Il Muscolo Come Organo Endocrino PDF

AFA IL MUSCOLO QUALE ORGANO ENDOCRINO Il muscolo scheletrico è un muscolo volontario, ed è il tessuto maggiormente rappresentato nell’individuo. È il principale trasduttore d’energia chimica in meccanica, in quanto induce lo spostamento nello spazio dei diversi segmen...

AFA IL MUSCOLO QUALE ORGANO ENDOCRINO Il muscolo scheletrico è un muscolo volontario, ed è il tessuto maggiormente rappresentato nell’individuo. È il principale trasduttore d’energia chimica in meccanica, in quanto induce lo spostamento nello spazio dei diversi segmenti ossei dello scheletro tra loro connessi mediante le articolazioni, provocandone il movimento. Il muscolo scheletrico è considerato anche un organo endocrino perché, oltre alla sua funzione primaria di contrazione e movimento, produce e secerne una serie di molecole chiamate MIOCHINE, che agiscono come ormoni. Queste vengono prodotte durante la contrazione e possono influenzare altri tessuti e organi del corpo, come il fegato, il cervello, il sistema immunitario, permettendo quindi al muscolo scheletrico di comunicare con altri sistemi dell’organismo e di partecipare al mantenimento dell’omeostasi. Le miochine sono una sottoclasse delle CITOCHINE, ovvero proteine prodotte dalle cellule del sistema immunitario e da altri tipi cellulari che agiscono come mediatori chimici per regolare e coordinare le risposte cellulari. Citochine, ormoni e fattori di crescita Le citochine hanno proprietà comuni con gli ormoni ed interagiscono con essi ma si differenziano dagli stessi per alcuni aspetti: - Ormoni: sono prodotti da cellule specializzate, ad esempio le cellule beta del pancreas che producono insulina, e vengono rilasciati nel torrente circolatorio e agiscono a distanza dal loro sito di produzione. I livelli di ormoni circolanti sono generalmente misurabili nel siero o nel plasma, e l’ampiezza della variazione di concentrazione negli ormoni va nell’ordine dei nanomoli (10-9M) - Citochine: sono prodotte da qualsiasi tipo di cellula (soprattutto da Macrofagi e Linfociti T), esercitando la loro azione in un breve raggio dal luogo di produzione su altre cellule o sulle stesse cellule che le producono. I livelli delle citochine circolanti, solo per alcune di esse, è possibile determinare (es. EPO). L’ampiezza della variazione di concentrazione è nell’ordine dei picomoli (10-12M) per le citochine, e può anche aumentare di 100 volte in seguito ad uno stimolo. - Fattori di crescita: hanno proprietà intermedie tra ormoni e citochine CITOCHINE ORMONI DIFFERENZE - Agiscono localmente - Agiscono a distanza - Prodotte da differenti cellule - Prodotti da cellule specializzate - Prodotte in maniera transiente - Prodotti costitutivamente - Inattive in siero/plasma - Attivi in siero/plasma) PROPRIETA’ COMUNI - Recettori omologhi - Potenti segnali cellulari Classificazione delle citochine CLASSIFICAZIONE STRUTTURALE CLASSIFICAZIONE FUNZIONALE -Famiglia con 4 tratti ad 𝛼 -elica a catena lunga -Famiglia delle ematopoietine (IL-2, IL-3, IL-4, IL- e corta (IL-2, IL-3, IL-6, IL-7, IL-9, IL-10, IL-13, IL- 5, IL-6, IL-7, IL-12, IL-13, IL-15, IL-21, IL-23, 15) ormone della crescita, Prolattina, -Famiglia con struttura a foglietti 𝛽 A catena Eritropoietina/Ematopoietina) lunga (TGF-𝛽 , TNF) -Famiglia dell’interfone (IFN-𝛼 ,IFN-𝛽 , IFN-𝛾 , -Famiglia con struttura a catena corta 𝛼 /𝛽 (IL- IL-10, IL-9, IL-20, IL-22, IL-24) 8, TGF-𝛼 ,IGF-1) -Famiglia del fattori di necrosi tumorale (TNF- -Famiglia con struttura a mosaico 𝛼 ,TNF -𝛽 ) -Famiglia delle chemochine MIOCHINE Durante la contrazione muscolare, le fibre muscolari scheletriche rilasciano alcune citochine, chiamate miochine, quali IL-6, IL-8 ed il IL-15. Queste miochine mediano risposte immunitarie ed influenzano il metabolismo intermedio dei carboidrati e dei lipidi. INTERLUCHINA-6 (IL-6) L’IL-6 è stata la prima miochina identificata, sintetizzata dal muscolo scheletrico e rilasciata in circolo in risposta all’esercizio fisico. In seguito ad esercizio fisico, i livelli di IL-6 circolante aumentano fino a 100 volte per poi ritornare ai valori basali nella fase post-esercizio. L'ampiezza dell’incremento è proporzionale alla massa muscolare coinvolta nel lavoro meccanico, all’intensità ed alla durata dell'esercizio. Inoltre, nelle fibrocellule muscolari si verifica anche l’aumento dell’espressione del recettore per IL-6 (gap-130), (funzionamento autocrino/paracrino). Azioni e modulatori Nella cellula muscolare, IL-6 agisce come sensore d’energia. L'espressione del gene dell’IL-6 è modulata dalla disponibilità cellulare dei carboidrati (glicogeno). L‘azione di IL-6 sul metabolismo del glucosio coinvolge l’incremento nella traslocazione sulla membrana del trasportatore del glucosio GLUT-4, a cui contribuisce anche l‘insulina. IL-6 media l’incremento della massa muscolare in seguito ad un esercizio, agendo sulla proliferazione delle cellule satelliti (ipertrofia muscolare, Vo2max > 65%). Inoltre, nel muscolo, oltre al glicogeno, anche l‘ossido nitrico (NO) ed il Calcio (Ca++) regolano la produzione e la secrezione dell’IL-6. INTERLUCHINA-8 (IL-8) Appartiene alla famiglia delle citochine con il motivo CXC, per la presenza di due residui conservati di Cisteina, C, separati da un amminoacido, X nella regione ammino-terminale. IL-8 attrae i neutrofili ed è angiogenica (sostiene la crescita di nuovi vasi sanguigni), legando il suo recettore presente sulle cellule dell’endotelio vascolare. I livelli di IL-8 aumentano in seguito ad un esercizio fisico eccentrico, cioè eseguito ad alta intensità (VO2nax > 70%) per un periodo prolungato. INTERLUCHINA-15 (IL-15) Sono presenti 2 differenti isoforme con differente lunghezza: - una forma lunga, di 48 amminoacidi, che è secreta dalle cellule; -una forma corta, di 21 amminoacidi, con localizzazione intra citoplasmatica. matica. L’IL-15: Media l’interazione tra muscolo scheletrico e tessuto adiposo durante l’esercizio fisico induce un aumento della sintesi della catena pesante della miosina favorendone l’accumulo nelle miocellule differenziate in seguito ad esercizi di forza e non di resistenza, aumenta l'espressione di questa miochina. LIF, IL-4, IL-6 è IL-15 promuovono l'ipertrofia muscolare. La miostatina inibisce l’ipetrofia muscolare e l’esercizio fisico provoca il rilascio di un inibitore della miostastina, follistatina, dal fegato. BDNF ed IL-6 sono coinvolti nell’ossidazione degli acidi grassi mediata da AMPK ed IL-6 aumenta l'ingresso del glucosio nel muscolo, indipendentemente dall’insulina. IL-6 sembra avere effetti sistemici sul fegato e sul tessuto adiposo. IGF-1 e FGF-2 sono coinvolti nella formazione ossea mentre FSTL1 migliora la funzione endoteliale e la rivascolarizzazione dei vasi ischemici. Irisina ha un ruolo nella trasformazione del tessuto adiposo bianco in bruno. ATTIVITA’ FISICA ADATTATA E DIABETE Per attività fisica si intende qualsiasi movimento volontario eseguito dal muscolo scheletrico che porti ad un apprezzabile incremento nella spesa energetica quotidiana. CALCOLO DEL DISPENDIO ENERGETICO RMR = BMR + DIT BMR (BASAL METBAOLI RATE o BBE) rappresenta la quota di energia spesa per il mantenimento del metabolismo basale RMR (RESTING METABOLIC RATE) si calcola dopo 4h da un pasto leggero e dopo 30-60min di riposo. È uguale al precedente ma tiene conto della termogenesi dieto indotta TID (o DIT) METODI PER IL CALCOLO DEL DISPENDIO ENERGETICO DE In un soggetto adulto, i volumi espiratori medi standard per O2 e CO2 sono 0,250 l/m e 0,225 l/min rispettivamente. Da cui il calcolo dell’EE → D(kcal/die) = 3,581 VO2 l/d + 1,448 VCO2 l/d -32,4 MISURA DELLA QUANTITA’ DI ATTIVITA’ FISICA (MET) Il MET o EQUIVALENTE METABOLICO, corrisponde all’energia spesa ogni minuto da un soggetto tranquillamente seduto, cioè un consumo di 3,5 ml di ossigeno per kg di pero corporeo per minuto, in un soggetto di 70kg. IL MET RAPPRESENTA LA MISURA DEL DISPENDIO ENERGETICO NORMALIZZATA RISPETTO ALLA MASSA CORPOREA ESPRESSA IN KG. 1 MET = 3,5 ml O2/kg/min INTENSITA’ DELL’ATTIVITA’ FISICA (VO2max) La VO2max è la misura della massima potenza aerobica. Rappresenta la massima quantità di ossigeno che può essere utilizzato dal tessuto muscolare durante uno sforzo massimale nell’unità di tempo. QUANTA ATTIVITA’ FISICA? La MINIMA QUOTA SETTIMANALE deve essere compresa tra 500 e 1000 METs. Es: AF moderata di 4METs x 60min x 3 volte settimana = 720 METs/settimanali VOLUME DI ATTIVITA’ FISICA Il volume di attività fisica è dato dal prodotto dell’intensità, della durata e della frequenza dell’attività fisica. Volume = % VO2max * min * n. sedute settimanali (è espresso in kilocalorie) SUBSTRATI ENEREGTICI UTILIZZATI DAL MUSCOLO SCHELETRICO I differenti substrati sono utilizzati in maniera quali-quantitativamente differente in rapporto al tipo, durata ed intensità dell’attività fisica DIABETE: È una condizione caratterizzata da un incremento della concentrazione di glucosio nel sangue a digiuno. - Diabete tipo 1: Deficit di insulina - Diabete tipo 2: Resistenza insulinica. Deficit di Insulina (riduzione e/o anomalia recettoriale o postrecettoriali) DIABETE MELLITO TIPO I Il diabete mellito insulino-dipendente è anche detto DIABETE GIOVANILE. La distruzione delle cellule beta pancreatiche causa un deficit totale o quasi di insulina. CONSEGUENZE METABOLICHE: IPERGLICEMIA : il glucosio rimane nel sangue poiché non può essere utilizzato dai tessuti. IPERLIPOPROTEINEMIA: un'elevata concentrazione plasmatica di una o più lipoproteine plasmatiche CHETOACIDOSI : la mancanza di insulina porta a un eccesso di lipolisi e produzione di corpi chetonici, che possono causare un’acidificazione pericolosa del sangue. Alterazioni del metabolismo nel diabete mellito I - Alti livelli di glucosio ematico e bassa concentrazione di insulina - il fegato resta gluconeogenetico e chetogenico (Il fegato continua a produrre glucosio attraverso la gluconeogenesi e la glicogenolisi) - non è possibile attivare i pathways glicolitici glicogenolitici, lipogenici DIABETE MELLITO II Insorge nella maturità anche se sono in aumento i casi in età giovanile. È causato principalmente da resistenza insulinica, ovvero una ridotta capacità dei tessuti di rispondere all’insulina. È fortemente correlato a sovrappeso, obesità e sedentarietà. Non si associa a chetoacidosi Ipertrigliceridemia dovuta ad un’aumentata sintesi di acidi grassi ed elle VLDL. Alterazioni metaboliche nel diabete di tipo 2 - Continuo della gluconeogenesi epatica con conseguente aumento della glicemia - Il basso rapporto insulina-glucagone causa lipolisi elevata - Parte dei corpi chetonici è utilizzata nella sintesi di VLDL. DIABETE GESTAZIONALE Compare specificamente durante il corso della gravidanza ed il più delle volte scompare dopo il parto. Studi clinici hanno dimostrato una stretta associazione tra livelli di glicemia durante la gravidanza e complicanze sia materne (ipertensione, aumento rischio taglio cesareo) sia fetali (malformazioni, stress respiratorio ecc.) Donne affette sono più a rischio di sviluppare il diabete tipo 2 negli anni successivi. MECCANISMO DI INSULINO-RESISTENZA A LIVELLO DEGLI ORGANI/TESSUTI Muscolo: Utilizzazione del glucosio TESSUTO ADIPOSO: LIPOLISI FEGATO: PRODUZIONE DEL GLUCOSIO CRITERI DIAGNOSTICI DEL DIABETE MELLITO E DELLE ALTRE CATEGORIE DI ALTERATA REGOLAZIONE GLICEMICA Concentrazione plasmatica di glucosio Diabete mellito Digiuno ≥ 126 mg/dI Digiuno 3 milioni di morti all'anno INVECCHIAMENTO ATTIVO E IN SALUTE - DATI PASSI D'ARGENTO 2016-19 QUANTI SONO GLI ANZIANI ATTIVI E IN SALUTE ? Il 39% non ha patologie croniche II 33% è attivo, il 27% parzialmente attivo e il 40% sedentario Attività fisica. Quale? L'Organizzazione mondiale della sanità (OMS) la definisce come qualsiasi movimento spontaneo che richiede un dispendio energetico superiore al basale: es. lavori manuali e normali attività quotidiane, come camminare, andare in bicicletta, ballare, giocare, fare giardinaggio e i lavori domestici. Quanto muoversi? Nel 2010 l'OMS ha tentato di dare indicazioni chiare valide per tutti, stabilendo la quantità minima di attività fisica per tre gruppi di età: bambini e ragazzi (5 - 17 anni): almeno 60 minuti al giorno di attività moderata - vigorosa, includendo almeno 3 volte alla settimana esercizi strutturati (attività sportiva)  adulti (18 - 64 anni): almeno 150 minuti/settimana di attività moderata o 75 minuti di attività vigorosa, con esercizi di rafforzamento dei maggiori gruppi muscolari da svolgere almeno 2 volte alla settimana anziani (dai 65 anni in poi): stesse indicazioni degli adulti + attività orientate all'equilibrio per prevenire le cadute. Oppure attività fisica strutturata almeno 3 volte alla settimana e adottare uno stile di vita attivo adeguato alle proprie condizioni. Nel 2016 il consiglio di prevenzione nazionale di Washington ha sviluppato il progetto Healthy Aging in Action (HAIA) che promuove l'invecchiamento di successo, allo scopo di migliorare la salute e il benessere nella terza età.