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Caro vecchio mitocondrio! Come farsi amici i mitocondri e campare a lungo


MitocondrioMuscoloL’anno scorso fra i numerosi articoli scientifici che ricevo e leggo quotidianamente, uno in particolare ha colpito la mia attenzione in quanto si trattava di uno studio svolto su 20 sessantenni sedentari comparato a 20 diciottenni sportivi. La biopsia del muscolo quadricipite eseguita su tutta questa popolazione di volontari aveva  evidenziato una ridotta espressione genica del mitocondrio degli anziani  rispetto alla espressione genica osservata sulla  biopsia dei giovani . Dopo un allenamento dei soggetti anziani, su pedana, di 40 minuti tre volte alla settimana per 6 mesi,  il controllo bioptico evidenziava una normalizzazione della espressione genica del muscolo di questi soggetti  comparata a quella dei diciottenni  a conferma che il mitocondrio, come batterio (procariota)  ha una struttura meno complessa della cellula (eucariota)    che gli consente un più rapido processo di duplicazione dell’Rna e quindi un rapido recupero.

Ma ora spieghiamo brevemente come è strutturato il mitocondrio e come si è sviluppato questo rapporto di endosimbiosi  biologica fra cellula anaerobica e batterio primordiale. La vita sulla terra, che era in fieri con la presenza di cellule eucariote  che vivevano in assenza di ossigeno, è sorta solo quando questa cellula, primitiva ed imbelle, è stata infettata da un microbo proveniente da chissà dove . E’ stata una infezione stimolante in quanto questo batterio, denominato successivamente mitocondrio,  ha cominciato a produrre energia utilizzando un gas, l’ossigeno, che era addirittura  tossico per la cellula primordiale. La disponibilità energetica fornita dall’ossigeno ha permesso alla cellula di mostrare le sue potenzialità nascoste, inattive nel Dna nucleare.

In breve in una serie continua di generazioni e selezioni, si sono differenziati vari ceppi cellulari che hanno dato origine a diversi organi  ed hanno permesso la comparsa degli organismi pluricellulari, dalle alghe e dai funghi fino ad arrivare attraverso tutta la scala animale all’homo sapiens. I mitocondri sono gli organelli subcellulari deputati al metabolismo ossidativo dei substrati intermedi glucidici, lipidici ed aminoacidici nei tessuti viventi. Hanno forma allungata, cilindrica con un diametro di 0’5-1 micrometro ed una lunghezza di 1–2 micrometri. Essi rappresentano una parte sostanziale del volume cellulare occupando nelle cellule muscolari fino al 60 % del loro volume e nelle cellule cardiache intorno al 40 %  il che vuol dire dai 1000 ai 2.000  mitocondri per cellula.

Ciascun mitocondrio è fatto su misura per fare fronte ai bisogni della specifica cellula in cui risiede. Questi organuli possiedono alcune  caratteristiche tipiche dei batteri, presenza di molecole di cardiolipina ed assenza di colesterolo. L’avvento del mitocondrio  ha pertanto rappresentato, come già specificato, un momento fondamentale per l’evoluzione degli esseri viventi. Nel mondo attuale  i mitocondri sono presenti sia nelle cellule animali che in quelle vegetali. Questo suggerisce che l’arrivo del mitocondrio sia collocabile prima della possibile distinzione tassonomica tra animali e piante. L’avvento del mitocondrio ha quindi portato alla costituzione di una cellula “diversa“ con modificazioni che hanno permesso: minore richiesta di glucosio, maggior produzione di energia, maggior rendimento energetico, possibilità di riparazione del Dna e di produzione di nuove proteine, evoluzione di nuove e più complesse forme di cellule, formazione di organismi   pluricellulari con una certa autonomia energetica, produzione di radicali liberi con effetto antivirale ed induzione di apoptosi delle cellule alterate.

L’episodio che mi ha più illuminato su quanto lo sport sia fondamentale per un invecchiamento di qualità, grazie al recupero del mitocondrio nelle cellule muscolari,  me lo ha fornito un 82 enne fumatore che io non avevo mai visitato e di cui la moglie mi chiese la Tac  torace a scopo cautelativo. Ricordo che l’amico radiologo mi telefonò  preoccupato per il quadro di grave enfisema polmonare che la Tac evidenziava ed io gli risposi che non conoscevo il paziente ma lo avrei visitato nei giorni successivi. Quando quel signore entrò in studio,  mi colpìrono la sua eleganza ed il portamento  eretto  ed  una volta spogliatosi, mi impressionarono  soprattutto i suoi  muscoli pettorali, insoliti per quell’età. Il quadro clinico era del tutto normale con saturazione di ossigeno del 98 % , frequenza cardiaca  di 70 e pressione arteriosa coerente con l’età .

Quel tizio  fumava da 65 anni 20 sigarette al giorno e giocava a tennis da 75  anni due volte alla settimana dapprima in MitocondrioEnergiasingolare e negli ultimi 20 anni in doppio. In sostanza compensava con la muscolatura respiratoria e sistemica il deficit di ossigeno legato all’enfisema  polmonare,  e grazie a questa attività fisica non si era ridotto a dovere usare il concentratore di ossigeno per sopravvivere. Fu dopo questo episodio che ho iniziato a valorizzare il mitocondrio e la sua grande potenzialità sul potenziamento muscolare  ed a capire anche  come mai, un mio parente,  dopo un infarto che lo aveva reso quasi invalido, grazie ad una riabilitazione in ambiente cardioprotetto aveva potuto recuperare rapidamente fino a riprendere nell’arco di un anno la normale attività aerobica in palestra. Se poi associate alla  attività fisica una alimentazione basata sulla dieta mediterranea ed integrate con aminoacidi essenziali avrete sviluppato la migliore prevenzione contro l’invecchiamento  e, come ho scritto nel mio libro Il cervello anarchico, morirete sani lasciando un buon ricordo di voi…ed aggiungo ora,  dei vostri mitocondri.

Epigenetica del movimento: esercizio fisico e suoi vantaggi


EpigeneticaMovimentoL’attività fisica è notoriamente  efficace su più fronti in quanto mantiene i muscoli più tonici e funzionali, rende elastiche le articolazioni, è benefica per l’apparato cardiovascolare, riduce colesterolo e trigliceridi, induce  una lieve attività antiaggregante e controlla il sovrappeso. Contrasta malattie come l’osteoporosi ed ha una attività antistress riducendo ansia e depressione.

Camminando  a passo svelto inoltre, i muscoli liberano un ormone noto come body nerve growth factor che nutre il cervello e favorisce la produzione di cellule staminali cerebrali. L’ultima novità,  che deriva da uno studio scientifico svedese eseguito dalla Lunde University Diabetes Centre, confermato successivamente da un secondo studio del Karolinska Institute ,  sembrerebbe essere la capacità da parte di un adeguato fitness di controllare l’espressione del diabete in pazienti a rischio per sovrappeso e rischio genetico, inibendo l’espressone epigenetica del gene che induce lo sviluppo di questa malattia.

Da tempo è nota l’importanza dell’alimentazione  sulla attività dei geni in particolare sul meccanismo epigenetico di questi. Si tratta in definitiva di piccoli cambiamenti,  con maggiore frequenza di metilazioni ( aggiunta al DNA di un gruppo metile costituito da 3 atomi di idrogeno ed 1 di carbonio), queste variazioni non alterano il genoma ma modificano il modo e la tempistica con cui i geni vengono accesi o spenti agendo di conseguenza sulla loro attività.

Un esempio interessante già riportato su questo blog è quello condotto su una razza di topolini obesi le cui madri, se in gravidanza vengono nutrite con pappa ricca di sostanze metilanti (la comune lattuga cruda è piena di metili), partoriscono topolini normali e non obesi in quanto viene bloccato il fattore epigenetico che induceva l’obesità.

Uno studio recente dell’ Institute for Food Research dell’Università di Newcastle in Inghilterra ha dimostrato, attraverso un prelievo di cellule dal colon di un gruppo di volontari, come la metilazione potesse essere responsabile di modificazioni del gene di tipo epigenetico correlate con alcuni nutrienti in particolare vitamina d e selenio.

Negli uomini, in particolare sopra i 50 anni ed in sovrappeso, il rischio di tumore al colon è aumentato nel caso di un eccesso  di acido folico o difetto di vitamina d e selenio.  Praticare quindi attività fisica, oltre a mantenersi più giovani,  rappresenta  un nuovo fattore di prevenzione sullo sviluppo del diabete di tipo 2 che sta diventando una malattia epidemica nei paesi occidentali sia per il tipo che per la quantità eccessiva di alimenti.