Perché non atrofizzare i muscoli degli orsi durante il letargo?

Alcuni orsi hanno una brillante strategia per superare l'inverno: stare a letto.

Non tutti gli orsi vanno in letargo, ovviamente, e anche quelli che lo fanno possono tecnicamente trovarsi in uno stato chiamato torpore, non vero letargo. Nondimeno, il lungo pisolino invernale di un orso può risparmiarla dal freddo e dalla fame in pericolo di vita fino a quando il clima si scalda.

Gli orsi ingrassano prima dell'arrivo dell'inverno, quindi riducono la frequenza cardiaca e il metabolismo durante il letargo, facendoli dormire durante il peggio dell'inverno senza preoccuparsi del cibo. Ma dal momento che l'ibernazione può comportare a malapena lo spostamento per mesi, come possono gli orsi evitare l'atrofia muscolare durante un periodo così sedentario?

Questo è ciò che un team di ricercatori ha cercato di imparare con un nuovo studio sul letargo degli orsi grizzly, pubblicato sulla rivista Scientific Reports. Oltre a far luce sugli orsi stessi, questa ricerca potrebbe anche giovare alla nostra specie, affermano i ricercatori, aiutandoci a limitare la debolezza muscolare che si verifica spesso quando le persone vengono costrette a letto o immobilizzate per periodi di tempo.

"L'atrofia muscolare è un vero problema umano che si verifica in molte circostanze. Non siamo ancora molto bravi a prevenirlo", afferma in una nota l'autore principale Douaa Mugahid, ricercatore post dottorato presso la Harvard Medical School. "Per me, la bellezza del nostro lavoro è stata quella di imparare come la natura ha perfezionato un modo per mantenere le funzioni muscolari nelle difficili condizioni di letargo. Se riusciamo a comprendere meglio queste strategie, saremo in grado di sviluppare metodi nuovi e non intuitivi per meglio prevenire e curare l'atrofia muscolare nei pazienti ".

Rischi di letargo

Un orso bruno maschio emerge dal letargo allo zoo di Ranua in Finlandia. (Foto: Kaisa Siren / AFP / Getty Images)

Mentre rannicchiarsi per dormire tutto l'inverno può sembrare piacevole, un sonno prolungato come questo causerebbe il caos con il corpo umano, sottolinea Mugahid e i suoi coautori. Una persona probabilmente soffrirebbe di coaguli di sangue ed effetti psicologici, notano, insieme a una significativa perdita di forza muscolare a causa del disuso, simile a quello che sperimentiamo dopo avere un arto in un cast o dover rimanere a letto per lunghi periodi.

Gli orsi grizzly, tuttavia, sembrano gestire l'ibernazione abbastanza bene. Potrebbero essere un po 'pigri e affamati quando si svegliano in primavera, ma questo è tutto. Nella speranza di capire perché, Mugahid e i suoi colleghi hanno studiato campioni muscolari prelevati da orsi grizzly durante il letargo e periodi più attivi dell'anno.

"Combinando tecniche di sequenziamento all'avanguardia e spettrometria di massa, volevamo determinare quali geni e proteine ​​siano sovraregolati o chiusi sia durante che tra i periodi di letargo", afferma Michael Gotthardt, capo del gruppo Neuromuscular e Cardiovascular Cell Biology presso il Max Delbrück Center for Molecular Medicine (MDC) a Berlino.

Tenere presente

Un orso bruno si trascina nella neve in Finlandia. (Foto: ArCaLu / Shutterstock)

Gli esperimenti hanno rivelato proteine ​​che "influenzano fortemente" il metabolismo degli aminoacidi di un orso durante il letargo, riportano i ricercatori, portando a livelli più elevati di alcuni aminoacidi non essenziali (NEAA) all'interno delle cellule muscolari di un orso. Il team ha anche confrontato i risultati degli orsi con i dati di umani, topi e nematodi.

"Negli esperimenti con cellule muscolari isolate di esseri umani e topi che mostrano atrofia muscolare, la crescita cellulare potrebbe anche essere stimolata dai NEAA", afferma Gotthardt. Detto questo, tuttavia, studi clinici precedenti hanno dimostrato che "la somministrazione di aminoacidi sotto forma di pillole o polveri non è sufficiente per prevenire l'atrofia muscolare nelle persone anziane o costrette a letto", aggiunge.

Ciò suggerisce che è importante che il muscolo produca questi aminoacidi, spiega, dal momento che ingerirli potrebbe non trasportarli dove sono necessari. Quindi, piuttosto che cercare di imitare la tecnica di protezione muscolare di un orso sotto forma di pillole, una terapia migliore per l'uomo potrebbe comportare il tentativo di indurre il tessuto muscolare umano a produrre i NEAA da solo. Innanzitutto, però, dobbiamo sapere come attivare le giuste vie metaboliche nei pazienti a rischio di atrofia muscolare.

Per capire quali vie di segnalazione devono essere attivate all'interno del muscolo, i ricercatori hanno confrontato l'attività dei geni negli orsi grizzly con quelli di umani e topi. I dati umani provenivano da pazienti anziani o costretti a letto, riferiscono, mentre i dati del topo provenivano da topi che soffrivano di atrofia muscolare, causati da un calco in gesso che riduceva i movimenti.

"Volevamo scoprire quali geni sono regolati in modo diverso tra gli animali che vanno in letargo e quelli che non lo fanno", afferma Gotthardt.

Prossimi passi

Una scrofa dell'orso grizzly conduce i suoi cuccioli attraverso la neve al Grand Teton National Park. (Foto: Chase Dekker / Shutterstock)

Hanno trovato molti geni corrispondenti a quella descrizione, tuttavia, quindi avevano bisogno di un altro piano per restringere l'elenco dei candidati per la terapia di atrofia muscolare. Hanno condotto altri esperimenti, questa volta con piccoli animali chiamati nematodi. Nei nematodi, spiega Gotthardt, "i singoli geni possono essere disattivati ​​in modo relativamente semplice e si può vedere rapidamente quali effetti ha sulla crescita muscolare".

Grazie a quei nematodi, i ricercatori hanno identificato diversi geni intriganti che ora sperano di studiare ulteriormente. Questi geni includono Pdk4 e Serpinf1, che sono coinvolti nel metabolismo del glucosio e degli aminoacidi, così come il gene Rora, che aiuta i nostri corpi a sviluppare ritmi circadiani.

Questa è una scoperta promettente, ma come sottolinea Gotthardt, dobbiamo ancora comprendere appieno come funziona prima di poterlo testare sull'uomo. "Esamineremo ora gli effetti della disattivazione di questi geni", afferma. "Dopotutto, sono adatti come bersagli terapeutici solo se ci sono effetti collaterali limitati o nessuno."

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