- 59 -
6. HSP NEL MUSCOLO SCHELETRICO [106]
Diverse forme di esercizio aumentano il contenuto di HSP nel muscolo scheletrico sia degli
esseri umani adulti che degli animali.
I meccanismi responsabili di tali aumenti non sono attualmente chiari e ci sono meno studi che
esaminano questi effetti sia nell'uomo che negli animali (Puntschart et al;. 1996 Locke et al.1990,
Hernando Manso e 1997).
Questa revisione fornisce un Quadro generale degli effetti delle varie forme di esercizio sulla
HSP contenuto del muscolo scheletrico degli esseri umani e roditori, con particolare attenzione
sugli effetti dell'invecchiamento della popolazione su questa risposta e il declino funzionale
associato nell'invecchiamento muscolare
6.1. Contenuto di HSP nel muscolo scheletrico dopo esercizio fisico
[107]
L'aumento di HSP dopo l'esercizio è stato per la prima volta dimostrato nei ratti da Locke nel
1990.
Dopo esercizio su tapis roulant per periodi compresi tra 20 minuti e lo sfinimento, si è notato un
aumento di HSP solo nel muscolo del ratto sottoposto a tale sforzo, a differenza di quelli
- 60 - Si è studiato che le HSP70 sono presenti in misura maggiore nel muscolo EDL responsabile della
distensione delle falangi delle dita del piede nel ratto,il quale è composto principalmente da fibre
di tipo II, più che nel muscolo soleo, che è composto principalmente da fibre di tipo I.
Il contenuto di HSP70 nel muscolo soleo aumenta in modo lineare per 4 ore dopo l'esercizio.
Al contrario, il contenuto e la sintesi di HSP70 nel muscolo EDL è maggiore nelle prime 2 ore,
ma poi scendere, evidenziando la diversità delle fibre muscolari.
I ricercatori hanno utilizzato diversi protocolli di esercizio per studiare la risposta e la resistenza
all'esercizio-indotto del muscolo scheletrico umano.
Questi protocolli in genere possono essere denominati 'non-damaging', “non dannosi”, nel senso
che non inducono palese danno strutturale (come indicato dai livelli di creatina chinasi) o
funzionali (come indicato dalla massima forza di muscoli volontari) al muscolo.
Si riconosce, tuttavia, che tale esercizio possa provocare una transitoria e reversibile ossidazione
delle proteine muscolari che eventualmente funziona da segnale per avviare la risposta allo
stress.
I dati riguardanti risposta esercizio-indotta allo stress dei muscoli umani sono stati forniti da
Puntschart
Questi autori hanno dimostrato che, sebbene HSP70 mRNA aumenta di 4 volte nel muscolo
vasto laterale subito dopo 30 minuti di tapis roulant alla soglia anaerobica , i livelli di proteina
- 61 - Gli autori hanno quindi proposto che potrebbe esserci un ritardo di tempo tra la trascrizione e la
traduzione e che le 3 ore post esercizio non siano sufficienti per rilevare la nuova proteina
sintetizzata.
Allo stesso modo hanno osservato un aumento significativo di 6 volte dell’mRNA di HSP72 2
ore dopo un’ora di corsa e ancora la proteina HSP72 non ha subito modifiche sostanziali né dopo
2 ore, 8 o 24.
Studi sul muscolo di roditori suggeriscono che l’esercizio potrebbero non essere stato sufficiente
in termini di intensità per avviare un aumento complessivo di HSP.
Tuttavia, gli studi sopra citati erano sufficienti per indurre un aumento della trascrizione,
suggerendo la via di segnalazione era stata attivata.
In alternativa, è possibile che i tempi di campionamento della biopsia potrebbero non essere stati
appropriati per rilevare eventuali HSP sintetizzate di recente.
Per far fronte a questa ipotesi, Khassaf ha effettuato un corso di studio a tempo dove le biopsie
furono ottenute dal vasto laterale per un massimo di 6 giorni dopo l’esercizio.
Sia il contenuto di HSP60 che HSP70 di soggetti sedentari tendevano ad aumentare 24 ore dopo
l'esercizio.
Si osserva tuttavia che questa risposta varia in maniera individuale sia in termini di tempo che di
- 62 - In genere, gli individui con bassi livelli di HSP hanno risposto più velocemente (vale a dire
24-48 ore post-allenamento) e con un’aumentata induzione di HSP, mentre soggetti con livelli basali
più elevati hanno reagito più lentamente (cioè 72 ore a 6 giorni post-esercizio).
È interessante notare che lo studio sull’esercizio non ha indotto sovra-regolazione di
AB-crystallin o hsp27, suggerendo così che HSP specifiche sono espresse in modo differenziale a
seconda delle caratteristiche della sollecitazione dell’esercizio.
Alcuni ricercatori hanno osservato anche la resistenza alla corsa in salita per studiare la risposta
allo stress dei muscoli umani.
Questi esercizi possono essere definiti come 'dannosi' in quanto inducono palesemente danni
strutturali (come indicato da un significativo aumento in circolo di livelli di creatin-chinasi) e
funzionali (come indicato dalla significativa riduzione della forza massima volontaria) al
muscolo.
Sono stati anche studiate le risposte ad attacchi acuti di esercizi di resistenza che sono dannosi in
natura.
Nel primo di questi studi, hsp27 e hsp70 sono aumentate da 2 a 10 volte, rispettivamente, nel
bicipite brachiale di soggetti non allenati 48 ore dopo l'allungamento di contrazione.
E’ stato poi esaminato il ruolo delle HSP nell’ "effetto attacco ripetuto” in cui l’esercizio di
resistenza è stato eseguito in due occasioni separate da 4 settimane.
L’incremento di hsp27 e di HSP70 e la risposta è stata la stessa dopo entrambi i periodi, anche se
- 63 - Anche se il tasso di sintesi di hsp27 e HSP70 sono risultati simili dopo i due periodi,
l'incremento assoluto dei livelli di proteina è stata più bassa nel secondo.
Questi dati possono rappresentare un meccanismo adattativo della risposta allo stress per cui i
livelli basali di proteine da stress possono essere regolati a seguito di ripetuti attacchi.
L’interpretazione dei dati estratti dagli studi sull’esercizio dannoso è complicata dalla risposta
infiammatoria che si verifica alcuni giorni dopo le contrazioni.
E' pertanto possibile che gli aumenti segnalati nel contenuto di HSP in questi studi siano anche
dovuti a causa della presenza di cellule fagocitarie, dal momento che tali cellule contengono
livelli relativamente alti di HSP.
L'invasione dei fagociti è anche evidenziata nell’esplosione ossidativa, contribuendo così a
lesioni muscolari secondare che possono aumentare l'espressione intramuscolari di HSP.
Analisi di omogenizzati di muscoli che hanno subito danni rendono difficile quantificare
precisamente quali HSP sono indotte a seguito di danno muscolare o al cambiamento del
contenuto della cellula per fagocitosi e processi secondari.
6.2. Tempi di risposta
Studi che impiegano biopsie di serie e le tecniche di western blotting hanno dimostrato che un
- 64 - Dati recenti, tuttavia, hanno fornito nuovi elementi di prova sul tempo impiegato per la risposta.
L’utilizzo di un protocollo isometrico e le tecniche di immunoistochimica hanno osservato un
aumento della % del contenuto di HSP70 nel vasto laterale immediatamente dopo l’esercizio,
Questo studio, quindi, ha fornito elementi di prova per una specifica fibra muscolare
nell’espressione di HSP.
Tuttavia, il tempo e la specificità della fibra alla risposta allo stress può essere unica e
caratteristica del tipo di esercizio scelto (ad esempio, intensità, durata, modalità, il dannoso /
non-dannoso, ) e dalla popolazione sotto inchiesta.
La risposta allo stress delle cellule muscolari umane è di elevata variabilità individuale quindi
(sia in termini di grandezza e di tempo), e sembra essere dovuta, in parte, a differenze individuali
sul contenuto di HSP.
Nel considerare i fattori che determinano livelli basali di HSP e / o l’entità della risposta da
shock termico a varie sollecitazioni, i dati da vari tipi di cellule hanno indicato che la formazione
di stato, i livelli di attività più recenti, la storia termica, la disponibilità di energia, il sesso e l’età
sono tutti possibili induttori.
Si è infine notato che l’invecchiamento riduce la capacità del muscolo di produrre HSP dopo
l’esercizio fisico.
I meccanismi con cui la sovra-espressione di HSP70 impedisce i deficit funzionali legati all'età
non sono chiari, tuttavia, Broome (2006) ha dimostrato che la sovra-espressione permanente di
- 65 - Questo ha fornito un collegamento diretto tra l'accumulo ridotto di prodotti di ossidazione e la
preservazione della funzione muscolare.
Inoltre, la capacità di attivare il fattore di trascrizione redox-sensibili NFkB dopo l'esercizio non
dannoso è stata preservata persino nei muscoli di topi vecchi che sovra-esprimono HSP70.
In sintesi, è ben documentato che sia l’esercizio acuto che cronico possono aumentare il
contenuto di HSP nel muscolo scheletrico animali e umano.
Il segnale preciso a questo adattamento non è chiaro, ed è probabilmente specifico per alcuni
caratteristici stimoli.
Il muscolo scheletrico dei soggetti invecchiati perde la capacità di produrre proteine da stress
dopo gli insulti stressanti, forse a causa dell’età e delle alterazioni indotte nella segnalazione
redox.
Tale mancanza del muscolo “vecchio” ad adattarsi potrebbe essere un fattore che contribuisce
allo sviluppo del deficit muscolare.
A questo proposito, gli interventi che conservano la capacità al muscolo di produrre HSP
potrebbero essere importanti nella lotta contro la perdita della massa muscolare e della funzione
