Ruolo dell’esercizio fisico sulla neurogenesi

Il seguente lavoro, realizzato da Raffaella Adami e Daniele Bottai, è stato pubblicato sul Journal of Neuroscience Research.
La traduzione italiana è ad opera di Daniele Bottai.

Questo studio descrive gli effetti dell’immobilità sulle cellule staminali e indaga su quali siano i fattori che potrebbero essere usati per controbilanciare gli effetti della mancanza di movimento che si riscontra in persone affette da SMA.

Introduzione

Quando Giovenale scrisse “Orandum est ut sit mens sana in corpore sano” (Satire, X, 356) non avrebbe potuto immaginare quale impatto ciò avrebbe avuto sulla vita delle persone. Egli in realtà intendeva “Dobbiamo pregare che ci sia una mente sana in un corpo sano”, ma il significato è stato completamente cambiato quando la seconda parte della frase, “Mens sana in corpore sano”, è stata estrapolata dal contesto.

Il ruolo positivo di esercizio sia in soggetti sani che patologici è stato recentemente portato alla luce quando è stato dimostrato che i malati di Alzheimer recuperano parte delle loro capacità cognitive dopo un allenamento fisico adeguato [1].

La ricerca sugli animali ha dimostrato che i roditori che corrono su una ruota per qualche settimana consecutiva hanno una neurogenesi aumentata [2, 3]. Nell’ippocampo, questi cambiamenti sembrano essere controllati dall’alterazione del sistema vascolare e dal rilascio di fattori trofici [4]. Berchtold e colleghi hanno dimostrato che vi è un aumento significativo dei livelli di fattore neurotrofico derivante dal cervello (BDNF), un membro della famiglia di neurotrofine, subito dopo l’esercizio (ad un livello quasi doppio rispetto a quello dei topi sedentari) e che ritorna livello basale dopo 3-4 settimane [5].

E’ anche chiaro da questi risultati che l’esercizio fisico esercita effetti benefici sulle funzioni cerebrali, limitandone il deterioramento a causa dell’età o di patologie. E’ ben noto che l’esercizio aerobico sistematico e l’apporto calorico ridotto migliorano la salute e riducono il rischio di molte malattie importanti, come il diabete, l’ictus, il cancro e le malattie cardiovascolari [6]. L’esercizio e il digiuno intermittente inducono risposte simili a organi di mammiferi, quali la mobilitazione di acidi grassi nelle cellule adipose e la produzione di corpi chetonici nel fegato, la produzione di fattori neuroattivi prodotti dal muscolo e l’aumento della sensibilità all’insulina, indicando che attivano vie metaboloche simili.

Poiché esercizio promuove effetti sulla salute del sistema nervoso centrale l’assenza di movimento potrebbe avere un grande effetto negativo sulla neurogenesi, quindi le condizioni che introducono una limitazione della capacità di movimento sono molto probabilmente dannose per le funzioni cerebrali.

Per poter studiare il ruolo della mancanza di movimento che si verifica in patologie come l’atrofia muscolare spinale, altre patologie neurologiche e nella condizione a cui sono sottoposti gli astronauti, sono stati messi a punto vari modelli di immobilità.

E’ noto che le missioni spaziali prolungate e il prolungato riposo a letto (e anche la sedia a rotelle) inducono alterazioni funzionali in vari meccanismi del corpo umano, compresi cambiamenti della funzione muscolare [7].

Sono stati condotti studi degli effetti della assenza di gravità sui muscoli sul biosatellite Cosmos-60S nei primi anni 1970 e questi hanno dimostrato che il peso del muscolo soleo diminuiva significativamente rispetto ai controlli rimasti sulla terra, mentre il gastrocnemio, il quadricipite e il bicipite hanno mostrato una perdita di peso statisticamente non significativa.

Questi modelli, anche se esposti alle stesse condizioni di gravità come gli astronauti, presentano alcune limitazioni. Le più importante di queste sono i costi, il fatto che i tempi degli esperimenti deve concordare con i programmi dei membri dell’equipaggio e l’impossibilità di introdurre modifiche nei protocolli, compresa la durata dell’esperimento. Inoltre, nelle stazioni spaziali non possono essere variati il ​​numero di esperimenti e il numero di animali utilizzati.

A tale scopo è stato messo a punto un modello animale che permette (a terra) di simulare l’assenza di gravità ed in generale l’assenza di movimento. Tale modello è chiamato scarico degli arti posteriori o sospensione[8, 9].

Molti dei cambiamenti fisiologici osservati durante i voli spaziali, inclusi ma non limitati alla atrofia muscolare [10], alla struttura e composizione ossea, del sistema immunitario [11] sono rilevabili nel modello di sospensione.

Per quel che invece riguarda i modelli umani, oltre agli studi condotti su astronauti, solo tre modelli terrestri sono stati sviluppati per gli esseri umani: il riposo a letto, l’immersione in acqua e l’immersione secca.

Correlazione tra l’attività muscolare ridotta la neurogenesi e le capacità cognitive

Come già accennato, è ben noto che la permanenza nello spazio induce atrofia del muscolo nel mammifero, in particolare quelli con uno sforzo antigravitario. La microgravità (bassa forza di gravità) è un evento stressante che provoca l’atrofia muscolare, l’osteoporosi, l’alterazione del sistema immunitario e i cambiamenti nella distribuzione dei fluidi del corpo. Ci sono, inoltre, altri effetti quali cambiamenti del metabolismo, della motilità cellulare e della morfologia, del citoscheletro, della proliferazione e dell’apoptosi [12]. È particolarmente significativo il fatto che l’atrofia abbia un effetto più forte su muscoli di tipo lento che su quelli di tipo veloce e più sui muscoli estensori (antigravitari) che sui flessori [13, 14]. Alcune di queste alterazioni, potrebbero cambiare le caratteristiche neurogeniche delle nicchie in cui sono localizzate le cellule staminali.

Molto probabilmente le alterazioni nelle caratteristiche fisiologiche sono legate a cambiamenti dell’espressione genica. Santucci e colleghi [15] hanno studiato le variazioni di espressione genica e proteica in topi esposti per tre mesi a un ambiente di microgravità. Hanno riferito cambiamenti in molti processi biologici nel cervello del topo ovvero osservato un aumento dell’espressione di geni legati a processi metabolici, alla risposta immunitaria e alla risposta infiammatoria. Essi hanno inoltre rilevato un riduzione dell’espressione di geni per altri processi metabolici e catabolici.

Effetti di inattività muscolare sul sistema nervoso centrale

In un recente lavoro Naumenko e colleghi [16] hanno dimostrato che nessuna alterazione dell’espressione di BDNF era presente in topi che avevano subito l’esposizione a microgravità per 30 giorni. Un altro aspetto importante è che il numero di cellule del giro dentato dell’ippocampo che si dividono è significativamente più bassa negli animali il cui allenamento fisico è stato interrotto rispetto agli animali non sottoposti a tale condizione [17].

Questi risultati indicano che il sistema nervoso dei topi adulti risponde alla riduzione della gravità o alla riduzione dell’attività motoria con una variazione di espressione genica nella maggior parte delle sue cellule. D’altra parte, è stato dimostrato alcuni anni fa che la sospensione induce cambiamenti nella neurogenesi in vivo in ratti, alterando la proliferazione della zona sotto ventricolare e dell’espressione di geni coinvolti nella proliferazione delle cellule della zona sotto ventricolare [18].

Effetti regolatori di BDNF

Durante l’attività fisica il BDNF è sintetizzato in quantità rilevanti dal muscolo e dal cervello; inoltre è ben noto che il BDNF sia una proteina fondamentale per regolare il mantenimento, la crescita e la sopravvivenza dei neuroni [19], per l’apprendimento e la memoria [19], e per il controllo del peso corporeo e l’omeostasi energetica [20]. Inoltre, il ruolo svolto da BDNF è differente durante lo sviluppo rispetto all’età adulta [21], e la barriera ematoencefalica è permeabile ad esso in entrambe le direzioni [22].

Negli esseri umani e nei topi, sia a riposo e durante l’esercizio fisico, il cervello contribuisce 70-80% del circolante BDNF; esercizio aumenta il livello di circolante di BDNF da due a tre volte [23] e sia il cervello e muscoli contribuiscono a questo fenomeno.

L’aumento dei livelli circolanti di BDNF hanno un numero di effetti principali, uno dei quali è che i livelli plasmatici di BDNF aumenta notevolmente dopo l’esercizio cronico [24] e questo promuove la neurogenesi influenzando la proliferazione il differenziamento e la sopravvivenza sia in vivo che in vitro delle cellule staminali neurali [25, 26].

Conclusioni

Presi nel loro insieme, questi dati indicano che la mancanza di movimento potrebbe indurre una riduzione circolante di BDNF e conseguentemente indurre una riduzione della proliferazione o della maturazione delle cellule di alcune aree neurogeniche. Un’eccellente lavoro [27] descrive uno studio eseguito sullo Space Shuttle Discovery, in cui è stato dimostrato che l’esposizione di cellule staminali embrionali di topo alla microgravità riduce la loro capacità di differenziare suggerendo che la gravità terrestre è importante per i normali processi differenziativi.

Questi risultati indicano che la mancanza di movimento potrebbe avere effetti importanti sulla neurogenesi, con implicazioni per le capacità cognitive di persone costrette a subire una riduzione della loro attività fisica.

Prospettive future

Sia gli astronauti che i pazienti affetti da patologie che limitano movimento affrontano i medesimi fattori di rischio per quanto riguarda le prestazioni del cervello e/o del muscolo. Poiché le terapie di supporto aumentano le possibilità di sopravvivenza di molti pazienti con capacità di movimento limitate e poiché nel futuro astronauti potrebbero rimanere nello spazio per lunghi periodi di tempo, entrambi questi gruppi rischiano di essere soggetti agli effetti della mancanza di movimento con conseguenze sia muscolari che cognitive.

Daniele Bottai, Ph. D.

University of Milan

Department of Health Science

San Paolo Hospital, Milan

Bibliography

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  27. Blaber, E.A., et al., 2015 Stem Cells Dev, 24: 2605-21.

Uova solidali ASAMSI

Anche quest’anno sono disponibili le uova pasquali di ASAMSI. Grazie a questa iniziativa, che quest’anno festeggia il quarto anno, sarà possibile contribuire ai progetti che l’Associazione intende perseguire nel corso dell’anno. Le uova sono disponibili in diversi punti vendita di Foggia: – Claudio Russo Fotografo, C.so Garibaldi, 51 (tel. 0881/200879 oppure 347.6641562) – Fast Food … Leggi tutto

Il sistema vascolare può giocare un ruolo fondamentale nella SMA

Per la prima volta, alcuni scienziati hanno dimostrato che un insufficiente apporto di sangue può contribuire a danneggiare i motoneuroni nell’atrofia muscolare spinale (SMA), una scoperta che potenzialmente apre una nuova strada nella ricerca per combattere la malattia. Lo studio, intitolato “difetti vascolari e ipossia del midollo spinale nell’atrofia muscolare spinale”, è stato pubblicato sulla rivista “Annals of Neurology”.

Il ruolo che il sistema cardiovascolare e i vasi sanguigni, in particolare, svolgono nella patogenesi della SMA è del tutto estraneo nell’ambito della ricerca; tuttavia, difetti cardiaci sono stati riscontrati sia in pazienti affetti da SMA che in modelli animali e inoltre sono stati riscontrati disgregazioni e difetti nelle reti capillari dei muscoli scheletrici in cavie affette da SMA.

Il team, guidato dal professor Simon Parson, cattedratico di Anatomia presso l’Università di Aberdeen, insieme ad alcuni colleghi di Edimburgo, Oxford e dello University College di Londra, ha verificato se alcuni difetti associati alla vascolarizzazione potessero giocare un ruolo importante nella patologia dei motoneuroni SMA. I risultati hanno dimostrato che il letto capillare nel muscolo e nel midollo spinale di cavie SMA presintomatiche era normale, ma non corrispondente allo sviluppo post-nascita della cucciolata di controllo. Inoltre, secondo i ricercatori, “durante l’ultimo punto di controllo su cavia SMA sintomatica, l’estensione dell’architettura vascolare in due cavie SMA corrispondeva solo al 50% di quella riscontrata negli animali di controllo.” Il team ha anche analizzato biopsie sui muscoli scheletrici effettuate su pazienti umani, confermando una simile riduzione della vascolarizzazione nei casi di SMA grave. I risultati, scrivono gli autori, dimostrano che “i difetti vascolari sono una caratteristica importante delle forme gravi di SMA, presenti sia in pazienti umani che in modelli di topo, e si traducono in ipossia funzionale dei motoneuroni. Ne consegue che lo sviluppo vascolare anomalo e l’ipossia risultante possono contribuire alla patogenesi della SMA.”

Il team ha sottolineato l’importanza della ricerca che si estende oltre il sistema nervoso per includere il sistema vascolare. “La SMA si presenta come una malattia del motoneurone, così la ricerca e i trattamenti si sono focalizzati principalmente attorno alla protezione delle cellule nervose motorie. Ma abbiamo dimostrato che nella SMA i vasi sanguigni che scorrono naturalmente attraverso ogni struttura del corpo sono anch’essi colpiti gravemente. E’ importante sottolineare che questo si traduce in una ridotta fornitura di ossigeno al corpo (ipossia), comprese le cellule nervose motorie che muoiono nel contesto della SMA. Questa nuova informazione ci fornisce un nuovo percorso per la ricerca e lo sviluppo di potenziali terapie per questa devastante malattia,” ha affermato il Prof. Parson in un recente comunicato stampa.

Traduzione a cura di Cristiano Vaghi per ASAMSI

Fonte: smanewstoday.com

Biglietti vincenti pesca benefica 2016

Lo spettacolo di cabaret tenutosi il 28 febbraio 2016 presso il teatro di Santa Rita di Roma ha avuto uno straordinario successo. Davanti a più di 250 spettatori, i comici Dani Bra e Jack hanno presentato un’esilarante spettacolo con la partecipazione straordinaria dei comici dello Zelig Lab on the Road. Si ringrazia la fondazione Ricerca Fibrosi Cistica onlus per la sua preziosa collaborazione e partecipazione. Durante la serata sono stati estratti i biglietti vincenti della pesca benefica di ASAMSI. Qui di seguito sono pubblicati i numeri estratti e i relativi premi. Tutti i vincitori saranno contattati telefonicamente dalla segreteria dell’associazione.

Premio

N. biglietto

1.       notebook All in one HP Pavilion x2

07178

2.       smartphone Nokia Lumia 535

07426

3.       week-end per due persone

0579

4.       orologio al quarzo Kramer

07438

5.       orologio al quarzo Kramer

2468

6.       copriletto trapuntato da una piazza Gormiti

07320

7.       borsa per pc portatile

06277

8.       zainetto sportivo SLAM

06373

9.       sbattitore Girmi

06339

10.   spazzolino da denti elettrico Oral-b

0630

11.   tovaglia con ricamo artigianale

0583

12.   borsa in tessuto scozzese

05732

13.   portagioie Carpisa

0913

14.   orsacchiotto di peluche

2475

15.   borsetta da sera nera

4523

16.   borsa rosa con perline

05451

17.   borsa termica

06155

18.   borsa da mare in tela

0828

19.   centro tavola a uncinetto

4566

20.   cuscino decorativo con stampa