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Miochine: cosa sono e a cosa servono?

Alla scoperta delle molecole benefiche del tessuto muscolare

La pratica di una costante attività fisica viene associata spesso a numerosi benefici sia dal punto di vista fisico che psichico. Si sa, un concetto che all’apparenza non dice nulla di nuovo. Eppure, quanti di noi sanno perché? Ad esempio: cosa sono le miochine, le molecole benefiche che i nostri muscoli rilasciano in circolo a seguito dell’esercizio fisico? Quali effetti mediano? Tutti i tipi di esercizi fisici sono in grado di produrre questi vantaggi?

Andiamo a esplorare ciò che il nostro tessuto muscolare nasconde quando è al lavoro.

Tessuto muscolare ed esercizio fisico

Prima di parlare delle miochine, è meglio introdurre brevemente il tessuto muscolare e le modalità con cui agisce. Partiamo col dire che il muscolo scheletrico è tra i tessuti più dinamici e plastici del corpo umano[1]. Con plasticità muscolare si intende la capacità di una fibra muscolare di modificare la propria lunghezza e la struttura in seguito ad uno stimolo motorio, proveniente da un motoneurone. Non solo, in realtà le fibre rispondono diversamente e selettivamente anche in base alla natura dello stimolo. Ad esempio, un attività di tipo aerobico induce l’attivazione delle fibre rosse o “a contrazione lenta”, mentre i classici sollevamenti da bodybuilder attivano le fibre bianche a contrazione rapida[2].

Segnalazione nervosa e rilascio delle miochine

Come fanno le cellule muscolari a interpretare gli stimoli nervosi prodotti da questi esercizi? Per capirlo possiamo paragonare la segnalazione ad una staffetta, la gara di atletica. Infatti il segnale arriverà prima alla giunzione neuro-muscolare, poi verrà rilasciato e captato tramite i recettori posti sulla membrana cellulare della fibra muscolare. Proprio come accade con il passaggio del testimone, dal recettore partirà un’ulteriore segnalazione con determinati effetti.

In particolare, il recettore per la rianodina avvia il rilascio dello ione calcio nel citosol, dove può esercitare varie funzioni regolative[3]. Infatti, oltre ad essere direttamente coinvolto nel meccanismo della contrazione muscolare, il calcio attiva le proteine chinasi e fosfatasi, enzimi che modificano lo stato di fosforilazione di altre proteine tra cui i fattori trascrizionali[2].

Alcuni fattori trascrizionali sono come dei direttori d’orchestra. Tramite la loro azione controllano i livelli di espressione di molte altre molecole, regolando quindi svariati processi. Ecco, uno di questi è il PGC-1α.

miochine
Produzione delle miochine ed effetti (via Journal of Experimental Biology).

Il PGC-1α induce l’espressione di molte miochine[4]. Come un organo endocrino rilascia un ormone in circolo, il tessuto muscolare è in grado di produrre e secernere queste proteine dagli effetti benefici. Ovviamente non vengono prodotte in continuazione. La secrezione di questi peptidi è di fatto strettamente associata alla contrazione muscolare, e quindi all’esercizio fisico[5].

Andiamo ad elencarne alcune tra le più importanti:

  • Interleuchina-6
  • Interleuchina-15
  • Miostatina
  • Irisina
  • Decorina
  • BDNF
  • Acido β-amminoisobutirrico

L’esistenza di queste molecole ha permesso di comprendere come il muscolo sia in grado di comunicare con altri tessuti come il fegato, il cervello e le ossa[5]. Vediamo come ci sono utili le miochine nella vita di tutti i giorni e quali sono gli effetti benefici che ignoriamo.

Interleuchina-6 (IL-6): la miochina tuttofare

L’interleuchina-6 è una citochina con attività pleiotropica, ossia avvia una gran gamma di processi anche con effetti opposti tra di loro. Infatti, è in grado di variare la propria azione in base al legame col suo recettore e alla segnalazione che ne consegue[6]. Nel muscolo segnala attraverso la coppia recettoriale Gp130/IL-6R,attivando gli enzimi AMPK e fosfatidilinositolo 3-chinasi, e tramite questo signalling media processi contro l’infiammazione[2].

Leggi anche: Infiammazione: caratteristiche, segni ed eventi

L’interleuchina-6 è nota soprattutto come una citochina infiammatoria, ma non è sempre così. Infatti, i suoi effetti dipendono molto dalla sua concentrazione, seguendo un andamento detto di ormesi, secondo il quale a basse dosi una sostanza o molecola ha effetti benefici mentre ad alte concentrazione ha un effetto opposto[6].
Tra gli altri effetti dell’IL-6 ci sarà un maggior assorbimento del glucosio in circolo e la mobilitazione di glicogeno epatico. In più attiva la lipolisi del tessuto adiposo, aiutando il dimagrimento, e contrasta la resistenza all’insulina[2].

BDNF contro le malattie neurodegenerative

BDNF sta per Brain-derived neutrophic factor. Questa proteina è un fattore rilasciato dall’ipotalamo e conosciuto come un elemento chiave per lo sviluppo neurale[5]. Bene, ma qual è il nesso con le malattie neurodegenerative? Sembra, da recenti studi, che l’aumento di BDNF in circolo dopo l’attività di tipo aerobico riduca di molto la formazione delle placche β-amiloidi. Quando le proteine si trovano in questa conformazione sono molto stabili e difficili da degradare, per cui un loro accumulo sfocia in patologie come il morbo di Alzheimer[7]. Ebbene, l’esercizio fisico riesce a ridurre la formazione di queste placche tramite il rilascio di BDNF.

Leggi anche: Morbo di Alzheimer: cause, sintomi e cure

Miochine contro la depressione

Avresti mai detto che il buon umore possa dipendere da un amminoacido? Beh, sembra che lo stato depressivo sia indotto da meccanismi che causano una ridotta biodisponibilità di triptofano. Non a caso ne dipende anche la sintesi della serotonina.

Come fa il triptofano ad influenzare il nostro umore? Per scoprirlo occorre prestare attenzione al suo metabolismo. Il 95% di questo amminoacido viene normalmente impiegato e convertito in chinurenina per produrre NAD+. Questo metabolita sembra proprio essere il responsabile dello stato depressivo, poiché è in grado di oltrepassare la barriera emato-encefalica (BEE) e di indurre disturbi dell’umore e dell’apprendimento.

Tra le altre cose che abbiamo visto, il PGC-1α e le miochine prodotte in seguito ad un esercizio fisico determinano un aumento di KAT (chinurenina aminotrasferasi), un enzima in grado di convertire la chinurenina in acido chinurenico. La differenza tra i due? L’acido non riesce a passare la BEE e quindi non media gli stessi effetti patogenici[8].

Conclusioni

Il tessuto muscolare risulta essere una vera e propria “fabbrica” di molecole del benessere. Infatti il rilascio delle miochine in seguito ad attività fisica apporta una vasta gamma di vantaggi, come il dimagrimento e il contrasto della depressione. Sembra proprio che in queste proteine ci sia una chiave per la salute e per il buon umore, sta a noi decidere se approfittarne.

Referenze

  1. Frontera, Ochala. Skeletal Muscle: a brief review of structure and function. Calcif Tissue Int 96, 183-195 (2015)
  2. Schnyder et al. Skeletal muscle as an endocrine organ: PGC-1α, myokines and exercise. Bone vol.80 (2015)
  3. Berchtold et al. Calcium ion in skeletal muscle: its crucial role formuscle function, plasticity, and disease. Physiol Rev. 2000 Jul;80(3):1215-65.
  4. Mormeneo et al. PGC-1α induces mitochondrial and myokine trascriptional programs and lipid droplet and glycogen accumulation in cultured human skeletal muscle cells. PLos One. 2012;7 (1):e29985.
  5. Huh, J. The role of exercise-induced myokines in regulating metabolism. Arch. Pharm. Res. 41, 14-29 (2018)
  6. Muñoz-Canoves et al. Interleukin-6 myokine signaling in skeletal muscle: a double-edged sword?. FEBS J. 2013;280(17):4131-4148.
  7. Edward et al. Amyloid diseases: Abnormal protein aggregation in neurodegeneration. Proceedings of the National Academy of Sciences Aug 1999, 96 (18) 9989-9990.
  8. Joinsten et al. Exercise and the Kynurenine pathway: current state ok knowledge and results from a randomized cross-over study comparing acute effects of endurance and resistance training. Exerc Immunol Rev. 2020;26:24-42. PMID: 321393553
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