CITOCHINE, SALUTE ED ESERCIZIO FISICO

Citochine

Le citochine sono delle proteine secrete dalle cellule del sistema immunitario per coordinarne il funzionamento, tuttavia recentemente si è scoperto che molti altri tipi di tessuti sono in grado di produrle con azioni molto importanti per l’organismo. Agiscono come messaggeri e per molti aspetti si comportano come gli ormoni, riuscendo a trasportare l’informazione anche molto lontano dal sito di produzione ed esercitando un’azione endocrina. Generalmente il loro campo di intervento è molto circoscritto con un effetto “autocrino”, che significa sulla cellula stessa che le ha prodotte, modificandone il comportamento, o “paracrino”, comunicando con le cellule adiacenti.

Come detto, tuttavia, l’azione può essere “endocrina” ed esercitare l’effetto in qualsiasi parte dell’organismo, come avviene per le miochine che conosceremo tra breve. La loro azione induce nelle cellule una modificazione della loro attività, quale la differenziazione e lo sviluppo. Le citochine riconosciute sono suddivise in famiglie le più importanti delle quali sono: interleuchine, tumor necrosis factor (TNF), chemochine, miochine, ematopoietine e adipochine. Le interleuchine sono prodotte dal sistema immunitario, nello specifico da linfociti, fagociti, dentriti e cellule natural killer (NK), durante la risposta immunitaria. Si contano oltre 30 diversi tipi di interleuchine, ognuna con una diversa azione cellulare. Sono generalmente indicate come IL seguito da un numero arabo (IL-1, IL-2, …..)

 
Adipochine e miochine
Nell’economia del presente testo e considerata la complessità dell’argomento descriverò, nelle loro generalità, le citochine su cui l’esercizio fisico ha un effetto diretto. Le adipochine sono particolari citochine secrete dal tessuto adiposo che viene così ad essere considerato un vero e proprio organo endocrino e non un semplice sito di stoccaggio energetico. Le cellule adipose oltre a costituire un importante deposito di lipidi da utilizzare come “carburante” da immettere nel ciclo di krebs per ottenere la molecola ATP producono, in particolari circostanze due adipochine: la leptina e la adiponectina. Il tessuto muscolare produce una serie di citochine, chiamate miochine. La miostatina fu la prima miochina scoperta da Se-Jin Lee’s alla Johns Hopkins University nel 1997. La sua azione è quella di impedire la crescita muscolare. Sia l’esercizio fisico aerobico che quello indirizzato allo sviluppo della forza inibiscono la produzione di miostatina “sbloccando” l’ipertrofia delle fibre, influenzando il metabolismo energetico e contrastando la progressione dell’obesità e del diabete. Se da una lato l’inibizione dell’espressione della miostatina aumenta lo sviluppo muscolare e quindi il metabolismo basale, la ricerca ha mostrato che la sua riduzione ha effetto anche su altri tessuti quali il fegato ed il tessuto adiposo, oltre ad alterare la mobilizzazione dei substrati energetici. L’interleuchina-6 (IL-6) è un’altra miochina che ha un comportamento bizzarro, infatti varia in base alla compresenza di altre citochine, in particolare si comporta come molecola che induce lo stato infiammatorio quando la sua secrezione è accompagnata da quella dell’interleuchina 1 (IL-1), dalla proteina C-reattiva (CRP) ed è preceduta dall’incremento della concentrazione plasmatica della citochina Tumor Necrosis Factor alfa (TNF-α), come avviene nella sepsi, cioè nella risposta dell’organismo all’aggressione da parte di agenti patogeni, mentre è anti-infiammatoria se si trova in presenza dell’ interleuchina 1 receptor antagonist (IL-1ra) e dell’ IL-10, ovvero in seguito all’esercizio fisico. Il quadro che si configura in seguito all’esercizio fisico, quindi, è quello di esercitare attraverso l’IL-6, un’azione anti-infiammatoria che riduce l’infiammazione cronica di basso livello, considerata un fattore predisponente la patogenesi di diverse malattie quali il diabete tipo 2, le insufficienze cardiache, la sindrome metabolica, le malattie neurodegenerative fino al cancro. L’interleuchina 15 (IL-15) gioca un ruolo significativo nella riduzione del grasso viscerale ritenuto il maggior responsabile dell’infiammazione cronica di basso livello. E’ rilasciata in risposta ad esercizi che superano una determinata intensità, come avviene negli allenamenti per la forza e curiosamente agisce stimolando la riduzione del grasso viscerale ma non quello sub-cutaneo. Il Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) è una citochina espressa prevalentemente nel cervello. La sua funzione è la regolazione dello sviluppo dei neuroni e della plasticità sinaptica ed ha un ruolo chiave nel circuito ipotalamico che controlla massa corporea ed il metabolismo energetico. I pazienti malati di Alzheimer e di depressione mostrano livelli molto bassi di BDNF plasmatico, così come gli obesi e le persone affette da diabete di tipo 2 (Pedersen et al 2011). Un altro fattore che induce una riduzione del BDNF è l’iperglicemia. Il fatto più sorprendente è che l’esercizio fisico provoca l’aumento della produzione di BDNF direttamente nel cervello! Un’altra interessante miochina è la mionectina (CTRP15) la sua espressione è soppressa dal digiuno, ma cresce notevolmente nella successiva ri-alimentazione, confermando il ruolo ricostruttivo dell’autofagia indotta dal digiuno. Come per tutte le miochine la sua concentrazione aumenta in seguito all’esercizio fisico e dipende dal tipo di fibre muscolari. Ha un’azione sul controllo degli acidi grassi non esterificati (NEFA), poiché l’aumento della sua concentrazione ne riduce la presenza fino al 30%. Nelle persone obese si rilevano livelli molto bassi di mionectina confermando un ruolo endocrino e metabolico multifattoriale associato a questa patologia. Un’altra miochina dagli effetti sorprendenti è l’irisina (FNDC5), scoperta da alcuni ricercatori della Harvard Medical School (Boström et al. 2012) ha mostrato un effetto diretto sulla trasformazione di grasso bianco (WAT) in grasso bruno (BAT). La produzione di irisina sarebbe stimolata dal Pgc1-α (coattivatore 1 del proliferatore gamma del perossisoma) che è un coattivatore della trascrizione, ovvero promuove la trascrizione, e quindi l’espressione genetica, con il risultato di regolare la biogenesi mitocondriale e l’ossidazione dei grassi. L’irisina stimola negli adipociti l’espressione della UCP 1 (termogenina) o proteina disaccoppiante situata nei mitocondri. Questa proteina “disaccoppia” la fosforilazione ossidativa dalla produzione di ATP al fine di alimentare la termogenesi senza brivido, ovvero la produzione di calore tipica degli animali in letargo e dei neonati. In pratica l’energia del sistema aerobico lipidico, è utilizzata per produrre calore invece che ATP. La cosa più stupefacente, tuttavia, è l’azione stimolatoria dell’irisina sul fattore neurotrofico cerebrale BDNF (Brain-derived neurotrophic factor), la cui azione contribuisce a sostenere la sopravvivenza dei neuroni, e permette lo sviluppo e la differenziazione di nuovi neuroni e sinapsi, confermando il ruolo positivo dell’esercizio fisico sull’apprendimento. Un effetto molto simile a quello dell’irisina è prodotto dalla miochina BAIBA (β-aminoisobutyric acid). Precedentemente abbiamo discusso l’azione inibente della miostatina sullo sviluppo muscolare ed il metabolismo energetico, la decorina è una miochina che si legandosi ad essa è in grado di bloccarla e quindi di favorire l’anabolismo. E’ secreta in risposta ad esercizi di forza in particolare dalle fibre di tipo FT. Esiste una miochina che si è dimostrata efficace nel contrasto della genesi delle cellule tumorali (Aoi et al. 2013) si chiama Secreted protein acidic and rich in cysteine (SPARC) ed è secreta in risposta al ciclico allungamento delle fibre motorie. Con gli oltre 660 muscoli che coprono il 40-45% del peso corporeo, il tessuto muscolare è l’organo endocrino più esteso del corpo umano, solo questo dovrebbe farci riflettere sui danni provocati dal suo disuso provocato dalla sedentarietà. La particolarità più interessante è che i diversi tipi di fibre muscolari (ST, FT IIa e FT IIx) rilasciano particolari combinazioni di miochine con effetti differenti sull’organismo. L’esercizio fisico è una medicina potentissima e, quando usato a scopo preventivo, occorre conoscerne a fondo gli effetti. Certo muoversi è sempre salutare, nel limite dei vincoli fisiologici e bioenergetici, ma sapere come muoversi per ottenere un effetto specifico per la salute è un’altra cosa che richiede specifiche conoscenze. Il movimento è essenziale per la vita ed in un ambiente impoverito degli stimoli motori “naturali” la corretta progettazione dell’esercizio fisico assume un valore insostituibile nel perseguire il benessere delle persone.


 

Bibliografia

Allen DL, Hittel DS, McPherron AC. “Expression and function of myostatin in obesity, diabetes, and exercise adaptation.” Med Sci Sports Exerc 43: 1828-1835, 2011.

Aoi W, Naito Y, Takagi T. et al. (2013).A novel myokine, secreted protein acidic and rich in cysteine (SPARC), suppresses colon tumorigenesis via regular exercise. Gut. Jun;62(6):882-9

Boström P. et al. A PGC1α-dependent myokine that drives browning of white fat and thermogenesis. Nature. ; 481(7382): 463–468.

Pedersen BK, Febbraio MA. (2008) “Muscle as an endocrine organ: Focus on muscle-derived interleukin-6.” Physiol Rev 88: 1379-1406

Pedersen, Bente, Klarlund (2011). “Muscles and their myokines.” The Journal of Experimental Biology 214, 337-346.

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