Chronotricology. To prevent and cure hair and scalp diseases 
Circadian rhythms and hair
Summary
The Circadian peripheral rhythms contribute to the regulation of hair follicle life cycle.
Subject of this article is their study in persons with tricological symptoms or problems of hair scalp due to apoptotic damages from oxidative stress when the sleep/wake cycles are modified or due to lack of melatonin secretion.

Riassunto
I ritmi circadiani periferici modulano il ciclo di vita dei follicoli piliferi. Scopo del presente lavoro è stato il loro esame in soggetti che manifestano sintomi tricologici o del cuoio capelluto riportabili a danni apoptotici da stress ossidativo, in condizioni di modificazione del ritmo sonno-veglia o in carenza di secrezione di melatonina.

Introduzione
Il ritmo circadiano (dal latino circa diem, quindi riferito ad un periodo di tempo di circa 24 ore) regola molti fisiologici processi quotidiani e il rapporto con l’ambiente circostante, come il ritmo sonno-veglia, la temperatura corporea, la secrezione ormonale. La terra ruota su stessa una volta ogni 24 ore, e il nostro sistema circadiano è stato sviluppato per adattarsi a questo ritmo in modo da utilizzare con efficienza la luce del sole; la luce, infatti, interagisce con i recettori retinici e attiva una serie di segnali che dal sistema nervoso centrale vengono diffusi a tutto l’organismo, consentendo l’anticipazione degli eventi quotidiani, che conferisce un notevole vantaggio per il risparmio di tempo e l’uso efficiente dell’energia: dalla fotosintesi nelle piante alla possibilità di procurarsi il cibo negli animali (1,2).
Il ritmo circadiano è organizzato in base ad un orologio centrale e a orologi periferici. Il ciclo chiaro/scuro coinvolge l’orologio centrale a livello del nucleo sopra-chiasmatico (SCN) che si trova nell’ipotalamo, dove regola soprattutto ritmi di attività correlate, come ad esempio i cicli di sonno/veglia, il sistema nervoso autonomo, la temperatura corporea e la secrezione di melatonina. Al contrario, l’alternanza alimentazione/digiuno coinvolge orologi periferici che si trovano nella maggior parte dei tessuti (3) e regolano processi fisiologici locali, come l’omeostasi di glucosio e lipidi, la secrezione ormonale, la risposta immunitaria, e il sistema di digestione (4). L’orologio centrale interagisce con gli orologi locali attraverso segnali neuronali e umorali, per ottenere una sincronizzazione di attività.
Recenti studi hanno dimostrato la presenza di ritmi circadiani a livello di leucociti, mucosa orale, cute e follicoli (4-9).
Il follicolo pilifero è un organo del corpo umano tra i più complicati, sottoposto ad un ciclo biologico molto complesso in cui l’alternarsi di anagen/catagen/telogen è possibile grazie a una precisa regolazione di segnali di proliferazione cellulare, migrazione e differenziazione di cellule staminali del bulge, cellule germinali, cellule della matrice, e cellule del fusto del capello. All’interno di questo ciclo sono molti i punti di regolazione dell’orologio circadiano, in diversi tipi cellulari e in diversi processi cellulari (10,11).
Recenti studi hanno cominciato ad occuparsi della presenza di ritmi circadiani a livello del bulge e delle cellule progenitrici (3,12,13). Uno studio pionieristico (8) ha individuato il bulge come il luogo chiave dell’attività circadiana periferica a livello dei follicoli dei capelli durante la fase telogen e la loro transizione verso una precoce fase anagen. Alcuni Autori (14,15) hanno evidenziato che a livello dei cheratinociti epidermici il ritmo circadiano determina la progressione della fase S del ciclo del follicolo. Un recente studio (16) ha dimostrato che le cellule della matrice epiteliale e i fibroblasti della papilla dermica sono le sedi di maggior espressione del ritmo circadiano e che a livello della matrice del follicolo esiste un ciclo circadiano autonomo che genera il quotidiano ritmo mitotico della fase anagen (il che può spiegare come mai i capelli crescano più di giorno che durante la notte (17), e siano soggetti ad alterazioni stagionali della crescita).
Il follicolo pilifero è un bersaglio di moltissime sostanze che esercitano un’azione sul suo ciclo vitale, ma è ormai stato dimostrato che il follicolo stesso (come ogni vero organo del corpo) produce molti attivi fondamentali come gli ormoni estrogeni e tiroidei, il cortisolo, la eritropoietina, la prolattina e la melatonina.
È stato evidenziato anche che il follicolo pilifero è connesso nella regolazione periferica dell’asse ormonale adrenalico-pituitario-ipotalamico. Questo significa che il follicolo ha una propria secrezione di ormoni autonoma, che auto-regola il ciclo di vita (5,6), ma che l’alterazione di questo processo fisiologico determina l’innescarsi di molte malattie dei capelli e del cuoio capelluto. La melatonina e la serotonina, in questo meccanismo autonomo ma coordinato di regolazione del ciclo del capello e del ritmo circadiano, svolgono un ruolo determinante per il mantenimento della vita del bulbo e per la produzione della melanina che determina il colore dei capelli. In particolare, la melatonina svolge una triplice azione di regolazione dei follicoli: a) effetto modulatorio e di regolazione del ciclo del capello; b) azione di blocco dei radicali liberi (radical scavenger) svolgendo attività anti-apoptotiche per stimolazione di meccanismi di riparazione direttamente sul DNA; c) prolungamento della fase di vita del bulbo (fase anagen) che determina la salute del bulbo e l’allungamento del fusto del capello. Mantiene il pigmento dei capelli e ritarda l’incanutimento. Grazie a questi meccanismi la melatonina e la serotonina hanno un ruolo fondamentale sull’alopecia areata e sull’alopecia androgenetica; sono evidenti anche gli effetti della melatonina sulla perdita di capelli provocata dalla chemioterapia e nelle forme infiammatorie che determinano l’alopecia cicatriziale.
Sulla base di queste premesse, tre anni fa il nostro gruppo ha iniziato a considerare le variabili della cronobiologia del bulbo pilifero nel contesto della cronobiologia di ogni singolo paziente, partendo dall’osservazione di casi di defluvium telogenico in cui non era stato possibile determinare una causa evidente, e di alopecia areata in pazienti che non mostravano segni chiari di malattia autoimmune, per valutare la possibile efficacia di melatonina o suoi precursori nella terapia di questi casi.
Studio preliminare

Sono stati reclutati 136 pazienti con telogen effluvium, istologicamente confermato, in cui non era stato possibile determinare una causa evidente e non responsiva alla terapia tradizionale. Per ognuno di essi è stata raccolta un’anamnesi dettagliata sulle abitudini di vita e sull’alimentazione: ore sufficienti di sonno per notte, regolarità del sonno (turni di notte, abitudini di vita, viaggi frequenti in fusi orari diversi), orari regolari dei pasti; si è considerata presente un’anomalia del ritmo circadiano per presenza di almeno due di queste alterazioni (Fig.1) e in questi soggetti sono stati valutati i livelli di melatonina salivare (ore 22,3,13) (Fig.2), il livello di cortisolo ematico alle 8 (Fig.3) e la temperatura corporea alle 3 (Fig.4).

I risultati ottenuti hanno evidenziato un’alterazione anamnestica del ritmo circadiano (ciclo sonno/veglia, orari di assunzione di cibo, esposizione alla luce solare) nel 48,5% dei casi valutati (66 pazienti su 136), con melatonina salivare 8 volte inferiore alla norma, livelli di cortisolo 4 volte superiori alla norma, temperatura corporea media alle tre del mattino di 37,6 in assenza di episodi infettivi o infiammatori.
In questi pazienti, la terapia con melatonina a dosaggi terapeutici (10 mg/die) abbinata a serotonina (5mg/die) da assumere pochi minuti prima di coricarsi per dormire, l’applicazione di melatonina (2%) per via dermoforetica, e un controllo crono-nutrizionale hanno determinato l’arresto della caduta e la ricrescita dei capelli su tutto lo scalpo in 2 mesi dall’inizio della terapia.

Conclusioni
I cicli circadiani periferici modulano il ciclo del follicolo umano e sono una componente fondamentale per la regolazione, complessivamente considerata, del ciclo del capello (18). La considerazione dell’alterazione dei ritmi circadiani deve essere considerata in ogni soggetto che manifesti sintomi tricologici o del cuoio capelluto riportabili a danni apoptotici da stress ossidativo in condizioni di modificazione del ritmo sonno-veglia o in carenza di secrezione di melatonina (per esempio in soggetti di oltre 50 anni). Terapie adeguate con melatonina o suoi precursori (triptofano, serotonina) possono determinare la risoluzione o la guarigione di molte di queste situazioni, anche quando la terapia più tradizionale non ha dato risposte positive.

Bibliografia

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5 R. Paus, S. Müller-Röver, V.A. Botchkarev (1999) Chronobiology of the hair follicle: Hunting the “hair cycle clock”. J Investig Dermatol Symp Proc 4(3) 338-345

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10 Y. Tahara, S. Shibata (2013) Chronobiology and nutrition. Neuroscience 253 78-88

11 J. Richards, M.L. Gumz (2012) Advances in understanding the peripheral circadian clocks. FASEB J 26(9) 3602-3613

12 G.A. Bjarnason et al (2001) Circadian expression of clock genes in human oral mucosa and skin:association with specific cell-cycle phases. Am J Pathol 158 1793-1801

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14 S. Gaddameedhi et al (2011) Control of skin cancer by the circadian rhythm. Proc Natl Acad Sci USA 108(48) 18790-18795

15 M. Geyfman et al (2012) Brain and muscle Arnt-like protein-1 (BMAL1) controls circadian cell proliferation and susceptibility to UVB-induced DNA damage in the epidermis. Proc Natl Acad Sci USA 109(29) 11758-11763

16 M.V.Plikus et al (2013) Local circadian clock gates cell cycle progression of transiet amplifying cell during regenerative hair cycling. Proc Natl Acad Sci USA 110(23) E2106-15

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da Cosmetic Technology n°6-2015