La connessione tra esercizio fisico e infiammazione ha affascinato l’immaginazione dei ricercatori sin da quando uno studio dell’inizio del XX secolo ha mostrato un picco di globuli bianchi nel sangue dei maratoneti di Boston dopo la gara.
Ora, un nuovo studio della Harvard Medical School pubblicato il 3 novembre nel Immunologia scientifica può offrire una spiegazione molecolare dietro questa osservazione vecchia di un secolo.
Lo studio, condotto sui topi, suggerisce che gli effetti benefici dell’esercizio fisico potrebbero essere guidati, almeno in parte, dal sistema immunitario. Dimostra che l’infiammazione muscolare causata dallo sforzo mobilita le cellule T che contrastano l’infiammazione, o Treg, che migliorano la capacità dei muscoli di utilizzare l’energia come combustibile e migliorano la resistenza complessiva dell’esercizio.
Conosciute da tempo per il loro ruolo nel contrastare l’infiammazione aberrante legata alle malattie autoimmuni, le Treg ora emergono anche come attori chiave nelle risposte immunitarie del corpo durante l’esercizio, ha affermato il gruppo di ricerca.
“Il sistema immunitario, e il braccio delle cellule T in particolare, ha un ampio impatto sulla salute dei tessuti che va oltre la protezione contro gli agenti patogeni e il controllo del cancro. Il nostro studio dimostra che il sistema immunitario esercita potenti effetti all’interno del muscolo durante l’esercizio fisico”, ha affermato l’autore dello studio. ricercatrice Diane Mathis, Morton Grove-Rasmussen Professore di Immunologia presso l’Istituto Blavatnik dell’HMS.
I topi non sono esseri umani e i risultati devono essere replicati in ulteriori studi, avvertono i ricercatori. Tuttavia, lo studio rappresenta un passo importante verso il dettaglio dei cambiamenti cellulari e molecolari che si verificano durante l’esercizio fisico e conferiscono benefici alla salute.
Comprendere le basi molecolari dell’esercizio
Proteggere dalle malattie cardiovascolari, ridurre il rischio di diabete, proteggere dalla demenza. Gli effetti salutari dell’esercizio fisico sono ben accertati. Ma esattamente in che modo l’esercizio fisico ci rende sani? La domanda incuriosisce i ricercatori da molto tempo.
Le nuove scoperte arrivano nel contesto di sforzi sempre più intensi per comprendere le basi molecolari degli esercizi. Districare il coinvolgimento del sistema immunitario in questo processo non è che un aspetto di questi sforzi di ricerca.
“Sappiamo da molto tempo che lo sforzo fisico provoca infiammazione, ma non comprendiamo appieno i processi immunitari coinvolti”, ha affermato il primo autore dello studio Kent Langston, ricercatore post-dottorato nel laboratorio Mathis. “Il nostro studio mostra, ad altissima risoluzione, cosa fanno le cellule T nel sito in cui si verifica l’esercizio, nel muscolo.”
La maggior parte delle ricerche precedenti sulla fisiologia dell’esercizio si sono concentrate sul ruolo dei vari ormoni rilasciati durante l’esercizio e sui loro effetti su diversi organi come il cuore e i polmoni. Il nuovo studio svela la cascata immunologica che si svolge all’interno del sito effettivo dello sforzo: il muscolo.
Eroi delle cellule T e cattivi che alimentano l’infiammazione
È noto che l’esercizio fisico causa danni temporanei ai muscoli, scatenando una cascata di risposte infiammatorie. Aumenta l’espressione dei geni che regolano la struttura muscolare, il metabolismo e l’attività dei mitocondri, le minuscole centrali elettriche che alimentano il funzionamento delle cellule. I mitocondri svolgono un ruolo chiave nell’adattamento all’esercizio aiutando le cellule a soddisfare la maggiore richiesta energetica dell’esercizio.
Nel nuovo studio, il team ha analizzato cosa succede nelle cellule prelevate dai muscoli delle zampe posteriori dei topi che correvano una volta su un tapis roulant e degli animali che correvano regolarmente. Quindi, i ricercatori li hanno confrontati con le cellule muscolari ottenute da topi sedentari.
Le cellule muscolari dei topi che correvano sui tapis roulant, una volta o regolarmente, mostravano i classici segni di infiammazione: maggiore attività nei geni che regolano vari processi metabolici e livelli più elevati di sostanze chimiche che promuovono l’infiammazione, compreso l’interferone.
Entrambi i gruppi avevano livelli elevati di cellule Treg nei muscoli. Ulteriori analisi hanno mostrato che in entrambi i gruppi, le Treg hanno ridotto l’infiammazione indotta dall’esercizio. Nessuno di questi cambiamenti è stato osservato nelle cellule muscolari dei topi sedentari.
Tuttavia, i benefici metabolici e prestazionali dell’esercizio erano evidenti solo negli atleti abituali, ovvero nei topi che avevano ripetuto periodi di corsa. In quel gruppo, le Treg non solo hanno attenuato l’infiammazione e il danno muscolare indotti dallo sforzo, ma hanno anche alterato il metabolismo muscolare e le prestazioni muscolari, hanno dimostrato gli esperimenti. Questa scoperta è in linea con osservazioni consolidate negli esseri umani secondo cui un singolo periodo di esercizio non porta a miglioramenti significativi nelle prestazioni e che è necessaria un’attività regolare nel tempo per produrre benefici.
Ulteriori analisi hanno confermato che le Treg erano, effettivamente, responsabili dei benefici più ampi osservati negli utenti abituali. Gli animali privi di Treg presentavano un’infiammazione muscolare sfrenata, caratterizzata dal rapido accumulo di cellule che promuovono l’infiammazione nei muscoli delle zampe posteriori. Le loro cellule muscolari avevano anche mitocondri sorprendentemente gonfi, un segno di anomalia metabolica.
Ancora più importante, gli animali privi di Treg non si sono adattati alle crescenti richieste di esercizio nel tempo come facevano i topi con Treg intatte. Non hanno tratto gli stessi benefici per tutto il corpo dall’esercizio e avevano una capacità aerobica ridotta.
I muscoli di questi animali contenevano anche quantità eccessive di interferone, un noto fattore di infiammazione. Ulteriori analisi hanno rivelato che l’interferone agisce direttamente sulle fibre muscolari per alterare la funzione mitocondriale e limitare la produzione di energia. Il blocco dell’interferone ha prevenuto anomalie metaboliche e migliorato la capacità aerobica nei topi privi di Treg.
“Il cattivo qui è l’interferone”, ha detto Langston. “In assenza di Treg guardiani per contrastarlo, l’interferone ha continuato a causare danni incontrollati.”
È noto che l’interferone promuove l’infiammazione cronica, un processo che è alla base di molte malattie croniche e condizioni legate all’età ed è diventato un obiettivo allettante per le terapie volte a ridurre l’infiammazione. Le Treg hanno anche catturato l’attenzione degli scienziati e dell’industria come trattamenti per una serie di condizioni immunologiche caratterizzate da infiammazioni anomale.
I risultati dello studio forniscono uno sguardo sui meccanismi interni cellulari dietro gli effetti antinfiammatori dell’esercizio fisico e sottolineano la sua importanza nello sfruttare le difese immunitarie del corpo, hanno detto i ricercatori.
Sono in corso sforzi per progettare interventi mirati alle Treg nel contesto di specifiche malattie immunomediate. E mentre le condizioni immunologiche guidate da un’infiammazione aberrante richiedono terapie attentamente calibrate, l’esercizio fisico è ancora un altro modo per contrastare l’infiammazione, hanno detto i ricercatori.
“La nostra ricerca suggerisce che con l’esercizio fisico abbiamo un modo naturale per potenziare le risposte immunitarie del corpo per ridurre l’infiammazione”, ha detto Mathis. “Abbiamo osservato solo i muscoli, ma è possibile che l’esercizio aumenti l’attività delle Treg anche in altre parti del corpo.”
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
