Autofagia, salute e longevita

Il termine autofagia deriva dal greco e significa “mangiare se stessi”. Fu coniato, circa 40 anni fa da Christian De Duve. Sono riconosciuti tre tipi di autofagia: macro-autofagia, micro-autofagia e autofagia mediata da chaperone, una proteina necessaria per la corretta aggregazione delle catene polipeptidiche. Le unità funzionali del nostro organismo sono le cellule dal cui ciclo vitale dipende la nostra salute. All’interno delle cellule tutti i processi biochimici di produzione energetica, sintesi proteica e replicazione del DNA sono permessi da una serie di “strumenti” chiamati organelli.

Melvin Larsen takes first place in the mens 100 meter race at the National Senior Games at the University of St. Thomas in St. Paul MN., on July 9, 2015 (© Rebekah A. Romero 2015)
Melvin Larsen takes first place in the mens 100 meter race at the National Senior Games at the University of St. Thomas in St. Paul MN., on July 9, 2015 (© Rebekah A. Romero 2015)

Una cellula è come un’industria in cui diversi settori utilizzano macchine particolari per trasformare il prodotto grezzo in prodotto finito. Si intuisce immediatamente che la “manutenzione” degli organelli (le macchine industriali del nostro esempio) è estremamente importante per il corretto funzionamento cellulare. L’autofagia, seguendo il nostro esempio, si occupa di fare la manutenzione cellulare sostituendo le “macchine” che sono usurate. Poiché le cellule sono un sistema avanzato, nel rinnovarsi compiono una funzione ecologica, utilizzando gli scarti prodotti dalla lisi degli organelli per produrre energia e riciclare i componenti ancora in ottimo stato, come gli aminoacidi. L’autofagia inizia con la formazione del fagoforo una membrana che ingloba selettivamente gli organelli cellulari. In un certo senso tutti gli organelli da sostituire sono posti in un grande “sacco della spazzatura”. Si presume che nei mammiferi esso derivi dal reticolo endoplasmatico e dalla parte trans dell’apparato del Golgi (Mizushima 2007; Axe et al. 2008). Il fagoforo chiuso con all’interno gli organelli prende il nome di Autofagosoma e fondendosi con il lisosoma diviene autofagolisosoma dando inizio alla degradazione attraverso gli acidi lososomiali contenenti proteasi. Gli aminoacidi derivanti dalla degradazione sono riportati nel citosol per ricostituire nuove macromolecole o per il metabolismo energetico (Mizushima et al. 2007). La degradazione selettiva degli organelli è particolarmente importante per i mitocondri, le nostre centrali di produzione energetica, che utilizzano come comburente l’ossigeno. La mitofagia è il processo attraverso cui i mitocondri non perfettamente performanti sono degradati e rimpiazzati da quelli nuovi. Questo processo aumenta l’efficienza della fosforilazione ossidativa e limita la produzione di specie reattive dell’ossigeno (radicali liberi) contenendo lo stress ossidativo (Kim et al. 2007). L’autofagia può essere basale, quella normalmente attivata dal nostro organismo e indotta come quella innescata dall’esercizio fisico, dall’ipossia e dalla restizione calorica che, oltre ad agire localmente sul muscolo in attività estende la sua azione ad organi e tessuti periferici. He e collaboratori (2012) hanno mostrato come 30’ di esercizio fisico siano in grado di attivare l’autofagia non solo localmente, ma anche nel cervello, nelle cellule pancreatiche, nel fegato, nel cuore e nel tessuto adiposo. Gli autori sostengono che l’autofagia acuta possa avere un ruolo nella regolazione del metabolismo durante l’esercizio. Lo stesso gruppo di ricerca ha mostrato come l’esercizio induca l’autofagia nel tessuto cerebrale promuovendo la plasticità neuronale, rimuovendo l’accumulo degli organelli cellulari danneggiati e influendo sulla neurogenesi. L’attivazione dell’autofagia origina da vie di segnalazione cellulare che hanno come attore principale mTOR il quale è un inibitore del processo, mTOR è inibita, oltre che dal digiuno, anche dall’ipossia (Semenza 2009). La restrizione del flusso sanguigno può essere ottenuta attraverso diverso strategie, una delle quali è l’utilizzo del metodo delle serie lente a scalare (MSLS). Uno studio di Mackenzie e collaboratori (2009) ha mostrato che l’effetto acuto di esercizi di forza induce un incremento della sintesi proteica in concomitanza con la degradazione delle proteine esistenti. La degradazione è attivata tramite la mVps34, una PI3 chinasi che regola l’autofagia. Sembrerebbe quindi che l’autofagia sia necesseria per il rimodellamento muscolare e sia indotta, tra le altre cose dall’esercizio ad alta intensità. Masiero e collaboratori (2009) hanno mostrato che difetti nel processo autofagico a livello muscolare provocano perdita di massa muscolare e calo di forza. Ecco quindi che uno stile di vita sedentario e in cui non si presentano occasioni per provocare un deficit energetico attraverso il digiuno possono causare seri problemi di salute. La macchina uomo è stata progettata per muoversi e fronteggiare situazioni di scarsità di cibo, qualora una o entrambe le condizioni siano disattese la probabilità di “malfunzionamenti” aumenta. Veniamo ad alcuni consigli per chi vuole migliorare la prestazione sportiva e la salute. La cena dovrebbe essere l’ultimo pasto serale per dare modo all’organismo di passare un congruo numero di ore in stato di digiuno. Alla mattina, sempre a digiuno, andrebbero eseguiti degli esercizi fisici. Chi vuole migliorare la prestazione aerobica praticherà il proprio sport di riferimento inserendo al termine dell’allenamento dei richiami ad alta intensità. Sembre gli atleti dediti alle lunghe distanze dovrebbero eseguire degli allenamenti di lunga durata (superiori ai 90’), non a digiuno, senza assumere cibo. Gli atleti dediti a sport di potenza, ma anche chi ha come obiettivo il fitness, dovrebbero praticare le serie lente a scalare (MSLS) che grazie alla restrizione del flusso sanguigno agiscono come attivatori dell’autofagia. Dal punto di vista alimentare si dovrebbero prevedere uno o due giorni a settimana con restrizione caloria. Ovviamente bisogna applicare il buon senso perché è l’equilibrio nelle cose a garantire il successo. Se qualche allenamento fatto seguendo le indicazioni può essere utile, ripeterlo quotidianamente non solo è controproducente ma può anche essere pericoloso. Lo stesso dicasi per il digiuno e la combinazione dei diversi mezzi per indurre l’autofagia (esercizio fisico a digiuno). L’autofagia è un processo naturale e dovrebbe entrare in gioco perché si segue uno stile di vita che si avvicina alla nostra predisposizione fisiologica naturale, ogni eccesso è un’abberrazione i cui risvolti non sono prevedibili.

 


 

 

Axe EL, Walker SA, Manifava M, Chandra P, Roderick HL, Habermann A, et al. Autophagosome formation from membrane compartments enriched in phosphatidylinositol 3-phosphate and dynamically connected to the endoplasmic reticulum. J Cell Biol 2008;182:685–701.

 

He C, Sumpter R Jr, Levine B. Exercise induces autophagy in peripheral tissues and in the brain. Autophagy. 2012 Oct;8(10):1548-51

 

Kim I, Rodriguez-Enriquez S, Lemasters JJ. Selective degradation of mitochondria by mitophagy.

Arch Biochem Biophys 2007;462:245–253.

 

Mackenzie MG, Hamilton DL, Murray JT, Taylor PM, Baar K. mVps34 is activated following highresistance contractions. J Physiol 2009;587:253–60.

 

Masiero E. et al. Autophagy Is Required to Maintain Muscle. Cell Metabolism 10, 507–515, December 2, 2009

 

Mizushima N. Autophagy: process and function. Genes Dev 2007;21:2861–2873

 

Semenza G. HIF-1: upstream and downstream of cancer metabolism. Curr Op Genet Dev 2009;19

 

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