350 anni fa, il creatore dell’orologio a pendolo osservò che due macchine con tempi occasionalmente sincronizzati, chiamate oscillatori accoppiati, sarebbero state il modo ideale per regolare il tempo. Secoli dopo, gli scienziati stanno scoprendo che gli oscillatori accoppiati potrebbero essere la chiave per regolare gli orologi interni del nostro tratto gastrointestinale.
Cosa sono gli oscillatori accoppiati?
Immaginate due orologi a pendolo appesi l’uno accanto all’altro su una parete. I loro tempi saranno leggermente diversi, ma a volte si sincronizzeranno. In natura, le onde sono spesso utilizzate per comunicare messaggi simili all’ora comunicata da un orologio. Quando queste onde si allineano, si amplificano a vicenda e comunicano un messaggio di ampiezza diversa.
Un oscillatore è semplicemente un fenomeno naturale o un dispositivo che rilascia un ritmo, simile al pendolo di un orologio. Possiamo vedere come gli oscillatori accoppiati funzionano nel suono, con i suoni che diventano più grandi quando le onde si allineano perfettamente. Il costruttore dell’orologio a pendolo ha visto questo schema, anche se non sapeva esattamente come chiamarlo o cosa significasse.
La cronobiologia e la crescita del tratto gastrointestinale
Il nostro tratto gastrointestinale potrebbe utilizzare il concetto di oscillatori accoppiati nella sua crescita e divisione. Il rivestimento del nostro tratto gastrointestinale è parte integrante di una serie di funzioni, dalla digestione all’assorbimento dei minerali, fino alla funzione immunitaria. Poiché queste cellule delicate sono esposte quotidianamente allo stress meccanico degli alimenti e alle tossine, devono riprodursi in continuazione. Ciò avviene secondo tempi molto particolari, ma le cellule staminali che rivestono il nostro tratto gastrointestinale non hanno orologi interni robusti.
Invece di tenere il tempo internamente, queste cellule staminali si affidano ad almeno due diverse serie di segnali esterni. In primo luogo, ricevono indicazioni dal ritmo circadiano che governa tutto il nostro corpo, che indica loro quando è notte e giorno e quando devono aspettarsi di essere impegnate nella digestione del cibo. In secondo luogo, si affidano agli orologi interni delle cellule di Paneth, che sono cellule vicine importanti sia per le reazioni immunitarie sia per la produzione di composti come il muco, necessari per la digestione. Ma come fanno le cellule staminali gastrointestinali a coordinare due diverse fonti di tempismo? Gli oscillatori accoppiati sembrano essere la risposta.
Applicazioni per la salute dell’intestino
Le cellule staminali dell’intestino sembrano coordinare le indicazioni temporali provenienti da fonti diverse nello stesso modo in cui gli orologi a pendolo possono oscillare insieme. Ma cosa significa questa scoperta per la salute umana? In primo luogo, esistono diversi sistemi patologici in cui un rivestimento intestinale rigenerato può fare un’enorme differenza, tra cui le comuni malattie autoimmuni come il morbo di Crohn e la sindrome dell’intestino irritabile. In secondo luogo, la conoscenza di come si regolano gli orologi interni del tratto gastrointestinale può aiutare a determinare quando somministrare determinati farmaci. Molti farmaci possono causare disturbi gastrointestinali e altri sintomi intestinali che ne rendono difficile l’assunzione a lungo termine. È possibile che in un prossimo futuro saremo in grado di programmare il momento in cui le persone assumono questi farmaci in modo che abbiano migliori effetti terapeutici e minori effetti collaterali.
È davvero divertente che un uomo, centinaia di anni fa, abbia fatto un’osservazione che si è rivelata vera proprio riguardo al nostro intestino. Ci sono alcuni temi che vediamo in tutta la natura, sia all’esterno che all’interno del nostro corpo. Il concetto di oscillatori accoppiati è un concetto che possiamo vedere sia in un orologio a pendolo che nel nostro tratto gastrointestinale. Capire esattamente come funzionano gli orologi delle nostre cellule aprirà nuove opportunità per trattare le malattie umane più comuni e ridurre molte sofferenze.
