martedì 14 gennaio 2020

Solo il nostro cervello può ricordare?

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Sappiamo che il nostro cervello ha una memoria con sede nell'ippocampo e che possiamo ricordare (quasi) tutto quello che vogliamo, ma c’è qualcos'altro nel nostro corpo che può avere una memoria? E’ vero, anche il nostro sistema immunitario “ricorda” l’antigene che l’ha attaccato e memorizza come sconfiggerlo qualora si ripresentasse in futuro, ma in questa sede ci riferiamo ad una memoria capace di ricordare il nostro allenamento, una memoria muscolare. Si crede, infatti, che precedenti allenamenti possano facilitare la riacquisizione di massa muscolare e forza in seguito ad un periodo di inattività. 
Fig. 1. Modello proposto da Gundersen adattato da Bruusgaard et al. (2010)
Dal libro Principi e Metodologia del Fitness (p. 272) sappiamo che le cellule satelliti hanno un ruolo ben preciso nelle fibre muscolari: fornire nuovi nuclei al fine di mantenere il rapporto nucleo/citoplasma inalterato, in accordo con la teoria del dominio nucleare la quale afferma che un nucleo supporta un costante volume di citoplasma. Dunque se il citoplasma aumenta (come nell’ipertrofia), la cellula muscolare avrà bisogno di nuovi nuclei, mentre durante l'atrofia l'eccesso di nuclei verrà rimosso per apoptosi (1). Tuttavia (da uno studio in vivo su topi), sembrerebbe che i mionuclei non vengano perduti del tutto durante l’inattività/detraining; Gundersen (2016) ha proposto che proprio questo mantenimento di mionuclei sia alla base della memoria muscolare e quindi che l’ipertrofia, successiva al ri-allenamento, avvenga senza il reclutamento di altri mionuclei dato che si trovano già lì per via del precedente allenamento.

Viene quindi suggerito un nuovo modello (Fig. 1):

- Inizialmente le fibre non allenate sono piccole e con pochi nuclei;

- Attraverso l'allenamento, oltre a crescere di volume, aumentano il numero di mionuclei;

- Durante l’inattività, le fibre mantengono comunque elevato il numero di nuclei, ma perdono
proteine quindi il risultato sarà di nuovo fibre piccole, ma questa volta con più nuclei;

- Infine, se le fibre vengono ri-allenate saltano (almeno fino ad un certo limite) il reclutamento
di mionuclei.

Okay, tutto molto interessante…E quindi? Calma, ora arriviamo al sodo.

Sembrerebbe quindi che il muscolo non abbia una memoria muscolare. E se si trattasse di una epi-memoria? L’articolo (2) aveva lo scopo di determinare se un precedente allenamento di un arto (mem-leg) potesse portare ad un aumento della risposta ipertrofica rispetto all'arto controlaterale e se questo potesse trovare un corrispondente aumento dei mionuclei in 19 giovani. Il protocollo includeva due periodi di allenamento (T1 e T2, con variazioni d’intensità intra-settimanale e con l’utilizzo nelle ultime settimane di una metodica nota come BFRT o blood flow restricted training o Katsuu Training che doveva massimizzare ipertrofia e attivazione dei mionuclei) separati da un periodo di non-allenamento (DT). Tuttavia il numero di mionuclei non è stato influenzato dall'allenamento (ci sono state variazioni ma non significative, v. Fig 2), la forza migliorava quasi allo stesso modo dopo il T2 (anche se un incremento di circa il 10% di forza era presente nella mem-leg rispetto all'altra prima del T2) e lo spessore muscolare di entrambi gli arti mostrava incrementi simili dopo il T2. Gli autori concludono che “questa forma di memoria è probabilmente non correlata alle proprietà delle cellule muscolari, ma all'apprendimento motorio”.

Seaborne et al. (2018), sottoponendo 8 maschi sani ad un protocollo di allenamento di 21 settimane con una fase di loading, unloading e reloading, hanno ipotizzato che uno stimolo ambientale come l'allenamento potesse portare ad alterazioni epigenetiche (cioè portare ad alterazione dell'espressione genica senza comportare modifiche strutturale del DNA) su geni specifici e che questi potessero rappresentare la memoria muscolare vera e propria/epi-memoria muscolare. 

I risultati hanno identificato:

· Un aumento di massa muscolare del 6,5% nel loading (da 19.47 ± 1.06 a 20.74 ± 1.11 kg),
· Una riduzione del 4,6% nel deloading (19.83 ± 1.06 kg),
· Un ulteriore aumento del 12,4% confrontato al baseline (21,85 ± 2.78 kg) portando quindi il reloading ad un aumento del 5,9% rispetto al loading; simile andamento per i livelli di forza.

Psilander et al 2019
Inoltre, sono stati identificati ben 18.816 siti di DNA ipometilato (generalmente la riduzione della metilazione del DNA porta ad un aumento dell’espressione genica) in seguito al reloading rispetto al loading e unloading (9,153 vs 8,891 siti rispettivamente). Dei 4 gruppi genici (Fig 3), il gruppo A mostrava ipometilazione solo per il loading e il reloading, mentre il gruppo B manteneva l’ipometilazione in seguito a loading anche durante le altre fasi. In particolare è stato evidenziato che alcuni geni (GRIK2, TRAF1, BICC1 e STAG1), in seguito ad una singola sessione di allenamento con i pesi, erano ipometilati e che tale stato veniva mantenuto durante il loading e il reloading, mostrando un’aumentata espressione genica dopo quest'ultimo. 

Il presente studio suggerisce che lo stato di ipometilazione di alcuni geni (in acuto con GRIK2, TRAF1, BICC1, STAG1 e in cronico con RPL35a, C12orf50, BICC1, ZFP2, HEG1, PLA2G16, SETD3) ottenuto con loading, venga mantenuto durante unloading dove la massa muscolare ritorna al baseline e che il reloading aumenta la frequenza di ipometilazione in associazione con il più grande incremento di massa muscolare registrato.

Per concludere, sembrerebbe che il muscolo non abbia una memoria come il cervello, ma piuttosto un’epi-memoria.
Bibliografia
- Principi di metodologia del Fitness di Antonio Paoli, Marco Neri, Antonino Bianco (2013); Elika Edizioni.

Letture consigliate
1. Gundersen K. Muscle memory and a new cellular model for muscle atrophy and hypertrophy. Journal of Experimental Biology (2016) 219, 235-242 doi:10.1242/jeb.1244952. 
2. Psilander N. Effects of training, detraining, and retraining on strength, hypertrophy, and myonuclear number in human skeletal muscle. Journal of Applied Physiology (2019) 126 (6) 1636-1645. doi: 10.1152/japplphysiol.00917.2018.
3. Seaborn A. R. Human Skeletal Muscle Possesses an Epigenetic Memory of Hypertrophy. Scientific Reports (2018) 1898 (8) 1-17. doi: 10.1038/s41598-018-20287-3




Dott. Settimo Mangano

Secondo Anno in Scienze delle Attività Motorie Preventive e Adattate.

Università degli Studi di Palermo





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