L’esercizio come medicina (parte 6) – L’allenamento antiossidante

Vie di trasduzione del segnale regolate dall’esercizio nel caso della muscolatura scheletrica

La regolazione delle funzioni cellulari attraverso l’esercizio dipende da da tanti stimoli: alterazioni nella concentrazione dei metaboliti, un cambiamento del rapporto ATP : ADP, cambiamenti nella concentrazione intracellulare di Ca2+ o nel pH intracellulare, o ancora attivazioni delle vie di trasduzione del segnale sensibili allo stress ossidativo (Sakamoto e Goodyear, 2002; Ji et al., 2004).
Chiarire il meccanismo di segnalazione molecolare che consente al muscolo scheletrico di rispondere allo stimolo contrattile e che media gli adattamenti all’esercizio è di grande importanza
(Sakamoto e Goodyear, 2002).
Nella muscolatura scheletrica il segnale Ca2+ è molto importante. Oltre ad attivare la contrazione muscolare attraverso il sistema della troponina, il Ca2+ ha un ruolo anche nella regolazione di proteine intracellulari importanti come PKC, calcineurina e chinasi della calmodulina, le quali mediano la trasduzione del segnale cellulare (Berchtold et al., 2000).
Più recentemente, è stato dimostrato che livelli bassi o moderati di specie reattive dell’ossigeno (ROS) giocano ruoli multipli nella regolazione delle cellule, come ad esempio il controllo dell’espressione genica, la regolazione delle vie di trasduzione del segnale e la modulazione della produzione di forza della muscolatura scheletrica (Reid, 2001) (vedi Figura 3).

Radicali liberi a contenuto d’ossigeno ed esercizio: l’allenamento come intervento antiossidante

Il ruolo dei ROS negli adattamenti della muscolatura scheletrica dovuti all’esercizio è stato studiato estensivamente (Salminen e Vihko, 1983; Gomez-Cabrera et al., 2008).
L’idea che ci siano effetti deleteri legati al ROS è restata saldamente ancorata nelle menti degli scienziati nel corso degli ultimi 30 anni, eppure ci sono prove crescenti del fatto che la presenza continuata di basse concentrazioni di radicali liberi è capace di indurre l’espressione degli enzimi antiossidanti e di altri meccanismi di difesa.
In questo scenario i radicali potrebbero essere visti come benefici, dal momento che fungono da segnali per migliorare le difese, piuttosto che come deleteri come accade quando le cellule sono esposte ad alti livelli di radicali. Gli animali che vengono esposti frequentemente all’esercizio cronico hanno mostrato meno danni ossidativi a seguito di esercizio esaustivo rispetto ai compagni non allenati (Salminen e Vihko, 1983). Questo è in larga parte dovuto alla sopra-regolazione degli enzimi antiossidanti endogeni come la perossidasi del glutatione, la mutazione dei superossidi mitocondriali (MnSOD) e la sintetesi della γ-glutamilcisteina (Salminen e Vihko, 1983).
Una conclusione notevole che può essere tratta da questi risultati è che l’esercizio stesso agisce da antiossidante, perché l’allenamento aumenta l’espressione degli enzimi antiossidanti (Gomez-Cabrera et al., 2008b). Di conseguenza, noi ed altri abbiamo dimostrato che i supplementi antiossidanti prevengono l’induzione della biogenesi mitocondriale, dei regolatori molecolari della sensibilità all’insulina e della difesa antiossidante endogena data dall’esercizio fisico (Gomez-Cabrera et al., 2008a; Ristow et al., 2009).
Per questo motivo, i ROS agiscono da segnali durante l’esercizio perché diminuire la loro formazione previene l’attivazione di vie di trasduzione del segnale importanti, causando un utile adattamento a livello cellulare.
A causa delle ampie implicazioni dei ROS in quasi tutte le funzioni biologiche più importanti, è difficile definire tutte le vie di trasduzione e i bersagli genetici che vengono toccati dall’ossidoriduzione durante l’esercizio.
Numerosi adattamenti importanti per la muscolatura scheletrica (come la biogenesi mitocondriale, la risposta antiossidante, l’ipertrofia, la citoprotezione e la trasformazione delle fibre) sono regolati principalmente da queste vie di trasduzione. Per questo motivo, tali regolazioni dovrebbero essere strettamente controllate (Gomez-Cabrera et al., 2009).