Esercizio fisico-immagine: con l’avanzare dell’età, livelli più elevati di DEAF1 causano l’accumulo di proteine danneggiate nelle cellule muscolari, con conseguente invecchiamento e debolezza muscolare. L’esercizio fisico mantiene sani i muscoli invecchiati abbassando i livelli di DEAF1 e ripristinando l’equilibrio nella crescita e nella riparazione muscolare. Crediti: Duke-NUS Medical School
Gli scienziati della Duke-NUS Medical School hanno scoperto come l’esercizio fisico aiuta i muscoli invecchiati a recuperare la capacità di autoripararsi, facendo luce sul motivo per cui l’attività fisica rimane uno dei modi più efficaci per preservare forza e mobilità in età avanzata.
In collaborazione con i collaboratori del Singapore General Hospital e della Cardiff University, il team ha scoperto che l’esercizio fisico aiuta a ripristinare un equilibrio critico nelle cellule muscolari che si altera con l’età.
I loro risultati, pubblicati sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences, offrono nuove prospettive sui processi biologici che determinano l’invecchiamento muscolare e potrebbero orientare future strategie per prevenire la perdita di massa muscolare legata all’età.
Muscoli forti e sani sono essenziali per il movimento, il metabolismo e la vitalità generale. Dalla mezza età in poi, la funzionalità muscolare diminuisce gradualmente, aumentando il rischio di cadute e fratture, rallentando il recupero da malattie o infortuni e rendendo più difficile la regolazione della glicemia.
Gli effetti si estendono oltre i singoli individui, aumentando il carico di lavoro per chi si prende cura di loro e i costi dell’assistenza sanitaria. Nelle società che invecchiano come Singapore, preservare la salute muscolare è fondamentale per preservare l’indipendenza e la qualità della vita.
Il ruolo di mTORC1 e DEAF1 nell’invecchiamento
Al centro della salute muscolare c’è un percorso di crescita noto come mTORC1, che regola la produzione di proteine e il mantenimento del tessuto muscolare. Con l’invecchiamento dei muscoli, questo percorso può diventare iperattivo, dando priorità alla produzione di nuove proteine e rallentando la rimozione di quelle danneggiate. L’accumulo di queste proteine danneggiate sottopone le cellule muscolari a stress, contribuendo al loro graduale indebolimento. Finora, non era chiaro cosa scatenasse questo squilibrio.
I ricercatori hanno identificato un gene chiamato DEAF1 come fattore chiave dello squilibrio proteico nei muscoli che invecchiano. Hanno scoperto che l’aumento dei livelli di DEAF1 nei muscoli che invecchiano spinge il regolatore della crescita mTORC1 a un livello eccessivo, interrompendo il normale turnover proteico e accelerando il declino muscolare.
DEAF1 è solitamente tenuta sotto controllo da un gruppo di proteine regolatrici chiamate FOXO. Tuttavia, l’attività di FOXO diminuisce con l’età, consentendo a DEAF1 di aumentare in modo incontrollato. Questa perdita di controllo sembra spostare l’equilibrio dalla riparazione muscolare al deterioramento.
Come l’esercizio fisico ripristina l’equilibrio muscolare
È importante sottolineare che lo studio ha dimostrato che l’esercizio fisico può invertire questo squilibrio, ma solo se questo sistema regolatore rimane reattivo.
Il Professore associato Tang Hong-Wen del Cancer and Stem Cell Biology Program della Duke-NUS, autore principale dello studio, ha affermato: “L’esercizio fisico può invertire questo processo, correggendo lo squilibrio. L’attività fisica attiva alcune proteine che abbassano i livelli di DEAF1, riportando in equilibrio il percorso di crescita. Questo permette ai muscoli invecchiati di eliminare le proteine danneggiate, di ricostruirsi correttamente e di rimanere più forti e resilienti“.
Tuttavia, i ricercatori hanno anche scoperto che quando i livelli di DEAF1 rimangono troppo alti o l’attività di FOXO è gravemente ridotta, come può accadere nei muscoli più anziani, l’esercizio fisico da solo potrebbe non ripristinare completamente la riparazione muscolare. Questo aiuta a spiegare perché alcuni anziani potrebbero non vedere appieno i benefici dell’esercizio fisico rispetto ad altri e sottolinea l’importanza di comprendere la biologia muscolare insieme a interventi sullo stile di vita.
Validazione sperimentale e implicazioni più ampie
Per convalidare i loro risultati, il team ha condotto esperimenti sia su moscerini della frutta che su topi anziani. In entrambi i modelli, l’aumento dei livelli di DEAF1 ha portato a una rapida debolezza muscolare, mentre la riduzione di DEAF1 ha ripristinato l’equilibrio proteico e la forza muscolare, evidenziandone il ruolo conservato in tutte le specie.
I risultati hanno implicazioni che vanno oltre l’invecchiamento. È noto che DEAF1 influenza anche le cellule staminali muscolari, che svolgono un ruolo cruciale nella riparazione e nella rigenerazione dei tessuti. Queste cellule staminali diminuiscono naturalmente con l’età e, quando DEAF1 è sbilanciato, il recupero muscolare rallenta ulteriormente.
I risultati potrebbero avere anche potenziali benefici per le persone in fase di recupero da malattie, interventi chirurgici o patologie croniche come il cancro. Regolare i livelli di DEAF1 potrebbe consentire ai ricercatori di imitare alcuni degli effetti dell’esercizio fisico a livello molecolare, aiutando i muscoli a rimanere forti anche con un’attività fisica limitata.
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Priscillia Choy Sze Mun, assistente di ricerca presso il Cancer and Stem Cell Biology Program della Duke-NUS e prima autrice dello studio, ha affermato: “L’esercizio fisico dice ai muscoli di ‘ripulirsi e resettarsi’. Abbassare DEAF1 aiuta i muscoli più anziani a ritrovare forza ed equilibrio, quasi come premere il pulsante di riavvolgimento. Con milioni di anziani a rischio di declino muscolare, comprendere DEAF1 potrebbe aprire la strada a nuovi modi per proteggere i muscoli e migliorare la qualità della vita“.
Il Professor Patrick Tan, vicePreside senior per la ricerca presso la Duke-NUS, ha aggiunto: “Questo studio aiuta a spiegare, a livello molecolare, perché i muscoli che invecchiano perdono la loro capacità di autoripararsi e perché l’esercizio fisico può ripristinare questo equilibrio in alcuni individui. Identificando DEAF1 come un regolatore chiave in questo processo, queste scoperte potrebbero aprire nuove strade per portare i benefici dell’esercizio fisico alle società con una popolazione in rapido invecchiamento”.