Stress: il picco del cortisolo al momento del risveglio (CAR)

Il cortisolo, principale prodotto endocrino di condizioni stressanti, viene secreto con un preciso andamento circadiano, regolato dal sistema nervoso centrale. La sua produzione durante al momento del risveglio e’ relativamente distinta dalla secrezione del resto del giorno: essa è sotto il controllo del nucleo soprachiasmatico dell’ipotalamo(SCN) e regolata finemente da una via neurale diretta alla corteccia surrenale tramite il simpatico. Esso è coinvolto in una serie di processi cruciali come il ripristino dello stato di coscienza, il conseguimento parziale o totale dell’allerta, le modificazioni degli altri ormoni, l’equilibrio immunitario e l’attivazione del sistema motorio.

Il CAR(cortisol awakening response) dura generalmente 30-45 min dopo il risveglio e può essere considerato un marcatore biologico dello stato psicosociale e di salute: molte malattie sono spesso associate ad una scarsa coordinazione circadiana, potenzialmente rilevabile da un esame del CAR. Invecchiamento e stress cronico sono associati a cambiamenti dell’asse ipotalamo-ipofisi-surrene(HPA) e di altre regioni del SNC sensibili a glucocorticoidi(ad esempio ippocampo)che comportano variazioni del pattern basale circadiano di secrezione di cortisolo, largamente controllato dall’SCN, che influenza l’attività del corticosurrene tramite input ai nuclei paraventricolari: la concentrazione di cortisolo salivare ha un incremento del 50-100% rispetto alla media durante i 30 min che seguono il risveglio per 5 giorni consecutivi in soggetti sani. Effettuando il medesimo esperimento con lo stesso gruppo di persone, 2 anni dopo, il picco in tutti i gruppi è a rimasto a 30 min dopo il risveglio, con buona stabilità intra-individuale. E’ bene precisare che il CAR non è associato a cambiamenti posturali, durata del sonno o modalità del risveglio, bensì maggiormente associato a variabili genetiche relative alla secrezione nittimerale di cortisolo.

L’invecchiamento, come una serie di condizioni cliniche(malattie cardiovascolari, autoimmuni, lenta riparazione delle ferite, depressione clinica, demenza, Alzheimer e attacchi d’ansia) sono associati ad un primo incremento durante risveglio e da un attenuato incremento dopo risveglio. Un’eccezione notevole è il disordine da stress post-traumatico(CAR attenuata e curva bassa durante risveglio). Sembra che soggetti sani possano modificare il proprio CAR in risposta alle esperienze del giorno precedente, prevedendo quelle del successivo: infatti il CAR è attenuato nel weekend, dove solitamente le persone hanno meno occupazioni. Tuttavia recentemente è stato riportato che una miglior misura di uno stato psicosociale positivo non dipende dall’ampiezza del CAR ma molto di più dalla variazione circadiana nel giorno intero.

Il CAR dipende anche da fattori non psicologici come sesso, tempo di veglia, luce, volume dell’ippocampo, feedback dei recettori dei glucocorticoidi e genotipo. Il simpatico, tramite in nervo splancnico, nel periodo immediatamente prima del risveglio riduce la sensibilità surrenale agli aumentati livelli di ACTH, mentre subito dopo il risveglio la sensibilità surrenale all’ACTH è incrementata in risposta alla luce: una funzione, questa, mediata dall’SCN con un pathway extraipofisario(retina->SCN->surrene, senza passare dall’ipofisi e senza coinvolgimento di CRH né di ACTH). L’ippocampo inoltre ha attività permissiva per il CAR pur avendo effetti inibitori sull’attività dell’asse HPA: probabilmente l’ippocampo agisce prima del risveglio(perché il sonno REM è associato a marcata attivazione ippocampale, che porta ad un tono inibitorio della secrezione di cortisolo, mentre il risveglio è associato a spegnimento ippocampale)

STATO DI COSCIENZA

Studi di EEG e imaging del cervello hanno rivelato che il risveglio comporta un rapido ristabilimento dello stato di coscienza, ma che il raggiungimento dello stato di allerta è relativamente lento. Tramite PET durante il risveglio si è notato che tronco encefalico, talamo, gangli della base e corteccia del cingolo anteriore si riattivano rapidamente con uno stato di “inerzia del sonno”(15-60 min tra riacquisto di conoscenza e raggiungimento di un’allerta completa)forse dovuto alla riattivazione più tardiva della corteccia prefrontale. Il CAR è coinvolto indirettamente: innalzamenti acuti di cortisolo stimolano l’eccitazione psicologica e riducono la fatica; lo è anche direttamente: In soggetti privati del sonno l’esposizione di prima mattina a luce intensa induce un immediato innalzamento dei livelli di cortisolo.

AFFATICAMENTO E MEMORIA

Un elevato CAR è associato a diminuzione della fatica media in un periodo di 3-4 gg. Stati di eccitazione o anticipazioni di giorni impegnativi prima dei 45 min post risveglio correlano positivamente con il CAR. Inoltre alti livelli di sonnolenza sono associati a bassi livelli di cortisolo 15 min dopo il risveglio in lavoratori d’ufficio sani. Da uno studio con un soppressore della sintesi del cortisolo è risultata una significativa perdita di memoria di immagini e testi appresi 3 giorni prima: il CAR può essere importante per l’avvio delle rappresentazioni mnemoniche nell’organizzazione della personalità, delle identità e del self, quando devono rimanere preattivate per esperienze maggiormente acute. A sostegno di questo, il CAR risulta attenuato in pazienti con disordini della memoria dovuti a danno ippocampale.

Il CAR ha relazioni anche con il ritmo circadiano immune(disregolazioni endocrine si osservano in varie malattie, come il cancro): il cortisolo inibisce i linfociti th1 e stimola la risposta th2; forse un elemento fondamentale del risveglio è lo switch tra risposta th1 notturna e th2, dominante al mattino.

ATTIVAZIONE MOTORIA

Stati di sonno associati a inibizione di funzioni motorie(atonia del sonno) sono fondamentali per assicurare passività fisica durante i periodi di attivazione dinamica del cervello associati agli stati di sogno; essa è indotta da proiezioni discendenti ai motoneuroni spinali dal tegmento pontino caudale dorso laterale. Il coinvolgimento del CAR potrebbe esserci in quanto incrementa l’eccitabilità della corteccia motoria; inoltre anche in altri momenti della giornata un picco di cortisolo potrebbe facilitare il movimento volontario, probabilmente facilitando risposte motorie appropriate a nuovi pattern comportamentali, es capacità di provare nuove abilità motorie(Sandi 1996). E’ anche vero che il cortisolo inibisce la plasticità neuronale della corteccia motoria (cruciale per la consolidazione delle abilità): probabilmente l’esplorazione ambientale avviene di giorno, mentre il consolidamento delle abilità, durante la fine della giornata(livelli di cortisolo più bassi)

Conclusione: in futuro è possibile che differenti pattern o caratteristiche del CAR possano essere riconosciuti come biomarker di differenti funzioni associante a diversi sistemi cerebrali e disfunzioni neuronedocrine(SCNmediate, funzione ippocampale, asse HPA)

References: Clow A, Hucklebridge F, Thorn L. The cortisol awakening response in context. PMID: 20970005