Una ricerca del Massachusetts Institute of Technology- MIT ha dimostrato come i muscoli, durante l’esercizio, possano “dialogare” con il sistema nervoso attraverso segnali biochimici e meccanici. Questa scoperta poterebbe aiutare a sviluppare terapie innovative per riparare nervi danneggiati
La scoperta: il linguaggio segreto dei muscoli
Il cuore dello studio risiede nella capacità dei muscoli di comunicare direttamente con i neuroni. Quando uno di essi si contrae, rilascia infatti una complessa miscela di proteine, RNA e fattori di crescita, collettivamente noti come miochine. Queste sostanze agiscono come messaggeri biochimici, inviando segnali che stimolano i neuroni a crescere e a rigenerarsi. I ricercatori descrivono questa miscela come una vera e propria “zuppa molecolare” capace di accelerare significativamente la crescita dei nervi.
Gli esperimenti condotti su cellule nervose di topo hanno rivelato risultati straordinari: i motoneuroni esposti alle miochine hanno mostrato una crescita quattro volte più rapida rispetto ai neuroni non trattati. Questo dato suggerisce che l’attività muscolare non solo rafforza i muscoli stessi, ma contribuisce attivamente alla salute e allo sviluppo delle connessioni nervose.
Il doppio meccanismo: chimica e movimento
La ricerca ha inoltre messo in luce un secondo meccanismo, altrettanto affascinante. Oltre ai segnali biochimici, anche le forze fisiche generate durante la contrazione muscolare giocano un ruolo importante. Il movimento ritmico delle fibre muscolari durante l’esercizio crea una sorta di “massaggio meccanico” sui nervi vicini, stimolando ulteriormente la loro crescita.
Questa doppia modalità di comunicazione – chimica e meccanica – dimostra che il legame tra muscoli e sistema nervoso è più profondo di quanto si pensasse in precedenza. Ogni contrazione muscolare diventa una sorta di “segnale” che non solo migliora la forza fisica, ma promuove anche il benessere neurologico.
La sperimentazione: esercizio muscolare in laboratorio
Per isolare questi effetti, il team del MIT ha creato un un modello sperimentale innovativo, in cui fibre muscolari crescono su supporti di gel biocompatibili, capaci di mimare l’ambiente naturale del corpo umano. Questi muscoli, geneticamente modificati per rispondere alla luce, rappresentano un esempio straordinario di optogenetica applicata, una tecnologia che consente di attivare specifiche cellule biologiche tramite stimolazioni luminose.
Muscoli che si allenano con la luce
Attraverso l’impiego di fasci luminosi ben calibrati, i muscoli in coltura venivano indotti a contrarsi ritmicamente, simulando l’esercizio fisico. Questa danza microscopica non si limitava a replicare il movimento, ma innescava un rilascio di miochine, una famiglia di proteine e fattori di crescita noti per la loro capacità di comunicare con altri tessuti. Queste sostanze, spesso descritte come una “pozione biologica”, costituiscono il ponte biochimico tra i muscoli e il sistema nervoso.
Raccolte con precisione, le soluzioni contenenti miochine venivano poi utilizzate per immergere cellule nervose, più precisamente motoneuroni derivati da topi. I risultati hanno superato le aspettative: i neuroni esposti a questa “zuppa molecolare” hanno mostrato una crescita quattro volte più rapida rispetto a quelli non trattati.
Questa osservazione non solo conferma il ruolo chiave delle miochine nella rigenerazione nervosa, ma apre la strada a nuove frontiere terapeutiche per riparare lesioni del midollo spinale e trattare neuropatie degenerative.
Simulazione meccanica: l’allenamento invisibile per i neuroni
La ricerca non si è fermata alla dimensione biochimica. Parallelamente, gli scienziati del MIT hanno sviluppato un sistema per replicare gli effetti fisici dell’esercizio muscolare direttamente sui neuroni. Attraverso l’uso di tappetini magnetici, hanno sottoposto i motoneuroni a un delicato e costante movimento oscillatorio, simulando così le forze meccaniche che normalmente si verificano durante la contrazione muscolare.
Questa stimolazione meccanica ha prodotto risultati sorprendenti: i neuroni sottoposti a oscillazioni hanno mostrato una crescita pari a quella indotta dalle miochine. Ciò dimostra che il sistema nervoso risponde non solo ai segnali biochimici, ma anche a stimoli meccanici, rivelando una duplice via di rigenerazione che combina forze fisiche e molecolari.
Verso una nuova medicina rigenerativa
I risultati di questo studio offrono una visione rivoluzionaria per il futuro della medicina rigenerativa. Le terapie basate sull’attività muscolare simulata o su stimolazioni magnetiche potrebbero diventare uno strumento fondamentale per accelerare la guarigione dei nervi danneggiati o per prevenire la degenerazione neuronale in pazienti affetti da patologie come la sclerosi laterale amiotrofica (SLA) o la neuropatia periferica.
Immaginare un futuro in cui dispositivi indossabili o impianti interni possano replicare questi effetti non è più fantascienza. I tappetini magnetici e le colture muscolari bioingegnerizzate potrebbero un giorno trovare applicazione diretta in programmi di riabilitazione neurologica, fornendo trattamenti personalizzati per pazienti con lesioni del sistema nervoso.
Ritu Raman, professore al MIT e autore principale dello studio, sottolinea come queste ricerche rappresentino un passo cruciale verso l’utilizzo dell’esercizio fisico come medicina. «Capire il dialogo tra muscoli e nervi ci permette di immaginare approcci terapeutici in cui l’attività muscolare non è solo un mezzo per mantenersi in forma, ma uno strumento per curare».
Fonti
Bu, Angel et al. “Decoupling Mechanical and Biochemical Effects of Muscle Contraction on Motor Neurons,” Advanced Healthcare Materials, 2024.
MIT News Office. “When muscles exercise, they help neurons grow.” Disponibile su