Studi clinici hanno dimostrato che le persone con diabete o livelli cronicamente elevati di zucchero nel sangue hanno difficoltà a migliorare la capacità di esercizio aerobico rispetto alle persone con livelli normali di zucchero nel sangue. Ogni medico raccomanda un regolare esercizio aerobico, poiché una maggiore forma aerobica è importante per raggiungere una migliore salute generale. Ma gli scienziati del Joslin Diabetes Center hanno ora scoperto che alcuni benefici dell’esercizio aerobico possono essere attenuati da livelli di zucchero nel sangue superiori al normale, noti anche come iperglicemia. Questi guadagni diminuiti sono stati osservati nei modelli murini e negli esseri umani con iperglicemia cronica compresa nell’intervallo “prediabete”. Lo studio mirava anche a scoprire i meccanismi che possono portare a bassi livelli di fitness nelle persone con iperglicemia. La dott.ssa Sarah J. Lessard, che è assistente professore di medicina presso la Harvard Medical School e leader della ricerca, ha dichiarato: “L’idea alla base di questo studio è stata: se induciamo la glicemia alta nei topi, comprometteremo la loro capacità di migliorare il loro aerobico fitness?”
Lo studio ha anche dimostrato che questo tratto disadattivo è indipendente dall’obesità e dai livelli di insulina nel sangue. Per scoprire la verità, il suo team ha utilizzato due modelli di topi che riflettono le due principali cause di iperglicemia nell’uomo. Un gruppo di topi ha consumato una dieta occidentale, ricca di zuccheri e grassi saturi, che ha causato un aumento di peso oltre all’iperglicemia. L’altro gruppo è stato modificato per produrre meno insulina, causando aumenti simili di zucchero nel sangue rispetto alla dieta occidentale, anche se i topi hanno seguito una dieta a basso contenuto di zuccheri e grassi e hanno mantenuto un peso corporeo normale. Entrambi i gruppi sono stati sottoposti a un protocollo di allenamento in cui correvano su ruote nelle loro gabbie per migliorare la loro capacità aerobica. In entrambi i gruppi iperglicemici, gli animali hanno corso circa 500 chilometri nel corso dello studio ma, in media, non sono riusciti a migliorare la capacità di esercizio aerobico rispetto ai topi con livelli di zucchero nel sangue più bassi.
Osservando più in dettaglio il muscolo scheletrico in questi topi, i ricercatori hanno visto che il muscolo non si stava adattando alla sfida aerobica come farebbe normalmente il muscolo. Il tessuto muscolare può rimodellarsi, motivo per cui l’esercizio fisico diventa più facile quando lo facciamo regolarmente. Nel tempo, esercizi aerobici come la corsa o il nuoto possono alterare le fibre muscolari per diventare più efficienti nell’uso dell’ossigeno durante l’esercizio. Coltiviamo anche nuovi vasi sanguigni per consentire la consegna di più ossigeno ai muscoli, il che aiuta ad aumentare i nostri livelli di fitness aerobica. Gli scienziati propongono che alti livelli di zucchero nel sangue possano prevenire il rimodellamento muscolare in parte modificando le proteine della “matrice extracellulare” nello spazio tra le cellule muscolari, dove si formano i vasi sanguigni. Precedenti lavori del laboratorio di Lessard avevano dimostrato che una via biologica nota come “via di segnalazione JNK” può agire come una sorta di interruttore molecolare per dire alle cellule muscolari di adattarsi all’allenamento aerobico o alla forza.
Gli scienziati hanno scoperto che questi segnali del percorso JNK venivano incrociati nei topi iperglicemici, attivando percorsi associati all’allenamento della forza, anche se i topi stavano eseguendo un esercizio aerobico. Di conseguenza, i muscoli degli animali iperglicemici hanno fibre più grandi e meno vasi sanguigni, che è più tipico dell’allenamento della forza, piuttosto che dell’allenamento aerobico. In seguito a questi risultati sugli animali nei test clinici con giovani volontari adulti, gli scienziati hanno scoperto che coloro che avevano livelli più alti di zucchero nel sangue in risposta all’assunzione di glucosio, una condizione nota come ridotta tolleranza al glucosio, hanno mostrato la più bassa capacità di esercizio aerobico. Osservando come i loro muscoli hanno risposto a un singolo attacco di tipico esercizio aerobico, gli scienziati hanno anche visto che quelli con la più bassa tolleranza al glucosio avevano la massima attivazione della via di segnalazione JNK, che blocca gli adattamenti aerobici.
Nel complesso, lo studio suggerisce diversi approcci che potrebbero aiutare le persone con iperglicemia cronica alla fine a superare gli ostacoli alla costruzione della capacità aerobica. Uno è quello di adottare una dieta progettata per mantenere bassi i livelli di zucchero nel sangue. Un altro è quello di assumere farmaci per il diabete esistenti progettati per mantenere i livelli di zucchero nel sangue in intervalli normali.
- A cura del. Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.
Pubblicazioni scientifiche
MacDonald TL et al. Nature Metabolism 2020 July 20.
Nyberg M et al. J Physiol. 2017 May 1; 595(9):2969-83.
Lessard SJ et al. Nat Commun 2018 Aug 2; 9(1):3030.
Dott. Gianfrancesco Cormaci
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