L’ esercizio fisico migliora l’eliminazione delle proteine tossiche dai muscoli.
Uno studio pubblicato in Scientific Reports da ricercatori dell’Università di San Paolo (USP) 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 che di conseguenza porta alla debolezza muscolare.
Questa è una tipica condizione di disfunzione muscolare che colpisce gli anziani o le persone che soffrono di lesione del nervo sciatico, qualcosa che di solito si verifica in pazienti costretti a letto o lavoratori che trascorrono lunghe ore seduti.
Dai test sui ratti con lesione del nervo sciatico indotte, 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 alla mancanza di stimoli.
“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 poichè quando si accumulano diventano tossici e contribuiscono alla compromissione e alla morte delle cellule muscolari” ha detto Julio Cesar Batista Ferreira, Professore presso l’Istituto di scienze biomediche dell’Università (ICB-USP) e ricercatore principale dello studio.
( Vedi anche:Come l’ esercizio fisico rallenta il processo di invecchiamento).
Ferreira ha offerto un’analogia per aiutare a spiegare l’autofagia delle cellule muscolari. “Immagina che i muscoli funzionino in modo simile a un frigorifero, che ha bisogno di elettricità per funzionare, se questo segnale cessa perché si toglie la spina del frigorifero o si bloccano i neuroni che innervano i muscoli, in poco tempo, si scopre che il cibo nel il frigorifero e le proteine nei muscoli inizieranno a rovinarsi a velocità diverse a seconda della loro composizione “, ha detto il ricercatore, che è stato sostenuto dalla Fondazione di ricerca di San Paolo-FAPESP.
“A questo punto, 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 questo contribuisce al collasso cellulare “.
Il cibo guastato in un frigorifero rotto corrisponde a proteine che invece di svolgere la loro funzione corretta formano aggregati tossici che iniziano a uccidere le cellule. L’autofagia può isolare queste proteine e distruggerle nei lisosomi, gli organelli intracellulari che degradano e riciclano i rifiuti.
“Senza l’autofagia, si verifica un effetto a cascata che porta alla morte cellulare”, ha affermato Juliane Cruz Campos che ha sviluppato parte dello studio descritto in Scientific Reports durante il suo dottorato di ricerca. Primo autore dell’articolo, Campos è attualmente impegnata nella ricerca post-dottorato sotto la supervisione di Ferreira con una borsa di studio FAPESP.
Esperimento-metodo
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 la condizione 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 degli 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 e, allo stesso tempo, l’esercizio ha migliorato le proprietà di contrattilità del tessuto muscolare“, ha affermato Campos.
“L’ esercizio fisico è uno stress transitorio che lascia una memoria nell’organismo, in questo caso attraverso il sistema autofagico“, ha spiegato Ferreira.
Verifica teorica
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 ridotto al silenzio 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.
“I test hanno mostrato una minore forza muscolare negli animali di controllo trattati con il farmaco rispetto al gruppo non trattato.La clorochina non ha avuto effetti sui muscoli dei ratti con lesione del nervo sciatico, dimostrando che l’inibizione dell’autofagia è critica per la disfunzione muscolare causata dalla mancanza di stimolo “, ha detto Ferreira.
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. Ciò faciliterà lo sviluppo di nuovi farmaci e interventi non farmacologici in grado di minimizzare o invertire un problema sempre più grave nelle società contemporanee, cioè la debolezza muscolare e l’atrofia dovuta alla mancanza di movimento, soprattutto tra gli anziani.
“Se siamo in grado di identificare una molecola che mantiene in modo selettivo il sistema autofagico in allerta, in modo simile a quanto accade durante l’esercizio fisico, potremmo essere in grado di sviluppare un farmaco che può essere somministrato a persone con disfunzione muscolare a causa di una mancanza di stimolo , come i pazienti con gli arti immobilizzati, le persone costrette a letto per lunghi periodi e persino i pazienti con malattie muscolari [degenerative] “, ha detto Ferreira.
Fonte: Nature
