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Come il nucleo di Suprachiasmatic (SCN) gestisce il ritmo circadiano?

I ritmi circadiani sono cicli biologici all'interno degli organismi che li permettono di regolare la loro fisiologia e comportamento per anticipare ed adattarsi ai cambiamenti nell'ambiente esterno. I ritmi circadiani sono mantenuti per mezzo degli orologi circadiani, l'orologio circadiano principale in mammiferi è il nucleo suprachiasmatic (SCN).

Neuroanatomia del nucleo di Suprachiasmatic (SCN)

Lo SCN è situato nella regione anteriore dell'ipotalamo e contiene approssimativamente 20.000 neuroni. Lo SCN può essere diviso in due sezioni principali secondo l'espressione di neuropeptide.

La memoria del `' dello SCN pricipalmente è compresa il peptide intestinale vasoactive (VIP) che esprime le celle. La memoria pricipalmente riceve l'input dalla retina e da altre regioni del cervello.

D'altra parte, lo shell del `' dentro pricipalmente ha compreso la vasopressina dell'arginina (AVP) che esprime le celle. Lo shell riceve gli input pricipalmente dalla corteccia, dal forebrain basale e dall'ipotalamo. Lo SCN invia gli output alle varie parti del cervello quali le aree mediali dell'ipotalamo e del talamo.

Credito di immagine: media medici di lila
Credito di immagine: media medici di lila

Input allo SCN

Lo SCN riceve due tipi di input: photic e non photic. L'input photic viene dalle celle retiniche intrinsecamente fotosensibili del ganglio (ipRGCs), che aggettano attraverso il tratto retino-thalamic via le sinapsi glutamatergic ai neuroni nello SCN. Ciò contribuisce a sincronizzare l'orologio circadiano.

L'esposizione ad indicatore luminoso può alterare il ritmo circadiano, che si riferisce a mentre “di sfasamento„. Gli sfasamenti possono interrompere le risposte normali al ritmo circadiano; per esempio, l'esposizione ad indicatore luminoso durante la notte pregiudicherà i reticoli di sonno via di sfasamento.

L'input non photic allo SCN viene da altre regioni del cervello e contribuisce a modulare il ritmo circadiano. Gli SCN contengono i vari ricevitori della serotonina (5-HT). l'input 5-HT dal raphe del mesemcefalo contribuisce a modulare la risposta di SCN ad indicatore luminoso regolamentando gli sfasamenti.

Il nucleo del intergeniculate (IGL) contiene il neuropeptide Y (NPY) che esprimono i neuroni come pure l'acido amminobutirrico di gamma (GABA) che esprime i neuroni. Il IGL aggetta allo SCN via il cingolo geniculo-ipotalamico ed induce gli sfasamenti durante il giorno. Lo stimolo del nucleo mediale del raphe e del nucleo dorsale del raphe aumenta il contenuto della serotonina nello SCN e nel IGL, rispettivamente.

Generazione di SCN e controllo del ritmo circadiano

Il ritmo circadiano generato dallo SCN conta su feedback negativo in ritardo in un ciclo di feedback trascrizionale di memoria. I dimeri CLOCK/BMAL1 agiscono alle regioni del promotore della E-casella nel cromosoma per promuovere la trascrizione di vari regolatori del ritmo circadiano (geni dell'orologio), quali i vari geni di Cryptochrome e) PER ( (CRY)di periodo. Ciò provoca le proteine di GRIDO e PER di di un aumento.

Dopo una mora i dimeri di PER/CRY sviluppano e cominciano inibire la trascrizione dei loro propri geni. PER ed il GRIDO egualmente è degradato dai complessi della ligasi di ubiquitin. Questi cambiamenti provocano la diminuzione di PER e GRIDANO, conseguentemente abbassando l'inibizione di loro trascrizione in modo da un nuovo ciclo finalmente comincerà.

PER è compreso simultaneamente in un ciclo di feedback positivo, in cui REV-ERBα agisce alle regioni del promotore di RORE per inibire la trascrizione di BMAL. PER legature a REV-ERBα che permette che BMAL sia trascritto, così tenendo conto più PER ed il GRIDO da trascrivere.

La regione del promotore della E-casella è egualmente responsabile della trascrizione dei geni di orologio-control (CCG) ed i cicli di feedback discussi sono responsabili del ciclo di 24 ore per l'espressione di CCG. Aspetti di controllo di CCGs vari di omeostasi e del ciclo cellulare.

Tutti i neuroni all'interno dello SCN oscillano con differenti fasi, gli output dell'associazione delle cellule per dare un ritmo, che è conosciuto come la rete dell'multi-oscillatore di SCN. Le celle di VIP gestiscono la fase indotta dalla luce che risistema nello SCN e forniscono un segnale di accoppiamento per gli oscillatori di SCN. Ciò contribuisce a stabilizzare e sincronizzare i ritmi fra i diversi neuroni di SCN. GABA che segnala anche contribuisce a sincronizzare i diversi neuroni di SCN.

Effetti del ritmo circadiano sull'organismo

Il ritmo circadiano si trasporta dallo SCN ad altre parti del cervello. Questi segnali a valle agiscono sul sistema neuroendocrino o sui motoneuroni pre-autonomi dell'ipotalamo, tenendo conto un gran numero di reazioni fisiologiche accadere.

Lo SCN aggetta alla ghiandola pineale pregiudicare la secrezione della melatonina, che può essere raggiunta tramite gli atti di VIP che attivano la ciclasi di adenile. Ciò aumenta la concentrazione di campo, che stimola l'N-acetiltransferasi, aumentante la tariffa della sintesi della melatonina.

La versione di melatonina è il più alto durante la notte e contribuisce al ciclo risveglio/di sonno impedendo gli sfasamenti, diminuendo la latenza di inizio di sonno, il tempo di sonno totale aumentante ed inibendo il risveglio circadiano.

Il cortisol è secernuto dalla ghiandola surrenale ed esibisce un ritmo circadiano. I livelli del cortisol sono più bassi durante la notte ed il picco nel corso della mattinata. La versione del cortisol è regolamentata dall'asse hypothalamo-pituitario-adrenale (HPA).

Il HPA riceve NPY introdotto dallo SCN, che deriva nella versione degli ormoni adrenocorticotropi dalle celle del corticotroph nell'ipofisi anteriore, a causa di questo cortisol è rilasciato dalla ghiandola surrenale. Il cortisol ha un ciclo di feedback negativo con l'ipofisi, in cui livelli aumentanti di atto del cortisol per inibire la sua secrezione.

Il ritmo circadiano può anche agire su molti altri aspetti della fisiologia umana - compreso metabolismo, la temperatura corporea ed i vari elementi del sistema immunitario.

In controllo dei trattamenti fisiologici

In conclusione, lo SCN gestisce molti trattamenti fisiologici con il ritmo è genera. La trascrizione dei geni dell'orologio in risposta al ciclo notte/del giorno è chiave a tutti i trattamenti influenzati dal ritmo circadiano. L'integrazione degli input photic e non photic all'unità di SCN il ciclo per il ritmo.

Più ricerca sullo SCN e sui ritmi circadiani fornirà la migliore e comprensione più dettagliata di come lo SCN genera il ritmo circadiano e di come altre parti del cervello influenza questa. La più ricerca egualmente rivelerà l'ulteriore informazione per quanto riguarda come il ritmo circadiano effettua altre parti del cervello nella sua segnalazione a valle.

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Last Updated: Feb 26, 2019

Written by

Samuel Mckenzie

Sam graduated from the University of Manchester with a B.Sc. (Hons) in Biomedical Sciences. He has experience in a wide range of life science topics, including; Biochemistry, Molecular Biology, Anatomy and Physiology, Developmental Biology, Cell Biology, Immunology, Neurology  and  Genetics.

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