L’orso grizzly va in letargo: e mentre dorme si studia come combattere l’atrofia dei muscoli

Un orso grizzly conosce solo tre stagioni durante l’anno. Il periodo di attività inizia tra marzo e maggio. Intorno a settembre l’orso inizia a mangiare grandi quantità di cibo. E tra novembre e gennaio, cade in letargo. Da un punto di vista fisiologico, questo è il momento più strano di tutti. Il metabolismo e la frequenza cardiaca dell’orso diminuiscono rapidamente. Non espelle né urina né feci. La quantità di azoto nel sangue aumenta drasticamente e l’orso diventa resistente all’insulina. Gli orsi grizzly trascorrono molti mesi in letargo, ma i loro muscoli non soffrono della mancanza di movimento. Nella rivista Scientific Reports, un team guidato da Michael Gotthardt riporta come riescono a farlo. Una persona potrebbe difficilmente sopravvivere a questa fase di quattro mesi in uno stato sano. Successivamente, molto probabilmente dovrà far fronte a trombosi o cambiamenti psicologici. Soprattutto, i muscoli soffrirebbero di questo prolungato periodo di inutilizzo. Chiunque abbia mai avuto un braccio o una gamba in un  tutore per alcune settimane, o ha dovuto rimanere a letto a lungo a causa di una malattia, probabilmente lo ha sperimentato. Non così l’orso grizzly. In primavera, l’orso si sveglia dal letargo, forse ancora un pò lento all’inizio, ma per il resto va bene.

Molti scienziati sono stati a lungo interessati alle strategie dell’orso per adattarsi alle sue tre stagioni. Comprendere la strategia degli orsi grizzly potrebbe aiutare a prevenire l’atrofia muscolare nell’uomo. Un team guidato dal professor Michael Gotthardt, capo del gruppo di Neurologia cellulare neuromuscolare e cardiovascolare presso il Max Delbrueck Center for Molecular Medicine (MDC) di Berlino, ha ora studiato come i muscoli dell’orso riescono a sopravvivere al letargo praticamente illeso. Gli scienziati di Berlino, Greifswald e degli Stati Uniti erano particolarmente interessati alla domanda su quali geni nelle cellule muscolari dell’orso fossero trascritti e convertiti in proteine ​​e quale effetto ciò avesse sulle cellule. Per comprendere i trucchi degli orsi, il team guidato da Mugahid e Gotthardt ha esaminato campioni muscolari di orsi grizzly durante e tra i periodi di letargo, che avevano ricevuto dalla Washington State University. Combinando le tecniche di sequenziamento con la spettrometria di massa, hanno voluto determinare quali geni e proteine ​​siano sovraregolati o chiusi sia durante che tra i periodi di letargo.

Questo compito si è rivelato complicato, perché non sono noti né il genoma completo né il proteoma, cioè la totalità di tutte le proteine ​​dell’orso grizzly. In un ulteriore passo, il team ha confrontato i risultati con le osservazioni di umani, topi e vermi. Con sorpresa, hanno trovato proteine ​​che influenzano fortemente il metabolismo degli aminoacidi di un orso durante il letargo. Di conseguenza, le sue cellule muscolari contengono quantità più elevate di alcuni aminoacidi non essenziali (NEAA). Negli esperimenti con cellule muscolari isolate di esseri umani e topi che presentano atrofia muscolare, la crescita cellulare potrebbe anche essere stimolata dai NEAA. È noto, tuttavia, da precedenti studi clinici che la somministrazione di aminoacidi sotto forma di pillole o polveri non è sufficiente per prevenire l’atrofia muscolare nelle persone anziane o costrette a letto. Gli scienziati pensano che, ovviamente, sia importante per il muscolo produrre questi aminoacidi stessi, altrimenti gli aminoacidi potrebbero non raggiungere i tessuti in cui sono necessari. Questo è il motivo per cui un punto di partenza terapeutico potrebbe essere il tentativo di indurre il muscolo umano a produrre gli stessi NEAA, attivando le corrispondenti vie metaboliche con agenti idonei durante periodi di riposo più lunghi.

Per scoprire quali vie di segnalazione devono essere attivate nel muscolo, il Dr. Gotthardt e il suo team hanno confrontato l’attività dei geni negli orsi grizzly, nell’uomo e nei topi. I dati richiesti provenivano da pazienti anziani o costretti a letto e da topi che soffrivano di atrofia muscolare, ad esempio a seguito di una riduzione dei movimenti dopo l’applicazione di un calco in gesso. Tuttavia, gli scienziati hanno scoperto un’intera serie di tali geni. Per restringere i possibili candidati che potrebbero rivelarsi un punto di partenza per la terapia dell’atrofia muscolare, il team ha successivamente effettuato esperimenti con i vermi nematodi. Questo perché 9n worm, i singoli geni possono essere disattivati ​​relativamente facilmente e si può rapidamente vedere quali effetti ha sulla crescita muscolare. Con l’aiuto di questi esperimenti, il suo team ha ora trovato una manciata di geni la cui influenza sperano di approfondire ulteriormente in futuri esperimenti con i topi. Questi includono i geni Pdk4 e Serpinf1, che sono coinvolti nel metabolismo del glucosio e degli aminoacidi, e il gene ROR-alfa, che contribuisce allo sviluppo dei ritmi circadiani.

Il team ha intenzione ora di esaminare gli effetti derivati dall’avere inattivato questi geni. Se questo li fa diventare geni, o meglio, proteine bersaglio di interventi terapeutici con effetti collaterali limitati o assenti, ancora meglio. L’atrofia muscolare, oltre a sequela di lunghe immobilità, è una componente delle distrofie muscolari genetiche e della sarcopenìa dell’anziano. Sarebbe come prendere non due, ma ben tre piccioni con una fava…..

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

Pubblicazioni scientifiche

Mugahid DA et al. Sci Rep. 2019 Dec 27; 9(1):19976. 

Jansen HT et al. Commun Biol. 2019 Sep 13; 2:336.

Srivastava A et al. DNA Res. 2019 Feb 1; 26(1):37-44. 

Informazioni su Dott. Gianfrancesco Cormaci 1866 Articoli
- Laurea in Medicina e Chirurgia nel 1998 (MD Degree in 1998) - Specialista in Biochimica Clinica nel 2002 (Clinical Biochemistry specialty 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. - 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). - 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