Il controllo genetico stimola la crescita muscolare

Il controllo di un gene associato al cancro MYC può imitare la crescita muscolare dovuta all'esercizio fisico

I ricercatori sanno da tempo che esiste una relazione tra il gene associato al cancro MYC (pronunciato “Mick”) e l’adattamento all’esercizio fisico. Quando i muscoli umani vengono esercitati, si riscontra che MYC aumenta transitoriamente in abbondanza nell’arco di 24 ore. Ma con l’avanzare dell’età, la risposta del MYC all’esercizio si attenua, forse spiegando una ridotta capacità di recuperare dall’esercizio e di mantenere o aumentare la massa muscolare.

Conoscere i meccanismi precisi attraverso i quali MYC guida la crescita muscolare potrebbe rivelarsi determinante nella creazione di terapie che riducano la perdita muscolare dovuta all’invecchiamento, migliorando potenzialmente l’indipendenza, la mobilità e la salute.

Una nuova ricerca, pubblicata su EMBO Reports (1), ora aggiunge una dimensione importante alla nostra comprensione del ruolo di MYC nel muscolo scheletrico. Il lavoro è il prodotto di 20 autori in rappresentanza di cinque istituzioni: University of Arkansas, Karolinska Institute in Svezia, Linköping University in Svezia, Oakland University e l'University of Kentucky.

Considerati i tanti contributori, il documento è ricco di dati ma essenzialmente si riduce a due parti. La prima è una cronaca di 24 ore del panorama molecolare dei muscoli umani dopo l'esercizio di resistenza. La seconda metà esamina l'uso di modelli murini per determinare se dosi controllate, o impulsi, di MYC all'interno dei muscoli scheletrici sarebbero sufficienti per stimolare la crescita muscolare indipendentemente dall'esercizio fisico. La risposta breve: sì.

Il panorama molecolare di MYC

Il dottor Ronald Jones (2), Co-primo autore e Ph.D. candidato presso il Dipartimento di Salute, Prestazioni Umane e Attività Ricreative dell'University of Arkansas, ha osservato che la maggior parte degli studi tendono a esaminare il panorama molecolare del corpo umano effettuando biopsie prima dell'esercizio e poi poche ore dopo. Ma eseguendo più biopsie nell’arco di 24 ore, supervisionate dal team svedese, i ricercatori sono stati in grado di ottenere un profilo più completo di come il corpo si adatta all’esercizio nel tempo e di quali geni sono più importanti in tale processo.

«Abbiamo dimostrato che il picco di reattività e il punto in cui accadevano la maggior parte delle cose era in realtà otto ore dopo l'esercizio», ha spiegato Jones. Ha aggiunto di aver scoperto che tre ore dopo l'esercizio, MYC si classificava come la terza molecola più importante. «E poi alle otto e alle 24 ore, è stato il più influente. Quindi era davvero importante ottenere questi punti temporali e mappare la risposta del corpo all’esercizio intenso».

Una volta che i ricercatori hanno avuto una comprensione più chiara di ciò che stava accadendo a livello molecolare nei muscoli umani nel tempo, hanno voluto isolare MYC e vedere se da solo fosse sufficiente per facilitare la crescita muscolare. Ciò è stato fatto controllando geneticamente i livelli di MYC nei muscoli scheletrici utilizzando un modello murino specializzato. Ai topi non è stata data una ruota per esercizi, che favorirebbe naturalmente la crescita muscolare, ma per il resto è stato loro permesso di muoversi normalmente.

Sono stati poi prelevati campioni dai muscoli soleo della parte inferiore delle gambe, che vengono utilizzati in attività di base come stare in piedi o camminare. L’analisi ha confermato che il solo MYC ha portato ad un aumento della massa muscolare e della dimensione delle fibre nel soleo rispetto a topi geneticamente identici che non avevano impulsi MYC ma vivevano altrimenti in circostanze identiche. Pertanto, il team è stato in grado di “imitare” efficacemente la risposta all’esercizio senza esercizio.

Il significato di MYC

Questi risultati rafforzano la tesi secondo cui MYC è un attore chiave nella crescita muscolare attraverso l’allenamento di resistenza. Anche così, è improbabile che MYC costituisca la base di una nuova terapia per la sarcopenia o di un farmaco che migliora le prestazioni. MYC regola circa il 15% dei 20.000 geni stimati nel corpo umano, il che significa che potrebbe avere effetti a valle imprevedibili che coinvolgono migliaia di geni. È anche un potente oncogene, il che significa che la stessa crescita che promuove nel muscolo scheletrico potrebbe stimolare la proliferazione cellulare se sovraespressa in organi come il fegato, provocando tumori. La sola somministrazione di MYC potrebbe avere effetti collaterali indesiderati e mortali.

Il dottor Kevin Murach (3), assistente professore all'University of Arkansas e consigliere di Jones nel dipartimento, lui è pure un autore senior e corrispondente dell'articolo. Egli ha commentato: «è interessante che uno degli elementi noti per causare il cancro regoli anche la risposta della crescita muscolare all’esercizio. Ciò suggerisce una regolamentazione condivisa e che la crescita è crescita. La conclusione non è necessariamente che dobbiamo indurre MYC nei muscoli per imitare l'esercizio, ma che possiamo sfruttare la conoscenza di ciò che questo oncogene influenza nei muscoli e quindi provare a progettare terapie e interventi per l'atrofia e il miglioramento dell'adattabilità muscolare che attivano quegli effetti positivi a valle di MYC senza evocare la possibilità di oncogenesi».

Oltre ad essere un oncogene, MYC è anche uno dei quattro fattori Yamanaka, ovvero quattro fattori di trascrizione proteica che possono riconvertire cellule altamente specificate (come una cellula della pelle) in una cellula staminale, che è uno stato più giovane e più adattabile. Nei dosaggi corretti, l'induzione dei fattori Yamanaka in tutto il corpo dei roditori può migliorare i segni distintivi dell'invecchiamento imitando l'adattabilità comune alle cellule più giovani.

Dei quattro fattori, solo MYCi è indotto dall’esercizio del muscolo scheletrico. Questi risultati forniscono ulteriore motivazione ai ricercatori per capire cosa sta facendo MYC nei muscoli in un contesto di invecchiamento con l’esercizio.

Andando avanti, il dottor Ronald Jones continuerà a scavare più a fondo nei misteri di MYC come fulcro della sua tesi. «Ne sono super appassionato», ha detto. «Mi sveglio ogni giorno pensando a questo progetto. Adoro lavorare su questo progetto e penso che MYC sia una delle molecole che influiscono maggiormente sul tessuto muscolare… ma c’è ancora così tanto che non sappiamo».

Insieme a Jones e Murach come coautori dell'articolo della UofA ci sono Sabin Khadgi, un tecnico di ricerca per la fisiologia muscolare; PJ Koopmans, un dottorato di ricerca; Toby Chambers, uno studioso post-dottorato; Francielly Morena, un recente dottorato di ricerca della UofA laureato; e Nicholas Greene, professore e direttore del Centro di ricerca sulla scienza dell'esercizio.

Riferimenti:

(1) The 24-hour molecular landscape after exercise in humans reveals MYC is sufficient for muscle growth

(2) Ronald Jones

(3) Kevin Murach

Descrizione foto: Ronald Jones, dottorando presso il Dipartimento di Salute, Prestazioni Umane e Ricreazione. - Credit: University of Arkansas.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Controlling a Cancer-Associated Gene Can Mimic Muscle Growth From Exercise