Questa presentazione tratta della connessione tra muscolo e organismo mediata da particolari ormoni detti miochine che controllano l’attività di vari organi e sistemi e che sono influenzati dall’esercizio fisico.

L’attività fisica riduce il rischio di molte patologie de è considerata prescrivibile come una terapia per i disordini metabolici quali ipertensione, obesità, diabete, per la demenza e le patologie dell’umore, per la riduzione del rischio CV e per il cancro. Negli ultimi 20 anni è stato scoperto come il muscolo funzioni da organo endocrino secernendo oltre 650 sostanze, tra peptidi, mRna, microRna e peptidi e acidi nucleici mitocondriali. Attualmente abbiamo identificato circa il 5% di queste sostanze che chiamiamo miochine.

La prima sostanza identificata nel 2000 prodotta e rilasciata dal muscolo scheletrico è stata l’IL6. Le interleuchine sono proteine che inizialmente devono il loro nome per l’effetto sul sistema immunitario. Negli anni successivi è stato riscontrato un effetto della IL6 sul metabolismo di molteplici organi, identificandolo come fattore indotto dall’esercizio fisico. La IL-6 è stata studiata principalmente come regolatore del metabolismo dei lipidi e del glucidi, ma ha un ruolo nella miogenesi come fattore anabolico: la soppressione del gene IL6 porta ad inadeguata crescita muscolare. Assieme al LIF (Leukemia inhibitory factor), prodotto dai miociti in coltura stimolati elettricamente, stimola la replicazione delle cellule satelliti muscolari (SC) e assieme a IL6 attiva il complesso mTORC1 in modo dose dipendente e tempo dipendente. L’esercizio pertanto sembra aumentare la sensibilità all’IL6 dei tessuti. L’IL6 aumenta sia l’uptake basale di glucosio sia l’espressione del recettore GLUT4 di membrana.

La miostatina è stato il primo fattore muscolare identificato a classificarsi come miochina. La miostatina è un membro della famiglia del TGFβ e regola negativamente la massa muscolare. Animali knockout per la miostatina mostrano un aumento della CSA cross sectional area delle fibre muscolari e nel numero delle fibre muscolari ma questa massa muscolare ipertrofica non produce più forza. La Decorina è stata identificata come miochina indotta dall’esercizio che antagonista della miostatina. Livelli circolanti di Decorina sono elevati in risposta all’esercizio fisico, mentre i livelli di miostatina si riducono con l’esercizio fisico.

Anche il BDNF è secreto dal muscolo scheletrico ma non rilasciato nella circolazione. Ha pertanto un effetto autocrino e paracrino ma non endocrino. Il BDNF è stato identificato come miochina capace di aumentare la attivazione dell’AMPK e quindi la ossidazione lipidica e glucidica

 

Evidenze si accumulano che l’esercizio fisico abbia effetto benefico sulla funzione cognitiva e sulla funzione cerebrale globale. L’esercizio fisico riduce il rischio di demenza e migliora l’outcome del paziente demente. Inoltre l’esercizio fisico riduce lo stress, l’ansia e la depressione.

Altri studi dimostrano un effetto positivo dell’allenamento su memoria, apprendimento, funzioni esecutive, linguaggio e tempi di reazione, risultati accademici nei bambini e intelligenza negli adolescenti. Inoltre l’esercizio ha un effetto benefico su sonno, appetito e umore.

La struttura cerebrale che più benefica dell’esercizio fisico è l’ippocampo. Studi su roditori e su umani hanno dimostrato che l’allenamento aumenta il flusso cerebrale ippocampale nonché il volume complessivo dell’ippocampo. In particolare è stata notata una neurogenesi a livello del giro dentato e un aumento della plasticità sinaptica.

Oltre al BDNF muscolare che non entra in circolo esistono molti altri peptidi e mRna di segnale che sembrano avere un ruolo protettivo a livello neurologico centrale. Lo stesso BDNF viene prodotto a a livello cerebrale durante una sessione di allenamento: dopo 3 mesi di esercizio aerobico l’ippocampo aumentava di volume del 12% nei volontari sani e del 16% nei volontari schizofrenici.

Anche la Cathepsina B e l’ Irisina sono in grado di attraversare la barriera ematoencefalica e aumentare localmente il BDNF. La Cathepsina B (CTSB) aumenta con l’esercizio fisico e stimola la secrezione del BDNF cerebrale. Topi con knockout oer CTSB erano resistenti all’aumento di BDNF indotto dall’esercizio e non mostravano modificazioni dell’ Ippocampo né miglioramenti nell’apprendimento.

L’ Irisina è una miochina estremamente interessante di cui tratteremo nel secondo livello, dipendente dal PGC-1α induce passaggio del tessuto adiposo bianco a tessuto adiposo bruno e sembra essere implicata nell’aumento di BDNF.

Elevati livelli circolanti di IL6 (sedentari) si accompagnano ad esempio a Obesità e IDDM2 (anche a Polimialgia Reumatica, una patologia infiammatoria). Tuttavia l’IL6 quando silenziata (Knockout mice) porta ad insulino resistenza. Altri studi sui roditori mostrano che negli obesi la IL6 aumenta la proliferazione delle isole alfa pancreatiche (glucagone e GLP1) e quindi aumento della glicemia.

Sembra quindi che l’IL6 abbia un comportamento come l’insulina con elevati livelli circolanti costitutivi che portano ad una desensibilizzazione periferica.

 

 

Mai Charlotte Krogh Severinsen et al: Muscle Organ Crosstalks: the emerging roles of Myokines ORCiD mumer 0000-0001-8626-0687