Come l'esercizio fisico a lungo termine rimodella il panorama endocrino interorgano

Gli scienziati del Molecular Transducers of Physical Activity Consortium (MoTrPAC) hanno presentato il primo studio multisistemico del suo genere che dimostra come l'esercizio fisico di resistenza regolare modifichi le reti di segnalazione endocrina tra i tessuti a livello molecolare. Il lavoro, guidato da Cheehoon Ahn e colleghi, è pubblicato sulla rivista Molecular Metabolism.

Perché è importante?

L'attività fisica è nota da tempo come un potente fattore di prevenzione delle malattie cardiovascolari e metaboliche. Tuttavia, la maggior parte degli studi si è concentrata solo sui cambiamenti nel muscolo scheletrico o nel cuore. Gli autori sono andati oltre, chiedendosi: quali tessuti "inviano" segnali (exercine) e come coordinano i benefici dell'esercizio fisico a livello dell'intero organismo?

Progettazione sperimentale

• Modello e protocollo: i ratti maschi sono stati sottoposti a un ciclo di allenamento di resistenza su tapis roulant della durata di 8 settimane, cinque volte al giorno, con velocità e tempo controllati. Il gruppo di controllo ha mantenuto uno stile di vita sedentario.
• Analisi multisistemica: prima e dopo l'intervento è stata eseguita un'analisi trascrittomica dettagliata (snRNA-seq) e proteomica (LC-MS/MS) di 16 tessuti chiave: muscoli scheletrici e cardiaci, fegato, reni, pancreas, diversi depositi di tessuto adiposo (sottocutaneo, viscerale), nonché polmoni, milza e cervello.
• Deduzione delle connessioni interorgano: gli algoritmi QENIE e GD-CAT hanno reso possibile calcolare la forza e la direzione delle “lettere” endocrine tra i tessuti in base al livello delle proteine secrete e dei loro recettori.

Scoperte chiave

1. Il tessuto adiposo sottocutaneo è il principale “postino”

   • Dopo l'allenamento, è stato il grasso sottocutaneo a mostrare il numero e il livello più elevati di fattori secreti diretti ad altri organi. Tra questi c'erano apotenine, fattori di crescita e proteine leganti il collagene.

2. La matrice extracellulare come mediatore universale

   • È stato scoperto che geni e proteine associati alla sintesi e al rimodellamento della matrice extracellulare (collageni I/III, lamine, fibronectina) sono "messaggeri" globali degli effetti dell'allenamento in tutti i tessuti. Ciò evidenzia l'importanza della microstruttura del tessuto connettivo nell'adattamento ai carichi.

3. Molecole di segnalazione Wnt

   • È stato dimostrato che diversi membri della famiglia Wnt (Wnt5a, Wnt7b) agiscono come ponti molecolari tra muscoli, fegato e tessuto adiposo, regolando probabilmente la crescita capillare e il metabolismo del glucosio.

4. Organi di regolamentazione della risposta

   • Oltre al grasso e ai muscoli, il fegato e il cuore inviano attivamente "lettere" ai muscoli e al cervello, formando circuiti di feedback chiusi che migliorano il metabolismo energetico e la resistenza allo stress.

Prospettive pratiche

• Ricerca di nuovi biomarcatori. Le proteine messaggere secrete possono essere studiate come indicatori dell'efficacia dell'allenamento o segnali precoci di affaticamento.
• Terapia con "esercizi senza carico": le exerchine identificate (ad esempio specifici ligandi Wnt) possono costituire la base delle "pillole per l'esercizio" per i pazienti sedentari.
• Personalizzazione dei programmi di allenamento. L'atlante delle connessioni interorganiche aiuterà ad adattare l'intensità e la durata del carico alle reazioni individuali dei tessuti.

Conclusione

Questo studio evidenzia che la corsa e altri esercizi di resistenza non sono solo una pompa muscolare, ma anche una potente attivazione endocrina di praticamente tutti gli organi. La mappa exerkine creata da MoTrPAC aprirà la strada a nuove strategie diagnostiche e terapeutiche per massimizzare i benefici dell'esercizio fisico.