Introduzione
Il detto “tutto muscoli e niente cervello” è spesso usato per descrivere individui che eccellono nelle attività fisiche ma mostrano scarse capacità intellettuali. Questo assunto implica una relazione inversa tra capacità fisica e funzione cognitiva. Tuttavia, una crescente quantità di prove scientifiche mette in crisi questo pregiudizio, suggerendo che l’esercizio fisico, in particolare l’esercizio di resistenza, può avere effetti profondi sul cervello, inclusa la neuroprotezione. Ma vediamo in dettaglio traendo informazioni da uno studio scientifico recentemente pubblicato.
Lo Studio
In questo articolo esploriamo la ricerca presentata in “L’asse muscolo-cervello e le malattie neurodegenerative: il ruolo chiave dei mitocondri nella neuroprotezione indotta dall’esercizio fisico”. Gli autori esaminano le vie di comunicazione tra i muscoli scheletrici e il cervello, concentrandosi sul ruolo dei mitocondri negli effetti benefici dell’esercizio fisico sulla funzione cerebrale e sul potenziale di prevenzione o mitigazione delle malattie neurodegenerative.
Premessa, cosa sono i Mitocondri
I mitocondri sono spesso definiti come le “centrali elettriche” delle cellule. Sono piccole strutture all’interno delle nostre cellule responsabili della produzione di energia sotto forma di ATP (adenosina trifosfato). L’ATP alimenta tutte le funzioni cellulari, dalla contrazione muscolare alla trasmissione nervosa. I mitocondri sono particolarmente importanti nel cervello, che ha un fabbisogno energetico molto elevato.
Risultati dello studio in termini neurofisiologici, ormonali e biochimici
Lo studio evidenzia che l’esercizio fisico regolare, in particolare l’esercizio di resistenza, porta a miglioramenti significativi nella funzione mitocondriale sia nel muscolo scheletrico che nel cervello. Ma per comprendere che legame c’è tra muscoli e cervello dobbiamo esplorare le vie di comunicazione tra i due sistemi.
Le principali vie di comunicazione tra muscoli scheletrici e cervello sono:
Fattori sistemici:
- Flusso sanguigno cerebrale: L’esercizio fisico aumenta il flusso sanguigno al cervello, che è essenziale per fornire al cervello ossigeno e sostanze nutritive. Un flusso compromesso è legato al declino cognitivo, e l’esercizio può proteggere da questa vulnerabilità.
- Ossidazione: L’esercizio induce un aumento transitorio dei livelli di ROS (sostanze reattive dell’ossigeno), influenzando la regolazione redox nel cervello. Questo porta a risposte adattative che migliorano le capacità antiossidanti endogene.
- Sistema glinfatico: L’esercizio fisico può migliorare l’attività del sistema glinfatico, che elimina i prodotti di scarto dal cervello.
Ormoni:
L’esercizio influenza la segnalazione ormonale, incluso l’aumento del rilascio di BDNF, che svolge un ruolo nella neurogenesi, nell’apprendimento e nella formazione della memoria.
Miochine:
- Irisina: rilasciata dai muscoli durante l’esercizio, agisce sui mitocondri, migliorando la biogenesi mitocondriale e riducendo lo stress ossidativo. Nel cervello, l’irisina può aumentare l’espressione di BDNF.
- Catepsina B (CTSB): questa proteasi lisosomiale è secreta dai muscoli in risposta all’esercizio fisico e ha dimostrato di migliorare la cognizione. Come l’irisina, la CTSB può aumentare l’espressione di BDNF.
- BDNF: sebbene principalmente noto per la sua produzione nel cervello, anche il muscolo scheletrico rilascia BDNF, in particolare in risposta all’esercizio fisico. Il BDNF può attraversare la barriera emato-encefalica e influenzare la funzione neuronale, la plasticità sinaptica e la neurogenesi.
- FGF21: deriva dal muscolo e aumenta dopo l’esercizio fisico acuto. L’FGF21 può attraversare la barriera emato-encefalica e ha dimostrato di influenzare il metabolismo cerebrale e di esercitare effetti protettivi.
- Umanina: questo peptide, codificato mitocondrialmente, viene rilasciato in risposta all’esercizio fisico e può avere effetti neuroprotettivi.
- Citochine: l’esercizio fisico induce il rilascio di citochine come IL-10 e IL-6, che influenzano il sistema immunitario e possono avere effetti neuroprotettivi.
Metaboliti:
- Lattato: prodotto dai muscoli durante l’esercizio fisico intenso, il lattato può essere utilizzato come substrato energetico dal cervello. Il lattato può anche promuovere la neurogenesi e l’angiogenesi cerebrale.
- Succinato: questo metabolita del ciclo dell’acido citrico viene rilasciato dai muscoli durante l’esercizio fisico e può avere effetti anti-infiammatori nel cervello.
MicroRNA:
- MyomiR: questi microRNA specifici del tessuto muscolare sono rilasciati in risposta all’esercizio fisico e possono contribuire agli adattamenti sistemici, inclusa la comunicazione con il cervello.
Trasferimento mitocondriale:
- Sebbene non ancora dimostrato definitivamente, esiste la possibilità di un trasferimento diretto di mitocondri o componenti mitocondriali dai muscoli scheletrici al cervello, potenzialmente attraverso vescicole extracellulari.
Potenziale preventivo terapeutico per le malattie neurodegenerative
Le malattie neurodegenerative come il Morbo di Parkinson e la Malattia di Alzheimer sono un potenziale target dell’esercizio fisico sia in termini di prevenzione che di cura. Citiamo dallo studio: “La combinazione di diverse modalità di esercizio (associando allenamento di resistenza e di forza e includendo, ad esempio, esercizi per migliorare l’equilibrio) può anche essere molto utile per rallentare la perdita di massa muscolare e capacità fisiche che sono fattori importanti per la riduzione della qualità della vita nei pazienti con malattie neurodegenerative.” (ne abbiamo parlato anche in questo articolo).
Conclusioni
La ricerca scientifica smentisce fermamente il mito di “tutto muscoli e niente cervello” dimostrando una complessa e bidirezionale relazione tra attività fisica e funzione cognitiva. L’esercizio fisico, in particolare l’esercizio di resistenza, funge da potente stimolo che induce adattamenti neurofisiologici e biochimici profondi nel cervello, principalmente attraverso il miglioramento della funzione mitocondriale. Questi adattamenti contribuiscono alla neuroprotezione, al miglioramento cognitivo e a una migliore salute del cervello.
Sebbene siano necessarie ulteriori ricerche per svelare completamente le complessità dell’asse muscolo-cervello, le scoperte attuali evidenziano l’importanza dell’esercizio fisico come misura preventiva e potenzialmente terapeutica per le malattie neurodegenerative. Incorporare l’esercizio fisico regolare nel nostro stile di vita non solo migliora la forma fisica ma coltiva anche un cervello più sano e resiliente.
Esempi di esercizio per mettere in pratica queste indicazioni
L’esercizio di resistenza, noto anche come esercizio aerobico, è un tipo di attività fisica che aumenta la frequenza cardiaca e la respirazione per un periodo prolungato. Questo tipo di esercizio fisico migliora la capacità del corpo di utilizzare l’ossigeno e rafforza il sistema cardiovascolare. Esempi di esercizio di resistenza includono corsa, nuoto, ciclismo e camminata veloce. Un esempio di allenamento settimanale per migliorare la resistenza potrebbe essere:
●Lunedì: 30 minuti di corsa a ritmo moderato o di camminata veloce
●Martedì: Riposo
●Mercoledì: 45 minuti di ciclismo a bassa intensità o di camminata veloce
●Giovedì: Allenamento di forza (esercizi con i pesi o a corpo libero)
●Venerdì: Riposo
●Sabato: 60 minuti di camminata veloce
●Domenica: Riposo
È importante sottolineare che questo è solo un esempio di programma di allenamento e il programma ideale può variare a seconda del livello di forma fisica individuale, delle preferenze e degli obiettivi.
Bibliografia
International Journal of Molecular Sciences
Review
The Muscle-Brain Axis and Neurodegenerative Diseases: The Key Role of Mitochondria in Exercise-Induced Neuroprotection
Johannes Burtscher et al.