Inibizione della Miostatina: cos’è, come funziona e vantaggi
La Miostatina è un fattore di crescita che regola le dimensioni dei muscoli a partire dallo sviluppo embrionale precoce e continua per tutta la vita. La miostatina agisce inibendo la crescita dei muscoli, impedisce quindi loro di crescere troppo ed è anche nota come fattore di crescita e differenziazione 8 (GDF-8). È una proteina composta da due subunità identiche. Ogni subunità contiene 110 aminoacidi. Il gene che codifica per la miostatina è definito MSTN (o GDF8) e si trova sul cromosoma 2 nella banda 2q32.1.
Sia negli uomini che negli animali, la miostatina è un ormone che agisce come una sorta di “freno” che indica ai muscoli di smettere di crescere, il che aiuta a impedire che diventino troppo grandi.
Questo è importante perché oltre una certa dimensione, aggiungere più massa ai muscoli in realtà non li rende più forti – e anche i muscoli troppo grandi sono più vulnerabili ai danni. I muscoli troppo sviluppati possono anche intralciare altri organi importanti, riducendone le dimensioni e compromettendone le funzioni.
La miostatina è una proteina scoperta nel 1997 da McPherron e collaboratori (McPherron et al. 1997). In particolare è un gene inibitore della crescita muscolare appartenente alla “superfamiglia” delle proteine conosciute come fattori di crescita trasformanti β. Questa superfamiglia regola e controlla la crescita e la differenziazione non solo dei muscoli ma di tutti i tessuti in tutto il corpo.
Il gene della miostatina è espresso quasi esclusivamente nelle cellule muscolari scheletriche. Inoltre è stato notato come nello sviluppo embrionale e negli animali adulti, funzioni da regolatore negativo della crescita muscolare.
La miostatina è un membro della famiglia del fattore di crescita trasformante beta (TGF-beta). Tutti i membri di questa famiglia di geni regolano la crescita e la differenziazione dall’embriogenesi precoce a tipi di cellule mature e tessuti.
Sperimentazione sugli animali
Nelle sperimentazioni con i ratti la disattivazione mirata del gene della miostatina ha raddoppiato la massa muscolare dei roditori (McPherron et al. 1997), mentre la sovraespressione sistemica di tale gene è stato scoperto che porti ad una sindrome da deperimento caratterizzata da una perdita muscolare (Zimmers et al. 2002). Inoltre è stato confermato come quest’ultima condizione inibisca l’attivazione delle cellule satellite (McCroskery et al. 2003).
La miostatina si è scoperto che sia deputata a regolare la massa muscolare nei topi dai quali era stato eliminato il gene che la codifica. In questi “topi potenti”, esiste una crescita eccessiva dei muscoli dovuta ad un aumento sia del numero di miociti (cellule muscolari) che delle dimensioni (ipertrofia) delle miofibre (fibre muscolari).
La funzione della miostatina sembrerebbe che rimanga conservata in tutte le specie animali. Ad esempio, è stato sperimentato come in una razza di bovini che presentava una mutazione di questo gene, la quantità di massa muscolare era notevolmente superiore a quella degli altri bovini (Grobet et al. 1997). Lerazze di bovini con uno sviluppo muscolare eccezionale – denominato “bestiame a doppia muscolatura” – presentano una mutazione nel gene MSTN bovino che codifica per la miostatina.
Inibizione del gene MSTN negli uomini
Un bambino nato con muscoli molto sviluppati fu scoperto che avesse una mutazione del gene MSTN che codifica per la miostatina. Fornendo prove molto forti che la miostatina è un attore principale nella regolazione della massa muscolare anche negli esseri umani (Schuelke M et al. 2004). A parte l’aumento delle dimensioni dei suoi muscoli, il bambino appariva normale all’età di 4 anni. Il bambino aveva una mutazione con perdita di funzione nel gene MSTN cheè quello che rende inattiva la miostatina.
Può essere quindi possibile aumentare la massa e la forza muscolare inattivando la miostatina a persone con atrofia muscolare a causa di malattia (Schuelke M et al., New Engl J Med 350: 2682,2004).
Vantaggi dell’inibizione della miostatina
1) L’inibizione della miostatina può prevenire la degenerazione muscolare
L’inibizione della miostatina può influenzare i muscoli in molti modi diversi.
In primo luogo, alcune prove suggeriscono che l’inibizione della miostatina può impedire al muscolo di indebolirsi durante lunghi periodi di inattività. Ad esempio, l’inibizione ha ridotto la perdita di muscolo nei giovani topi a cui è stato impedito di usare le zampe posteriori per 21 giorni [ R ].
In secondo luogo, l’inibizione può anche prevenire la perdita muscolare che si verifica a seguito di altre malattie. Ad esempio, la cancellazione dei geni coinvolti nella produzione di miostatina nei cuori dei topi ha impedito il grave muscolo e la perdita di peso causata da insufficienza cardiaca [ R ].
Nei topi con malattia renale cronica, l’inibizione della miostatina ha rallentato la perdita muscolare causata dalla malattia renale e aumentato la crescita dei muscoli dell’avambraccio [ R ].
Oltre il 20% delle morti per cancro in pazienti umani è causato dalla cachessia. Un sintomo del cancro che causa la perdita di muscoli e grasso nonostante un’alimentazione adeguata. Tuttavia, numerosi studi su modelli hanno dimostrato che l’inibizione della miostatina può prevenire questa perdita muscolare correlata al cancro sia nel cancro del polmone che della pelle (melanoma). Ciò suggerisce che l’inibizione può essere un modo efficace per prevenire un numero significativo di decessi per cancro nei pazienti umani [ R , R , R ].
La distrofia muscolare di Duchenne (DMD) è una malattia incurabile che causa la perdita di tessuto muscolare. Tuttavia, è stato dimostrato che l’inibizione della miostatina aumenta la massa muscolare sia nei cani che nei topi con DMD, suggerendo il potenziale futuro per il trattamento di pazienti umani con inibitori della miostatina [ R , R ].
Infine, l’inibizione della miostatina ha impedito la debolezza muscolare e la perdita muscolare nei topi con la Malattia di Huntington, una malattia genetica ereditaria che fa degenerare i muscoli nel tempo [ R ].
2) L’inibizione della miostatina può aiutare a costruire il muscolo
Un caso studio di un bambino umano con livelli insolitamente elevati di sviluppo muscolare ha riferito che il bambino aveva anche livelli molto bassi di miostatina, fornendo prove di un legame diretto tra inibizione della miostatina e aumento della crescita muscolare nell’uomo [ R ].
Uno studio pilota che utilizza composti che inibiscono o riducono i livelli di miostatina ha scoperto che solo 7 giorni di trattamento hanno aumentato la forza di presa in 6 soggetti di mezza età umani, suggerendo inoltre un legame diretto tra miostatina e sviluppo muscolare in uomini sani [ R ].
Connessioni simili sono state osservate sia nei topi che nei bovini, dove le mutazioni genetiche che compromettono la creazione di miostatina nel corpo provocano animali “a doppia muscolatura” che hanno fino al 20% in più di fibre muscolari rispetto al normale, oltre a livelli drasticamente ridotti di grasso corporeo [ R , R , R , R ].
L’inibizione della miostatina nei topi adulti sani ha aumentato la massa muscolare generale e la forza di presa, dimostrando ulteriormente che la miostatina continua a regolare la massa muscolare durante l’età adulta [ R , R ].
3) L’inibizione della miostatina può prevenire l’obesità
Oltre a influenzare la crescita muscolare, l’inibizione della miostatina può anche aiutare a prevenire l’accumulo di grasso nel corpo.
Questo effetto è stato osservato principalmente negli studi sulla follistatina , un ormone naturale che inibisce la miostatina [ R , R , R ].
Nei topi, l’uso di follistatina per inibire la miostatina ha portato a un ridotto guadagno di grasso e ha anche diminuito la dimensione delle cellule che accumulano grasso (adipociti) [ R ].
Ridurre i livelli di miostatina potrebbe anche avere il potenziale per prevenire l’obesità e il diabete [ R , R ].
Alimenti e integratori che inibiscono la miostatina
Mentre la maggior parte degli studi scientifici ha utilizzato complicate tecniche di modificazione genetica per controllare i livelli di miostatina negli animali. Questo non è ovviamente il modo più pratico per gli umani di influenzare i propri livelli di miostatina.
Tuttavia, la miostatina può essere inibita nell’uomo assumendo integratori e mangiando alimenti ricchi di sostanze nutritive che possono influenzare indirettamente l’attività della miostatina nel corpo.
Ad esempio, un metodo notevole per inibire la miostatina è attraverso il consumo di epicatechina, un membro della famiglia dei flavonoidi di sostanze chimiche che controllano la pigmentazione nelle piante [ R ].
Nei vecchi topi, le iniezioni giornaliere di epicatechina hanno portato ad un aumento della forza muscolare complessiva. Lo stesso trattamento in 6 soggetti umani ha aumentato la forza della presa della mano dopo appena 7 giorni [ R ].
L’Epicatechina può essere trovata in molti alimenti comuni , tra cui [ R , R ]:
- tè verde
- cioccolato (in particolare cioccolato fondente e polvere di cacao cruda)
- more
- melograni
- fave
Mangiare questi alimenti è, quindi, un modo semplice per raccogliere i benefici dell’inibizione della miostatina [ R ].
Alcuni integratori agiscono come inibitori della miostatina. Molti di questi supplementi contengono follistatina, un composto provato per bloccare le azioni della miostatina. Sebbene non ci siano molti studi sugli effetti della follistatina sulla crescita muscolare. I modelli animali e le recensioni degli utenti forniscono un certo supporto per la loro efficacia.
Ad esempio, la follistatina ha aumentato la massa muscolare nei topi attraverso la sua capacità di ridurre la miostatina nei muscoli [ R ].
Effetti collaterali dell’inibizione della miostatina
Gli inibitori della miostatina sono diventati popolari supplementi per gli atleti da utilizzare per una rapida crescita muscolare [ R ].
Tuttavia, ci sono diversi potenziali svantaggi da prendere in considerazione quando si usano gli inibitori della miostatina per il miglioramento atletico.
Una preoccupazione potenziale è che l’aumento della crescita muscolare porterà ad un aumento del rischio di lesioni a causa di un aumento dello stress sulle fibre muscolari. Questo è particolarmente vero per le persone che usano gli inibitori della miostatina come integratori per l’allenamento invece che come parte di un trattamento medico per la distrofia muscolare o altri disturbi [ R ].
Altri possibili effetti collaterali degli inibitori della miostatina includono aumento della possibilità di rottura del tendine , insufficienza cardiaca dovuta a muscolo cardiaco infiammato e rabdomiolisi , una rottura delle fibre muscolari che spesso porta all’insufficienza renale [ R , R ].
Inibitori della miostatina nello sport
Nonostante i potenziali benefici dell’inibizione della miostatina, la comunità atletica spesso considera il suo uso come poco etico. Non sono state condotte molte ricerche scientifiche sugli altri effetti avversi quando è stato utilizzato per il miglioramento atletico [ R ].
Un modo comune per inibire la miostatina è attraverso il “doping genetico”, in cui il DNA umano viene direttamente alterato per far crescere più facilmente i muscoli. Questo è spesso fatto in segreto a causa del suo divieto in molte realtà sportive. Tuttavia, questa segretezza comporta anche una mancanza di sicurezza nella procedura, che può avere conseguenze imprevedibili [ R ].
