Sport e Salute: Ruolo dell’Epigenetica Muscolare

Introduzione

È oggi dimostrato che l'esercizio fisico ha un impatto sull'epigenetica muscolare.

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Si osservano specifici cambiamenti nell'espressione genica, che partecipano al rimodellamento e al potenziamento del tessuto contrattile.

In questo articolo cercheremo di capire meglio come queste nuove scoperte possono risultare utili per raggiungere migliori risultati in allenamento o a scopo salutistico.

Generalità

L'attività motoria regolare ha un ruolo protettivo nei confronti di vari disturbi, come: obesità, malattie cardiovascolari, diabete di tipo 2, cancro e varie condizioni neurologiche; ciò si ripercuote positivamente anche sul rischio complessivo di mortalità.

Gli effetti benefici dell'allenamento vengono principalmente modulati dagli adattamenti del tessuto muscolare scheletrico. Questi includono cambiamenti nell'espressione dei geni che controllano l'utilizzo dei substrati e l'efficienza metabolica dello stesso distretto.

Inoltre, sappiamo verificarsi anche diversi effetti sistemici che impattano sull'omeostasi di tutto il corpo, innescando il rilascio di fattori che dal muscolo segnalano a tessuti distali come cervello, fegato e tessuto adiposo.

Ma quali sono i meccanismi che regolano tali effetti?

Ruolo degli Enhancer

Gli studi di associazione a livello di genoma – genome-wide association studies (GWAS) – hanno identificato migliaia di varianti genetiche associate a tratti e malattie umani.

La stragrande maggioranza di queste si trova in regioni del DNA non codificanti, che si sovrappongono a sequenze dette enhancer o intensificatori.

Si tratta di corti segmenti di DNA (50-1500 bp) che hanno la capacità di legarsi a specifiche proteine (attivatori o fattori di trascrizione) per aumentare il potenziale di trascrizione verso un particolare gene. Sono cis-agenti che si possono localizzare fino a 1 Mbp (1.000.000 bp) di distanza dal gene

Oggi se ne conoscono più di 1,5 milioni, su centinaia di linee cellulari umane, dimostrando che la loro attività è altamente dinamica. Pertanto, la loro mappatura nei diversi tessuti o in diverse condizioni fisiologiche può chiarire i meccanismi con i quali le varianti genetiche associate a certe malattie regolano i cambiamenti fenotipici e predispongono alla patologia stessa.

È quindi ipotizzabile che l'allenamento influisca sull'attività degli intensificatori nel muscolo scheletrico e che questo processo contribuisca all'effetto benefico dell'esercizio sulla salute umana.

Studio Sperimentale

Quanto riporteremo è tratto da uno studio intitolato "Epigenetic rewiring of skeletal muscle enhancers after exercise training supports a role in whole-body function and human health" (2021) – Kristine Williams, Germán D. Carrasquilla, Lars Roed Ingerslev, Mette Yde Hochreuter, Svenja Hansson, Nicolas J.Pillon, Ida Donkin, Soetkin Versteyhe, Juleen R. Zierath, Tuomas O. Kilpeläinen, Romain Barrès.

Obbiettivi

L'obbiettivo dello studio è di verificare se l'allenamento di resistenza possa effettivamente rimodellare l'attività degli enhancer genici nel muscolo scheletrico, e che questo rimodellamento contribuisca agli effetti benefici dello stesso sulla salute umana.

Metodi

Studiando i cambiamenti nelle modificazioni dell'istone, è stata creata una mappatura delle posizioni e le attività nell'intero genoma degli intensificatori, utilizzando delle biopsie muscolari scheletriche raccolte in giovani uomini sedentari prima e dopo 6 settimane di esercizio motorio di endurance.

Risultati

È stato identificato un ampio rimodellamento delle attività degli intensificatori dopo l'esercizio fisico, con un ampio sottoinsieme di questi situati in prossimità dei geni regolati trascrizionalmente.

Sovrapponendo la posizione degli intensificatori con le varianti genetiche, si può constatare una congruenza di quelle associate a malattia con gli intensificatori rimodellati dall'esercizio.

I dati forniscono prove di un effettivo legame funzionale tra il ricablaggio epigenetico degli enhancer nel controllo della loro attività post-esercizio e la modulazione del rischio di malattia negli esseri umani.

Conclusioni

In conclusione, lo studio è riuscito a dimostrare il meccanismo benefico primario dell'attività motoria sulla salute generale. Per alcuni lettori questo risultato potrà sembrare quasi scontato, ma non lo è affatto.

L'esito ha infatti permesso di comprendere finalmente che la "base di partenza" per qualsiasi adattamento fisiologico indotto dallo sport è la modifica epigenetica dei geni muscolari.

È quindi dal tessuto contrattile che inizia questa metamorfosi, lasciando ipotizzare che maggiore sia l'impegno muscolare complessivo, più elevate dovrebbero essere le risposte globali dell'organismo.

Ciò dona ancora più enfasi alla vastità dello stimolo, inteso come distretti implicati nel gesto, e al carico allenante, intenso nella sua globalità (intensità, volume e densità).