Cellule con timer
rivelano una cronoarchitettura intestinale
LORENZO L. BORGIA
NOTE E
NOTIZIE - Anno XXIII – 30 maggio 2026.
Testi pubblicati sul sito www.brainmindlife.org della Società Nazionale
di Neuroscienze “Brain, Mind & Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a
notizie o commenti relativi a fatti ed eventi rilevanti per la Società, la
sezione “note e notizie” presenta settimanalmente lavori neuroscientifici
selezionati fra quelli pubblicati o in corso di pubblicazione sulle maggiori
riviste e il cui argomento è oggetto di studio dei soci componenti lo staff dei recensori della Commissione Scientifica della Società.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]
L’orologio biologico
principale dell’organismo (master clock), sito nel nucleo
soprachiasmatico dell’ipotalamo, ha una diretta influenza accertata su
altri nuclei ipotalamici mediante connessioni interne, ma questa modalità di
allineamento degli altri neuroni dotati di oscillatori fungenti da misuratori
del tempo, non basta a spiegare la perfetta regolazione circadiana di tutte le
funzioni dell’organismo. Infatti, virtualmente tutte le cellule dell’organismo
possiedono oscillatori circadiani, e in molti organi del corpo sono stati
individuati degli oscillatori con un periodo che ricalca l’alternanza nictemerale;
per cui, se la sincronizzazione centrale alla fase del nucleo soprachiasmatico
rimane una funzione essenziale, per spiegare l’organizzazione infradiana e
ultradiana di molte funzioni di apparati, organi e tessuti periferici è
necessario ancora molto lavoro di ricerca.
Recentemente, la rilevante
mole di studi che indaga le peculiarità dell’asse intestino-cervello ha
attratto l’attenzione sulle perturbazioni dell’allineamento circadiano delle
funzioni dell’apparato digerente, come quelle dovute al lavoro a turni o ad
abitudini di vita, per altre cause, che inducono a star svegli ed alimentarsi
di notte e dormire per una parte della giornata. I disturbi causati da queste
condizioni di vita sembrano principalmente dovuti a desincronizzazione
circadiana intercellulare; pertanto, saperne di più sulle popolazioni cellulari
intestinali munite di “crono-rilevatore” a oscillazione è oggi un’esigenza
molto sentita.
Isabel Magaña e colleghi
coordinati da Yuuki Obata hanno sviluppato un sistema reporter circadiano
specifico per tipo cellulare e hanno dimostrato che tutti i principali tipi
cellulari della muscolare esterna intestinale possiedono oscillatori
circadiani autonomi. Ciascuna cellula ha differenti proprietà di
allineamento rispetto al cibo, e l’alimentazione ristretta all’arco temporale
diurno induce desincronizzazione circadiana interna nell’ambito dell’intestino.
I ricercatori hanno individuato un livello di organizzazione temporale
all’interno dell’intestino mai descritto prima: una cronoarchitettura
da continuare ad esplorare e definire in tutti gli aspetti.
Intanto, questo lavoro
fornisce un quadro concettuale per comprendere il modo in cui la struttura
temporale a base circadiana governa la fisiologia intestinale e la mette in
rapporto con gli altri processi fisiologici dell’organismo, compresi quelli che
hanno luogo nel cervello.
(Magaña I. et al., Not all gut cellular circadian
oscillators are food entrainable. Proceedings of the National Academy of Sciences USA – Epub
ahead of print doi: 10.1073/pnas.2520161123, 2026).
La provenienza degli autori è la seguente: Department of Immunology, University of Texas
Southwestern Medical Center, Dallas, TX (USA); Department of Neuroscience,
University of Texas Southwestern Medical Center, Dallas, TX (USA); Peter
O'Donnell Jr. Brain Institute, University of Texas Southwestern Medical Center,
Dallas, TX (USA).
Nell’intestino vi sono diverse tipologie
cellulari, distinte per origine embriologica e ruolo funzionale, ed è noto che al
loro interno sono presenti molti oscillatori circadiani autonomi dalla
cellula, ma quali siano le cellule che contengono questi oscillatori e,
soprattutto, come gli oscillatori circadiani di differenti tipi
cellulari si sincronizzino fra loro e con i cicli circadiani
dell’ambiente, non è ancora stato stabilito in modo preciso.
Per affrontare e cercare di risolvere il
problema dell’identificazione delle cellule-orologio intestinali e del modo in
cui tipi diversi di queste cellule si sincronizzino fra loro e con i ritmi
ambientali seguiti dall’organismo nel suo insieme, Isabel Magaña, Yuuki Obata e colleghi hanno creato topi knock-in
reporter Cre-dipendenti PER2::LUCIFERASI, che consentono la misurazione ex
vivo di oscillazioni circadiane in popolazioni cellulari definite.
Gli espianti ex vivo
da topi esprimenti il reporter in uno dei 5 principali tipi cellulari
dello strato muscolare esterno della parete intestinale, costituiti da 1)
neuroni enterici (EN), 2) cellule gliali enteriche (EGC), 3) cellule
interstiziali di Cajal (ICC), 4) cellule muscolari lisce (SMC) e 5) macrofagi
muscolari (MM), hanno consentito di accertare che ciascuno dei tipi cellulari
presenta ritmi circadiani di bioluminescenza auto-sostenuti, dimostrando che
ciascuno di questi tipi di cellule ospita un oscillatore circadiano autonomo
dalla cellula.
Gli oscillatori circadiani
nei tipi cellulari EN, EGC, SMC e MM si allineavano ai cicli
“alimentazione-digiuno”, mentre gli oscillatori circadiani presenti nelle
cellule interstiziali di Cajal (ICC) resistevano all’allineamento alimentare.
I risultati, per il cui
dettaglio si rinvia alla lettura integrale del testo del lavoro originale,
rivelano che differenti tipi cellulari presenti nella parete intestinale
possiedono specifiche proprietà di allineamento, e che l’alimentarsi durante i
tempi di inattività induce eterogenei spostamenti di fase tra gli oscillatori
circadiani intestinali, portando al disallineamento temporale circadiano
all’interno dell’intestino.
Tali perturbazioni
circadiane, così come quelle associate al lavoro a turni, sono concausa di
disturbi intestinali, inclusa la malattia infiammatoria intestinale e disturbi
dell’asse intestino-cervello; pertanto, studiare come la desincronizzazione
circadiana intercellulare influenza l’omeostasi intestinale dovrebbe fornire
nuove strategie terapeutiche basate sulla cronobiologia per combattere queste
malattie.
L’autore della nota ringrazia
la dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e invita alla lettura delle
recensioni di
argomento connesso che appaiono nella sezione “NOTE E NOTIZIE” del sito
(utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA”).
Lorenzo L. Borgia
BM&L-30 maggio 2026
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