È noto che un esercizio fisico, pone uno stress meccanico e / o metabolico sul muscolo. Si ipotizza che i miRNA (micro RNA), abbiano un ruolo importante nella risposta allo stress muscolare e ai cambiamenti nell’attività contrattile. È stato più volte dimostrato che l’esercizio fisico è un potente attivatore dell’espressione genica, con pattern di espressione che variano a seconda della modalità di esercizio. Inoltre, l’esercizio, in particolare l’esercizio di forza, determina l’attivazione di varie cascate di segnalazione, che a loro volta promuovono un aumento della sintesi proteica. Alcune di queste alterazioni nell’espressione genica possono essere attribuibili a cambiamenti nei livelli di miRNA, poiché recenti indagini hanno dimostrato che l’esercizio induce cambiamenti nei livelli di miRNA all’interno di più tipi di cellule. Queste fluttuazioni nei livelli di miRNA, possono aumentare gli adattamenti all’esercizio, regolando specifici geni coinvolti in tali adattamenti.
ESERCIZIO DI FORZA ED ESPRESSIONE DI MICRO-RNA MUSCOLARE
L’esercizio di forza pone uno sforzo meccanico sul muscolo, portando ad una serie di adattamenti diversi, il più importante è l’ipertrofia. Questa crescita ipertrofica avviene principalmente attraverso l’accrescimento delle proteine contrattili, aumentando così la capacità di generare una forza maggiore. Negli esseri umani, è stato dimostrato che l’esercizio di forza modula l’espressione di vari miRNA. In uno studio di Davidsen e colleghi (2011), una coorte di giovani maschi adulti, ha svolto 12 settimane di allenamento di resistenza e gli autori hanno poi esaminato i livelli di espressione dei miRNA.
Si è notato che il cambiamento nell’espressione di miR-378 ha mostrato una correlazione significativa al miglioramento della massa magra, portando gli autori a ipotizzare che i livelli di miR-378, sono necessari per la conversione della composizione corporea, migliorando così la massa magra.
Recentemente si è anche registrato che i miR-378 controllano il metabolismo mitocondriale e la bioenergetica attraverso la regolazione di PGC1-β, e nel contesto dell’esercizio, sarebbe probabilmente una risposta fisiologica. Pertanto, la crescita ipertrofica minore di alcune persone, può essere dovuta ad una loro predisposizione ad un fenotipo aerobico rispetto ad un fenotipo ipertrofico.
ESERCIZIO AEROBICO ED ESPRESSIONE DI MICRO-RNA MUSCOLARE
In contrasto con l’esercizio di forza, l’esercizio aerobico generalmente determina adattamenti metabolici con pochi cambiamenti nella massa muscolare. Questi adattamenti metabolici sono caratterizzati da un aumento dei mitocondri, spostamenti del tipo di fibra verso un profilo più ossidativo e un aumento della densità capillare. Numerosi studi hanno riportato variazioni nell’espressione di miRNA, anche in seguito all’esercizio aerobico, suggerendo che i miRNA possono avere un ruolo negli adattamenti metabolici che si verificano con questo tipo di esercizio. Si ritiene che la PGC1-α, abbia un ruolo importante nell’adattamento del muscolo scheletrico all’esercizio, in quanto ha dimostrato di essere coinvolto nella biogenesi mitocondriale, nel controllo del dispendio energetico, compresa la gluconeogenesi, glicolisi e ossidazione degli acidi grassi. Si è visto però che le espressione di questi adattamenti sono minori via via, che il soggetto diventa più allenato, suggerendo che i livelli di espressione di miRNA possono cambiare quando cambia lo stato dell’allenamento del soggetto.
I risultati di questi studi suggeriscono che i miRNA possono avere un ruolo nella modulazione di adattamenti che sono alla base dell’aumento del rilascio e utilizzo di ossigeno.
Due dei determinanti primari della capacità aerobica sono il rilascio di ossigeno al muscolo scheletrico e la sua capacità di assorbire e utilizzare quell’ossigeno. Pertanto, i cambiamenti devono verificarsi anche nel sistema cardiovascolare al fine di fornire efficacemente ossigeno, alcuni dei quali possono essere regolati dall’espressione locale di miRNA.
ESERCIZIO FISICO E LIVELLI DI MICRO-RNA NEL SANGUE
Oltre ai muscoli striati (cuore e muscolo scheletrico), è stato anche dimostrato che l’esercizio fisico altera l’espressione di miRNA nel sangue. Campioni di plasma prelevati da soggetti umani hanno dimostrato che una singola sessione, comporta un aumento dei livelli circolanti di miR-146a, miR-222, miR-21 e miR-221. Allo stesso modo, Aoi et al. (2013) hanno recentemente dimostrato che sia nell’esercizio nelle fasi acute che croniche, si diminuivano i livelli circolanti del miR-486, e la sua diminuzione, contribuisce all’equilibrio proteico, poiché il miR-486 sopprime i fattori che promuovono la disgregazione proteica e inibiscono la sintesi proteica.
I miRNA sembrano essere utili anche come biomarker per il danno muscolare indotto dall’esercizio. Uhlemann e colleghi (2012) hanno scoperto che i livelli circolanti di miR-133a erano elevati a seguito di un allenamento volto a danneggiare i muscoli scheletrici, mentre il miR-126 era elevato a seguito dell’esercizio che aveva danneggiato lo strato endoteliale all’interno del sistema vascolare.
I risultati indicano che l’esercizio fisico è in grado di suscitare un cambiamento nei livelli di RNA sierici, che sono specifici per il tipo di esercizio svolto. Un possibile meccanismo di rilascio di miRNA, spiega che esso sarebbe contenuto in alcune vescicole (conosciute come esosomi) nel muscolo scheletrico attivo, e come un fattore paracrino, influenzerebbe l’attività di altri tessuti.
I miRNA circolanti un giorno, potrebbero dimostrarsi utili come biomarker per valutare lo stato dell’allenamento, o come predittori della progressione di malattie (es. Miopatie). I MicroRNA sono emersi come attori importanti nella regolazione dell’espressione genica, essendo coinvolti nella maggior parte dei processi biologici. Il fatto che i miRNA siano coinvolti nella risposta allo stress cellulare, permette di associarli anche alla risposta / cambiamenti nel muscolo scheletrico e nell’attività contrattile.
Sebbene il campo sia ancora nella sua infanzia di ricerca, gli studi presentati in questa recensione offrono una grande promessa che i miRNA avranno un ruolo importante nel mediare le risposte del muscolo scheletrico alle diverse forme di esercizio.
BIBLIOGRAFIA
Kirby and McCarthy “MicroRNAs in skeletal muscle biology and exercise adaptation” Free Radic Biol Med. 2013 September ; 64: 95–105.
