L’esercizio fisico cambia tutto il corpo! La scoperta degli scienziati che potrebbe rivoluzionare il modo di allenarsi

Non sono soltanto i muscoli a beneficiare del movimento. Un nuovo studio ha analizzato 22 tessuti per capire come l’attività fisica modifica l’organismo, aprendo nuove prospettive per la salute, il recupero e la prevenzione degli infortuni.

Correre, camminare a passo sostenuto o praticare uno sport non significa soltanto mettere in movimento gambe e braccia. L’attività fisica infatti, oltre a coinvolgere i muscoli, coinvolge anche gli organi, modifica il funzionamento delle cellule e cosa molto importante, lascia tracce biologiche estremamente benefiche per la salute del corpo, che vanno ben oltre la durata di una singola sessione di allenamento.

A fornire nuove informazioni su questi meccanismi è uno studio condotto dai ricercatori del Salk Institute, negli Stati Uniti, e pubblicato sulla rivista scientifica Cell. In questa ricerca gli scienziati hanno costruito una vasta mappa molecolare per osservare come il corpo risponde all’esercizio fisico, analizzando ben 22 tessuti diversi.

L’obiettivo? Comprendere meglio perché il movimento faccia così bene alla salute e individuare, in futuro, nuove strategie per migliorare le prestazioni, favorire il recupero e ridurre il rischio di infortuni.

Perché l’esercizio fisico fa bene a tutto l’organismo?

Da tempo sappiamo che praticare attività fisica regolarmente aiuta a mantenere il corpo in salute, infatti, contribuisce a contrastare numerose malattie, sostiene il funzionamento dell’apparato cardiovascolare e può favorire il recupero dopo alcuni problemi di salute, soprattutto, quando l’esercizio è adeguato alle condizioni della persona.

Alcuni studi hanno inoltre associato l’attività fisica a una riduzione superiore al 30% della mortalità per tutte le cause, delle morti legate alle malattie cardiovascolari e di quelle dovute al cancro.

Questi risultati sono importanti, ma occorre porci una domanda: Quali sono quei meccanismi tramite cui l’esercizio riesce a produrre questi benefici? Magari, capendo il loro meccanismo esatto, potremmo migliorarne ulteriormente i benefici!

Rispondere a questa domanda, non è affatto semplice, dato che le ricerche condotte sugli esseri umani, infatti, si basano spesso sull’analisi del sangue e dei muscoli. Si tratta di informazioni preziose, ma non sufficienti per comprendere appieno quello che accade negli altri organi.

È un po’ come cercare di capire il funzionamento di una città osservando soltanto due quartieri. Si possono scoprire molte cose, ma alcune zone rimangono comunque inevitabilmente inesplorate.

Per superare questo limite, il gruppo di ricerca del Salk Institute ha scelto di studiare l’organismo in maniera più ampia, mettendo in relazione i cambiamenti osservati in numerosi tessuti.

Ecco come è stato condotto lo studio: otto settimane di corsa e 22 tessuti analizzati

L’esperimento ha coinvolto nella ricerca topi giovani, sia maschi sia femmine. Alcuni animali hanno potuto correre volontariamente su una ruota per otto settimane, mentre altri sono rimasti sedentari.

Al termine del periodo, i ricercatori hanno confrontato i due gruppi per individuare le differenze prodotte dall’attività fisica.

La caratteristica più interessante dello studio è stata l’ampiezza dell’analisi. Gli scienziati non si sono limitati a osservare i muscoli coinvolti nella corsa, ma hanno esaminato 22 tessuti, cercando di capire come ciascuno rispondesse all’allenamento.

Per farlo, hanno utilizzato diverse tecniche di analisi molecolare:

• Sequenziamento dell’RNA: permette di misurare l’attività dei geni presenti nei campioni di tessuto.
• Metabolomica: consente di identificare e misurare piccole molecole coinvolte nei processi metabolici, cioè nelle reazioni chimiche attraverso cui le cellule utilizzano e trasformano le sostanze.
• Proteomica: permette di analizzare le proteine presenti nei tessuti e di osservare come cambino in relazione all’attività fisica.
• Analisi a singolo nucleo: aiuta a distinguere le risposte dei diversi tipi di cellule, evitando che le loro caratteristiche vengano confuse in una media generale.

L’analisi metabolomica ha riguardato otto tessuti e il plasma: la componente liquida del sangue. La proteomica si è invece concentrata su quattro muscoli delle gambe: un muscolo ischiocrurale, due muscoli del polpaccio e il quadricipite.

Questa combinazione di tecniche ha permesso di costruire un atlante molecolare dell’esercizio, una sorta di mappa che descrive nel dettaglio numerosi cambiamenti biologici che avvengono in tempo reale durante gli allenamenti.

Quasi metà dei geni cambia attività, ma ogni tessuto risponde a modo suo

Uno dei risultati più significativi riguarda l’attività dei geni.

I ricercatori hanno osservato che l’esercizio fisico modificava l’attività di quasi la metà dei geni esaminati in almeno uno dei tessuti analizzati. Tuttavia, nessun singolo gene mostrava lo stesso cambiamento in tutti e 22 i tessuti.

Che cosa significa?

Il movimento attiva una rete complessa di risposte cellulari, che differiscono nei tessuti a causa di caratteristiche e necessità specifiche.

I muscoli, per esempio, devono adattarsi al lavoro meccanico e alla richiesta energetica, mentre altri organi partecipano alla regolazione del metabolismo, alla gestione delle sostanze nutritive o al mantenimento dell’equilibrio interno.

Non esiste, quindi, una risposta molecolare univoca valida per tutto il corpo. L’esercizio produce infatti, una serie di adattamenti coordinati, ma diversi da un tessuto all’altro.

Come sottolinea Geraldine Maier, ricercatrice del Salk Institute e coautrice dello studio, l’attività fisica influenza organi e cellule a livelli differenti: alcuni cambiamenti si manifestano in tempi brevi, mentre altri possono svilupparsi più lentamente. La possibilità di osservare tessuti diversi e, nel caso dei muscoli, singoli tipi cellulari, permette di cogliere dettagli che altrimenti rimarrebbero nascosti.

L’allenamento può modificare anche i segnali chimici associati al DNA

Tra gli aspetti più interessanti della ricerca c’è l’analisi del muscolo scheletrico, cioè il tessuto che permette al corpo di muoversi.

Proprio qui è stata osservata una parte consistente dei cambiamenti nell’attività genica. Per approfondire il fenomeno, i ricercatori hanno studiato più da vicino tre muscoli delle gambe, utilizzando tecniche capaci di distinguere i diversi tipi di cellule presenti al loro interno.

Una delle analisi più innovative ha riguardato la metilazione del DNA.

Il DNA contiene le istruzioni necessarie al funzionamento delle cellule. Tuttavia, non tutti i geni vengono utilizzati continuamente: l’organismo dispone infatti, di meccanismi che contribuiscono a regolare quali geni siano più o meno attivi.

La metilazione del DNA è uno di questi meccanismi. Consiste nell’aggiunta di piccoli gruppi chimici al DNA, capaci di contribuire alla regolazione dell’attività genica. Rientra nell’ambito dell’epigenetica, la disciplina che studia come l’attività dei geni possa essere influenzata senza modificare la sequenza del DNA stesso.

Gli scienziati hanno osservato che, dopo l’allenamento, alcuni tipi di cellule muscolari presentavano cambiamenti in questi marcatori chimici, mentre altri non mostravano lo stesso fenomeno.

Questo dettaglio è importante perché le modifiche epigenetiche possono essere più persistenti rispetto alle variazioni momentanee dell’RNA o delle proteine.

In altre parole, una cellula potrebbe non limitarsi a reagire nell’immediato allo sforzo, ma potrebbe modificare alcuni dei meccanismi con cui regola il proprio funzionamento.

Attenzione, però: questo non significa che lo studio abbia dimostrato che il corpo conservi per anni una memoria dell’allenamento. La durata di questi cambiamenti deve ancora essere chiarita.

Uomini e donne potrebbero rispondere all’allenamento in modo differente

Un altro risultato riguarda le differenze tra maschi e femmine.

Nel modello animale studiato, le femmine hanno mostrato cambiamenti più ampi nell’attività dei geni e modelli di espressione distinti rispetto ai maschi. Anche le risposte epigenetiche all’allenamento presentavano differenze significative tra i due sessi.

Questa osservazione suggerisce che il corpo non reagisca necessariamente allo stesso modo allo stesso stimolo fisico.

Naturalmente, non è corretto trasferire automaticamente questi risultati agli esseri umani. Gli animali da laboratorio rappresentano un modello utile per studiare i meccanismi biologici, ma saranno necessarie ulteriori ricerche per capire quali differenze siano presenti anche nelle persone e quanto siano rilevanti nella pratica.

La scoperta, tuttavia, apre una prospettiva interessante: e se in futuro fosse possibile personalizzare meglio l’allenamento sulla base delle caratteristiche biologiche individuali?

Oggi sappiamo già che età, condizione fisica, esperienza, recupero e stato di salute influenzano la risposta all’esercizio, tuttavia, comprendere meglio i meccanismi molecolari potrebbe aggiungere nuove informazioni a questo quadro, aiutando a sviluppare programmi più adatti alle esigenze di ciascuno.

L’obiettivo non sarebbe necessariamente allenarsi di più, ma allenarsi meglio.

Anche l’orologio biologico influenza la risposta del corpo

Il nostro organismo non funziona allo stesso modo durante tutte le ore della giornata.

Il ritmo circadiano è il sistema biologico che regola numerosi processi nell’arco di circa 24 ore, influenzando, tra le altre cose, il sonno, la temperatura corporea e diversi meccanismi metabolici.

Per tenere conto di queste variazioni, i ricercatori hanno raccolto campioni di tessuto sia durante la fase attiva sia durante quella di riposo dei topi.

I risultati hanno mostrato che la maggior parte dei tessuti presentava cambiamenti legati all’esercizio più ampi quando veniva analizzata durante la fase attiva. Fanno eccezione l’ipotalamo, il rene e il polmone, che non hanno seguito lo stesso andamento.

Anche in questo caso, è necessario essere prudenti: lo studio non dimostra che esista un orario universalmente migliore per allenarsi negli esseri umani. Suggerisce, piuttosto, che il momento della giornata possa influenzare alcuni processi biologici associati all’esercizio.

È una distinzione importante. Non serve trasformare ogni scoperta scientifica in una nuova regola rigida: il valore della ricerca consiste anche nell’individuare domande alle quali dovremo rispondere con studi successivi.

Una firma di 51 geni potrebbe aiutare a riconoscere i muscoli allenati

Gli scienziati hanno già utilizzato i dati raccolti per individuare una firma genica composta da 51 geni. Con questa espressione si indica un insieme di geni il cui modello di attività può aiutare a distinguere una determinata condizione biologica da un’altra.

In questo caso, la firma permette di distinguere il muscolo allenato da quello sedentario sia nei topi sia negli esseri umani.

Il risultato è particolarmente interessante perché potrebbe aiutare a individuare biomarcatori, cioè indicatori misurabili che forniscono informazioni sullo stato di un tessuto o di un organismo.

In prospettiva, questi strumenti potrebbero essere utili per studiare:

• Gli effetti dell’inattività fisica, per comprendere meglio che cosa accade ai muscoli quando vengono utilizzati poco.
• La disfunzione muscolare, individuando eventuali alterazioni associate a una perdita di funzionalità.
• Il recupero dopo l’allenamento, per approfondire i processi biologici che accompagnano l’adattamento dei tessuti.
• Le differenze individuali, cercando di capire perché alcune persone rispondano in modo diverso allo stesso programma di esercizio.
• La prevenzione degli infortuni, identificando in futuro eventuali segnali biologici utili a valutare lo stato dei tessuti.

Si tratta di possibili applicazioni, non di risultati già disponibili nella pratica clinica. La firma genica rappresenta uno strumento per orientare nuove ricerche, ma occorre ancora stabilire quanto possa essere utile nelle diverse situazioni e quali decisioni concrete possa aiutare a prendere.

Il movimento è una risorsa per la salute, ma la scienza deve ancora svelare molti segreti

Siamo abituati a considerare l’allenamento soprattutto attraverso risultati visibili, che possono comprendere i chilometri percorsi, il peso sollevato, la frequenza cardiaca, la massa muscolare o anche semplicemente il tempo necessario per completare una specifica prestazione, e sebbene siano parametri utili, raccontano solo una parte della storia, una piccolissima parte della storia!

Dietro ogni movimento infatti, si nasconde una rete di processi molecolari che coinvolge geni, proteine, metabolismo e regolazione cellulare. Comprendere questa rete significa avvicinarsi a una spiegazione più completa del rapporto tra attività fisica e salute.

La ricerca del Salk Institute non offre ancora una formula per stabilire con esattezza l’allenamento perfetto, né dimostra che sia possibile prevedere con precisione il rischio di infortunio attraverso un semplice test biologico. Fornisce, però, una base di conoscenze iniziali che potranno essere utilizzate per affrontare queste domande.

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