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Fisiologia dell’ipertrofia dei muscoli scheletrici

La fisiologia dell’ipertrofia del muscolo scheletrico esamina il ruolo e le interazioni delle cellule satelliti, le risposte del sistema immunitario e i fattori di crescita.

Celle satellitari (celle satellitari)

Funzioni della cella satellitare:

  • Facilitare la crescita;
  • Supporto vitale;
  • Ripristino del tessuto muscolare scheletrico (non cardiaco) danneggiato.

Le cellule sono chiamate cellule satellite perché si trovano all’esterno delle fibre muscolari, tra il sarcolemma e la lamina basale (lo strato superiore della membrana basale) della fibra muscolare. Le cellule satellite hanno un nucleo, che occupa la maggior parte del loro volume. Queste cellule sono generalmente dormienti, ma si attivano quando le fibre muscolari subiscono lesioni, ad esempio a causa dell’allenamento della forza. Le cellule satellite quindi si moltiplicano e le cellule figlie vengono attratte dall’area danneggiata del muscolo. Quindi si fondono con le fibre muscolari esistenti, donando i loro nuclei, che aiutano a rigenerare le fibre muscolari. È importante sottolineare che questo processo non crea nuove fibre muscolari scheletriche (nell’uomo), ma aumenta la dimensione e la quantità di proteine ​​contrattili (actina e miosina) all’interno della fibra muscolare.

Il numero di celle satellite dipende dal tipo di fibra. Le fibre di tipo I, o a contrazione lenta , hanno in genere da cinque a sei volte più cellule satelliti rispetto al tipo II ( fibre a contrazione rapida ) a causa dell’aumento del flusso sanguigno e di più capillari. Ciò può essere dovuto al fatto che le fibre muscolari di tipo 1 sono utilizzate più frequentemente e quindi potrebbero essere necessarie più cellule satellite per danni muscolari minori in corso.

I ricercatori dell’Università di Rochester Medical Center hanno scoperto che la perdita di cellule staminali muscolari è il principale fattore di perdita muscolare negli anziani. La loro scoperta mette in dubbio la teoria esistente secondo la quale la contrazione muscolare legata all’età è causata principalmente dalla perdita di motoneuroni.

Immunologia

Come descritto in precedenza, l’allenamento della forza provoca lesioni muscolari scheletriche. Il sistema immunitario reagisce con una complessa sequenza di reazioni che portano all’infiammazione. Lo scopo della risposta infiammatoria è contenere l’area danneggiata, riparare il danno e anche pulire l’area lesa.

Il sistema immunitario innesca una sequenza di eventi in risposta alla lesione del muscolo scheletrico. I macrofagi coinvolti nella fagocitosi (il processo mediante il quale alcune cellule assorbono e distruggono microrganismi e detriti dalle cellule danneggiate) si spostano nel sito della lesione e rilasciano citochine, fattori di crescita e altre sostanze. Le citochine sono proteine ​​- “conduttori” del sistema immunitario. Sono responsabili della comunicazione tra le cellule del corpo. Le citochine stimolano l’arrivo di linfociti, neutrofili, monociti e altre cellule nel sito della lesione per riparare i tessuti.

Le tre citochine più importanti associate all’esercizio sono l’interleuchina-1 (IL-1), l’interleuchina-6 (IL-6) e il fattore di necrosi tumorale (TNF). Queste citochine forniscono la maggior parte della risposta infiammatoria, quindi sono chiamate “citochine infiammatorie o proinfiammatorie”. Sono responsabili della scomposizione delle proteine, della rimozione delle cellule muscolari danneggiate e dell’aumento della produzione di prostaglandine (sostanze simili agli ormoni che aiutano a controllare l’infiammazione).

Fattori di crescita 

I fattori di crescita sono proteine ​​altamente specifiche, inclusi ormoni e citochine, che sono molto attivamente coinvolte nel fenomeno dell’ipertrofia muscolare. I fattori di crescita stimolano la divisione e la differenziazione (l’acquisizione di una o più caratteristiche che differiscono dalla cellula originaria) di un particolare tipo di cellula. I fattori di crescita di particolare interesse in relazione all’ipertrofia del muscolo scheletrico sono il fattore di crescita simile all’insulina (IGF), il fattore di crescita dei fibroblasti (FGF) e il fattore di crescita degli epatociti (HGF). Questi fattori di crescita lavorano in combinazione tra loro per indurre l’ipertrofia del muscolo scheletrico.

Fattore di crescita insulino-simile

L’IGF è un ormone che viene secreto nel muscolo scheletrico. Regola il metabolismo dell’insulina e stimola la sintesi proteica. Esistono due forme, l’IGF-I, che induce la proliferazione e la differenziazione delle cellule satelliti, e l’IGF-II, responsabile della proliferazione delle cellule satelliti. In risposta al sovraccarico, il livello di IGF-I aumenta, il che porta all’ipertrofia del muscolo scheletrico.

Fattore di crescita dei fibroblasti

FGF si trova nel muscolo scheletrico. L’FGF ha nove forme, cinque delle quali causano la proliferazione e la differenziazione delle cellule satelliti, con conseguente ipertrofia del muscolo scheletrico. La quantità di FGF secreta nel muscolo scheletrico è direttamente proporzionale al grado di lesione muscolare.

Fattore di crescita degli epatociti

HGF è una citochina con varie funzioni nella cellula. Specifico per l’ipertrofia del muscolo scheletrico, l’HGF attiva le cellule satelliti e può essere responsabile della migrazione delle cellule satelliti nell’area danneggiata.

Il ruolo degli ormoni nell’ipertrofia del muscolo scheletrico 

Gli ormoni sono sostanze chimiche che gli organi rilasciano per avviare o regolare l’attività di un organo o di un gruppo di cellule in un’altra parte del corpo. Va notato che la funzione ormonale è influenzata dallo stato nutrizionale, dall’assunzione di cibo e da fattori dello stile di vita come stress, sonno e salute generale. I seguenti ormoni sono di particolare interesse per l’ipertrofia del muscolo scheletrico.

Un ormone della crescita

L’ormone della crescita è un ormone peptidico che stimola le reazioni immunoenzimatiche nei muscoli scheletrici, favorendo l’attivazione delle cellule satelliti, la proliferazione e la differenziazione. Tuttavia, gli effetti osservati della crescita muscolare dall’integrazione di GH, studiati in gruppi che ricevono l’ormone della crescita e fanno allenamento per la forza, possono essere meno associati a un aumento delle proteine ​​contrattili e più alla ritenzione di liquidi e all’accumulo di tessuto connettivo.

cortisolo

Il cortisolo è un ormone steroideo (un ormone a base di steroidi che può passare attraverso la membrana cellulare senza un recettore) prodotto nella corteccia surrenale. È un ormone dello stress che stimola la gluconeogenesi , ovvero la produzione di glucosio da altre fonti come aminoacidi e acidi grassi liberi. Il cortisolo inibisce anche l’assorbimento del glucosio da parte della maggior parte delle cellule del corpo. Avvia il catabolismo proteico, rilasciando così aminoacidi che verranno utilizzati per creare varie proteine ​​che potrebbero essere necessarie durante i periodi di stress.

In termini di ipertrofia, un aumento del cortisolo è associato ad un aumento del catabolismo proteico . Pertanto, il cortisolo scompone le proteine ​​muscolari, inibendo la crescita del muscolo scheletrico.

Testosterone

Il testosterone è un androgeno , o ormone sessuale maschile. Il ruolo fisiologico primario degli androgeni è quello di promuovere la crescita e lo sviluppo di organi e tratti maschili. Il testosterone colpisce il sistema nervoso, i muscoli scheletrici, il midollo osseo, la pelle, i capelli e i genitali. Nel muscolo scheletrico, il testosterone, prodotto in quantità significativamente più elevate negli uomini, ha un effetto anabolico . Ciò contribuisce alle differenze di genere osservate nel peso e nella costituzione di uomini e donne. Il testosterone aumenta la sintesi proteica, che induce l’ipertrofia.

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