. Ed è stato evidenziato come, per contro, ritmi diurni anormali del microbiota intestinale possano disturbare attività biologiche di base come il sonno.
Privazione del sonno e microbiota
Il sonno è una componente fondamentale dei ritmi circadiani dei mammiferi e la sua privazione può influenzare il microbiota intestinale di questi ultimi, uomo compreso. L’influenza del sonno sul microbiota intestinale è dimostrata dal fatto che il trapianto di feci da persone con jet lag a topi si traduce in un aumento del peso corporeo dei roditori, fornendo prove del coinvolgimento del microbiota intestinale nella mediazione degli effetti del jet lag sul metabolismo.
Privazione del sonno e diversità del microbiota
Il microbiota ileale di topi sottoposti a privazione del sonno mostra una diminuzione della diversità α e un’alterata diversità β rispetto ai controlli. Più nel dettaglio i topi privati del sonno mostravano una maggiore abbondanza dei generi Alistipes e Escherichia/Shigella, mentre Anaerotruncus era più abbondante nei topi di controllo. Sono stati identificati 20 ordini di batteri, di cui 6 presentavano ritmicità diurna nei topi di controllo, scomparsa invece nei topi con privazione del sonno: gli ordini Bacteriodales e Clostridiales presentavano ritmicità diurna nei topi di controllo, ma non nei topi con privazione del sonno, suggerendo che la privazione del sonno interrompe i ritmi diurni del microbiota nell’ileo.
Privazione del sonno e citochine infiammatorie
La privazione del sonno ha aumentato le concentrazioni nel sangue di alcune citochine infiammatorie, tra cui IL-6, IL-1β e IL-17 ed ha interrotto la ritmicità diurna dell’IL-6. I ritmi diurni dell’IL-1β sono stati mantenuti nei topi con privazione del sonno, ma è stata spostata la concentrazione di picco dal giorno alla notte. Non c’era alcuna ritmicità evidente nelle concentrazioni ematiche di IL-17 né nei topi di controllo né in quelli con privazione del sonno. Al contrario, la privazione del sonno ha ridotto i livelli di corticosterone nel sangue e rafforzato la ritmicità diurna delle sue concentrazioni.
Diversi tipi di batteri sono stati positivamente associati alle concentrazioni di citochine infiammatorie. È interessante notare che quattro generi di batteri erano positivamente associati alle concentrazioni di IL-17, ma negativamente associati alle concentrazioni di corticosterone. Uno di questi quattro generi (Acinetobacter) era anche positivamente associato a IL-1β.
Privazione del sonno, comportamento e metaboliti del microbiota
I topi con privazione del sonno hanno trascorso più tempo nell’area dell’angolo e meno tempo nell’area del bordo rispetto ai topi di controllo durante il test in campo aperto, il che suggerisce che i topi con privazione del sonno sono più ansiosi. La privazione del sonno non ha influenzato le concentrazioni di SCFA nel sangue e non si è osservata ritmicità diurna evidente nénei gruppi di controllo né in quelli con privazione del sonno. Due generi di batteri (Cupriavidus e Exiguobacterium) erano negativamente associati alle concentrazioni di SCFA e uno di essi (Exiguobacterium) si associava negativamente anche alle concentrazioni di corticosterone.
Conclusioni
È stata evidenziata una ritmicità diurna nel microbiota dell’ileo e nelle citochine infiammatorie ematiche nei topi, ritmicità che viene interrotta dalla privazione del sonno. Quest’ultima ha anche indotto uno stato ansioso nei topi.
Risultati, questi, che potrebbero avere un’implicazione significativa e ampia sulla salute umana, considerando gli effetti dannosi dell’alterazione del ritmo circadiano e l’elevato numero di persone che soffrono di privazione del sonno.
