Immagine con colori migliorati di una parte di una cellula che mostra i mitocondri in rosso, una porzione del nucleo in blu e il citoplasma in verde. Credito: David Furness/Wellcome TrustHai aumentato il tuo regime di fitness solo per scoprire che non stai davvero spostando il quadrante quando si tratta di benefici per l’esercizio?
Non sei il solo. In effetti, oltre il 20% delle persone non ottiene miglioramenti significativi nell’idoneità cardiorespiratoria anche seguendo le linee guida per gli esercizi attualmente raccomandate .
L’esercizio fisico è il miglior acquisto per la salute pubblica: è a basso costo e può essere estremamente vantaggioso per la salute. Il problema è che lo straordinario potenziale terapeutico dell'”esercizio come medicina” non viene pienamente raggiunto perché non sappiamo abbastanza su come adattare l’esercizio alle esigenze di salute individuali delle persone.
Per aiutare a scoprire come e perché un regime di esercizi su misura potrebbe produrre i migliori risultati di fitness, il nostro team di ricerca dell’Università di Melbourne e dell’Institute for Health and Sport (iHeS) della Victoria University, con i collaboratori del German Diabetes Center, Monash University e il Murdoch Children’s Research Institute hanno lavorato insieme negli ultimi cinque anni per analizzare i dati biologici su come i nostri corpi rispondono all’esercizio.
E in modo entusiasmante, abbiamo scoperto una rete intricata e precedentemente non dimostrata di adattamenti all’interno delle nostre cellule che sono influenzati dal volume di esercizio che fai.
Il lavoro pubblicato su Nature Communications si è concentrato sui mitocondri, la parte delle nostre cellule responsabile della generazione di oltre il 90% dell’energia necessaria per sostenere la vita, e ha scoperto che i mitocondri si adattano ampiamente in risposta all’esercizio fisico. I mitocondri svolgono anche un ruolo nella prevenzione di molte malattie.
Mappatura dei mitocondri
I mitocondri trasformano l’energia dal cibo in energia che la cellula può utilizzare per compiti come la contrazione muscolare e la divisione cellulare. Con l’avanzare dell’età, ea causa di molte malattie, i mitocondri possono deteriorarsi.
Molte di queste malattie, come il cancro, il diabete di tipo 2 e le malattie cardiovascolari, sono le principali cause di malattia, disabilità e morte in Australia. La malattia mitocondriale è una malattia genetica ancora più debilitante e spesso fatale che colpisce almeno 1 persona su 5.000.
La buona notizia è che sappiamo che diversi tipi di esercizio possono migliorare i mitocondri e la qualità della vita. Ma molte persone non ottengono alcun beneficio significativo per i loro mitocondri dall’esercizio consigliato.
Per capire perché, abbiamo analizzato da vicino i mitocondri all’interno delle nostre cellule muscolari per districare i cambiamenti osservati che si verificano in risposta a un allenamento specifico, invece di misurare l’aumento comunemente osservato della quantità complessiva di mitocondri nei muscoli osservati dopo l’esercizio.
Utilizzando attrezzature all’avanguardia presso la struttura di spettrometria e proteomica di massa del Bio21 Molecular Science & Biotechnology Institute dell’Università di Melbourne, cofinanziata dalla Fondazione Mito, siamo stati in grado di identificare 10 volte il numero di proteine ??mitocondriali che rispondono all’esercizio formazione rispetto agli studi precedenti.
Per restringere ciò che stava accadendo, abbiamo seguito i progressi di 10 volontari maschi su tre programmi di esercizi sequenziali. Sono state effettuate biopsie muscolari prima e dopo ogni programma per aiutare a chiarire quali adattamenti mitocondriali contribuiscono al miglioramento della funzione mitocondriale. Questo ci ha anche permesso di esaminare quali adattamenti mitocondriali sembrano dipendere dal volume di allenamento.
Ci siamo affidati a una tecnica di ricerca chiamata spettrometria di massa che mappa le proteine ??e i lipidi di un individuo (i mattoni delle nostre cellule) – in modo simile al modo in cui il sequenziamento genomico mappa il nostro codice genetico – per guardare all’interno dei muscoli umani. Ci ha permesso di monitorare simultaneamente tutti i componenti dei mitocondri e vedere come cambiano drasticamente nel tempo.
Lo studio è un passo importante verso l’eventuale aggiornamento delle attuali linee guida sull’esercizio per condizioni specifiche con prescrizioni personalizzate per migliorare al meglio i mitocondri e incorporarlo nella pratica clinica in modo che i fisiologi dell’esercizio fisico possano aiutare gli australiani a ottenere il miglior risultato di salute possibile. Con una forma fisica insufficiente che costa all’Australia più di 800 milioni di dollari australiani all’anno, la ricerca non potrebbe arrivare abbastanza presto.
I prossimi passi sono studiare gli effetti di altre variabili di prescrizione dell’esercizio come intensità, frequenza e recupero, sugli adattamenti mitocondriali.
La ricerca futura dovrebbe anche studiare gli effetti del tipo di esercizio, ad esempio corsa, nuoto e allenamento di resistenza, nonché gli effetti tra diverse popolazioni, tra cui età, sesso e stato di salute.
In definitiva, vogliamo estendere i nostri studi per includere misure cliniche che dimostrino come i miglioramenti mitocondriali derivanti dall’esercizio si traducano anche in miglioramenti della salute.
Un giorno, speriamo che qualcuno con diabete di tipo 2, cancro o anche un tipo di malattia mitocondriale riceverà un rinvio a un fisiologo dell’esercizio, che prescrive un programma di esercizi su misura basato sulla nostra ricerca.
Maggiori informazioni: Cesare Granata et al, L’allenamento ad alta intensità induce cambiamenti non stechiometrici nel proteoma mitocondriale del muscolo scheletrico umano senza riorganizzazione del contenuto della catena respiratoria, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-27153-3