Home RICERCA & SALUTE Troppo tempo pigri o seduti? Attenti, le proteine muscolari si voltano contro

Troppo tempo pigri o seduti? Attenti, le proteine muscolari si voltano contro

Uno studio pubblicato in Scientific Reports da ricercatori dell’Università di San Paolo in Brasile, in collaborazione con colleghi negli Stati Uniti e in Norvegia, dimostra che la mancanza di stimoli muscolari si traduce in un accumulo di proteine ​​inadeguatamente elaborate nelle cellule muscolari e di conseguenza porta alla debolezza muscolare o allo spreco. Questa è una tipica condizione di disfunzione muscolare che colpisce gli anziani o le persone che soffrono di lesione del nervo sciatico, qualcosa di solito verificato in pazienti costretti a letto o lavoratori che trascorrono lunghe ore seduti. Dai test con ratti con lesione del nervo sciatico indotto – che, quindi, ha smesso di ricevere stimoli – i ricercatori hanno scoperto che questo accumulo era causato dalla compromissione dell’autofagia, il macchinario cellulare responsabile dell’identificazione e della rimozione delle proteine ​​e delle tossine danneggiate. L’analisi di un gruppo di ratti sottoposti a un regime di allenamento aerobico precedente alla lesione ha permesso agli scienziati di dimostrare che l’esercizio fisico può mantenere il sistema autofagico innescato e facilitare la sua attività quando necessario, come nel caso di disfunzione muscolare dovuta al mancanza di stimoli.

Julio Cesar Batista Ferreira, professore all’Istituto di scienze biomediche dell’università e ricercatore principale dello studio, ha tirato in ballo un’analogia per aiutare a spiegare l’autofagia delle cellule muscolari: “L’esercizio quotidiano sensibilizza il sistema autofagico, facilitando l’eliminazione di proteine ​​e organelli che non sono funzionali nei muscoli. La rimozione di questi componenti disfunzionali è molto importante, quando si accumulano diventano tossici e contribuiscono al deterioramento e alla morte delle cellule muscolari. Immaginate che i muscoli funzionino in modo simile a un frigorifero che ha bisogno di elettricità per funzionare. Esso cessa perché si tira la spina sul frigo o si bloccano i neuroni che innervano i muscoli, in poco tempo, si scopre che il cibo nel frigo e le proteine ​​nei muscoli inizieranno a rovinarsi a velocità diverse a seconda della loro composizione. Un meccanismo di allarme precoce, presente nelle cellule ma non ancora nei frigoriferi, attiva il sistema autofagico, che identifica, isola e ‘incenerisce’ il materiale difettoso, impedendo la propagazione del danno. Tuttavia, se il muscolo non riceve il giusto segnale elettrico per lunghi periodi, il meccanismo di allarme precoce smette di funzionare correttamente e ciò contribuisce al collasso cellulare”.

Nell’ultimo studio, i ratti sono stati sottoposti a chirurgia della ligazione del nervo sciatico, creando un effetto equivalente a quello della compressione del nervo sciatico negli esseri umani. Il dolore che provoca impedisce all’individuo di utilizzare la gamba interessata, e alla fine i muscoli interessati si indeboliscono e si atrofizzano. Prima della procedura chirurgica, i ratti erano divisi in due gruppi. Uno è rimasto sedentario e l’altro è stato sottoposto a un allenamento fisico consistente nel correre al 60% della capacità aerobica massima per un’ora al giorno, cinque giorni alla settimana. Dopo quattro settimane di allenamento, l’intervento chirurgico è stato eseguito e la disfunzione muscolare indotta dalla lesione del nervo sciatico è risultata meno aggressiva nel gruppo di esercizi aerobici rispetto al gruppo sedentario. Parametri funzionali e biochimici nei muscoli interessati sono stati valutati in quel momento. L’esercizio fisico ha aumentato il flusso autofagico e quindi ridotto i livelli di proteine ​​disfunzionali nei muscoli degli animali. Allo stesso tempo, l’esercizio ha migliorato le proprietà di contrattilità del tessuto muscolare. I ricercatori hanno eseguito altri due esperimenti studiati per approfondire il legame tra esercizio e autofagia.

Un esperimento ha utilizzato topi in cui il gene ATG7 correlato all’autofagia è stato silenziato geneticamente nel muscolo scheletrico. ATG7 codifica una proteina responsabile della sintesi di una vescicola chiamata autofagosoma che si forma intorno agli organelli disfunzionali e li trasporta nel lisosoma, dove vengono scomposti e digeriti. Questo esperimento ha confermato l’importanza dell’autofagia nella biologia muscolare perché i topi knockout ATG7 che non erano stati sottoposti alla legatura del nervo sciatico mostravano comunque disfunzione muscolare. Nell’altro esperimento, i muscoli di ratti con lesioni del nervo sciatico e ratti di controllo (senza lesioni) sono stati trattati con un farmaco chiamato clorochina, che inibisce l’autofagia alzando il pH lisosomiale (alcalinità) e quindi impedisce la degradazione delle proteine ​​difettose. “L’esercizio fisico è uno stress transitorio che lascia una memoria nell’organismo, in questo caso attraverso il sistema autofagico”, ha spiegato Ferreira. “Quando l’organismo è sottoposto ad altri tipi di stress, è meglio prepararsi a rispondere e combattere gli effetti. I test hanno mostrato meno forza muscolare negli animali di controllo trattati con il farmaco rispetto al gruppo non trattato.

La clorochina non ha avuto alcun effetto sui muscoli dei ratti con danno al nervo sciatico, dimostrando che l’inibizione dell’autofagia è fondamentale per la disfunzione muscolare causata dalla mancanza di stimoli. “I ricercatori sottolineano che i loro studi non mirano a trovare un trattamento per la sciatica, uno dei tipi più comuni di dolore. L’idea è di utilizzare il modello sperimentale in ulteriori ricerche per comprendere i processi cellulari coinvolti nella disfunzione muscolare, facilitando lo sviluppo di nuovi farmaci e interventi non farmacologici in grado di minimizzare o invertire un problema sempre più grave in società contemporanee, vale a dire debolezza muscolare e atrofia a causa di una mancanza di movimento, specialmente tra gli anziani. “Se siamo in grado di identificare una molecola che mantiene selettivamente il sistema autofagico in allerta, in modo simile a quello che succede durante l’esercizio fisico, possiamo essere in grado di sviluppare un farmaco che può essere somministrato a persone con disfunzioni muscolari a causa della mancanza di stimoli, come i pazienti con arti mobilitati, persone in allettamento per lunghi periodi e persino pazienti con malattie muscolari degenerative come la SMA”, ha detto Ferreira.

Questa volta sarebbe come prendere con una fava non due, bensì un intero gruppo di piccioni….

  • a cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.

Pubblicazioni scientifiche

Campos JC et al., Ferreira JC. Sci Rep. 2018; 8(1):11818.

Ferreira JP et al. Braz J Med Biol Res. 2018; 51(9):e7394.

Yoshimura Y et al. Takatsuki F. Nutrition 2018; 58:1-6. 

Kobayashi H. Yakugaku Zasshi 2018; 138(10):1277-83.

Sousa AS et al. Eur J Clin Nutr. 2016 Sep; 70(9):1046-51.

Dott. Gianfrancesco Cormaci
- Laurea in Medicina e Chirurgia nel 1998 (MD Degree in 1998) - Specialista in Biochimica Clinica nel 2002 (Clinical Biochemistry residency in 2002) - Dottorato in Neurobiologia nel 2006 (Neurobiology PhD in 2006) - Ha soggiornato negli Stati Uniti, Baltimora (MD) come ricercatore alle dipendenze del National Institute on Drug Abuse (NIDA/NIH) e poi alla Johns Hopkins University, dal 2004 al 2008. - Dal 2009 si occupa di Medicina personalizzata. - Guardia medica presso strutture private dal 2010 - Detentore di un brevetto sulla preparazione di prodotti gluten-free a partire da regolare farina di frumento immunologicamente neutralizzata (owner of a patent concerning the production of bakery gluten-free products, starting from regular wheat flour). - Responsabile del reparto Ricerca e Sviluppo per la società CoFood s.r.l. (leader of the R&D for the partnership CoFood s.r.l.) - Autore di un libro riguardante la salute e l'alimentazione, con approfondimenti su come questa condizioni tutti i sistemi corporei. - Autore di articoli su informazione medica, salute e benessere sui siti web salutesicilia.com e medicomunicare.it

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