Quante volte abbiamo sentito o letto che l’esercizio fisico è importante per mantenersi in buona salute e per garantire un corretto sviluppo e mantenimento del nostro organismo? Tantissime e possiamo sperimentarlo facilmente anche noi stessi dopo un allenamento o una seduta in palestra! 

Negli ultimi anni, sono aumentati gli studi che dimostrano come l’esercizio fisico abbia un impatto sulla morfologia e sulla funzione di diversi tessuti: dai muscoli alle ossa, dal sistema immunitario a quello circolatorio e nervoso. In particolare, ad oggi è noto che la contrazione ripetuta dei muscoli determini la secrezione di tutta una serie di fattori biochimici, noti con il nome di miochine, che, rilasciate nel torrente circolatorio, esplicano la propria azione in diversi distretti dell’organismo. Si fa sempre più strada tra gli scienziati la convinzione che il muscolo svolga anche una funzione endocrina, secernendo fattori (come le miochine appunto) capaci di esercitare un’azione trofica su diversi tessuti, come ad esempio il sistema nervoso e, in particolare, i motoneuroni che determinano la contrazione volontaria.

Ma come è possibile studiare questa interazione e i rapporti di causa-effetto tra miochine e motoneuroni in un ambiente strettamente controllato? Alcuni ricercatori del Massachusetts Institute of Technology negli Stati Uniti, guidati dalla scienziata Ritu Raman, hanno recentemente pubblicato uno studio, liberamente consultabile sulla rivista Advanced Healthcare Materials, dove mostrano per la prima volta la messa a punto di un sistema modello in vitro per raccogliere le miochine dal muscolo in contrazione continua e spontanea e studiarne l’effetto sui motoneuroni.

Gli scienziati hanno scelto come sistema modello le cellule muscolari murine C2C12, note per la loro capacità di produrre forze contrattili robuste e riproducibili quando messe in coltura. Hanno poi sviluppato una tecnica per far crescere le cellule su un supporto di idrogel di fibrina, spesso usata come matrice su cui coltivare le cellule muscolari scheletriche. Regolando la modalità di deposizione della fibrina nelle piastre di coltura delle cellule, sono riusciti ad ottenere muscoli 2D con caratteristiche simili ai muscoli presenti nell’organismo per larghezza delle fibre muscolari, per dinamica contrattile e presenza di marcatori biochimici di corretto differenziamento. Hanno poi raccolto nel terreno di coltura le miochine, sia da campioni di muscolo 2D in continua contrazione poiché stimolato in modo biochimico, sia da campioni a contrazione spontanea.

Gli scienziati hanno scoperto che le miochine provenienti dal muscolo in contrazione hanno un effetto neurotrofico sui motoneuroni e aumentano in modo significativo la crescita e la migrazione dei neuriti. Non solo, l’entità dell’effetto è direttamente proporzionale all’intensità della contrazione muscolare: il terreno di muscoli 2D in attiva contrazione ha un effetto maggiore sulla crescita dei motoneuroni rispetto a quello di muscoli 2D che si contraggono spontaneamente. Inoltre, quando il muscolo 2D veniva “stimolato” a contrarsi in modo meccanico, e non come risposta alla somministrazione di fattori biochimici, l’effetto di crescita sui neuroni era pressoché simile. In 5 giorni sia la lunghezza dei neuriti che la loro migrazione era comparabile a quella ottenuta con la stimolazione biochimica. 

Questo studio ha importanti implicazioni sotto diversi aspetti: innanzitutto per aver posto le basi della costruzione di un sistema modello riproducibile e utilizzabile per raccogliere le miochine e studiarne l’effetto su altri tipi cellulari. Inoltre, questa ricerca rappresenta un primo passo verso la comprensione di come la contrazione muscolare sia in grado di regolare la crescita dei motoneuroni e pone le basi alla possibilità di sviluppare strategie terapeutiche in condizioni patologiche.