Lo Studio delucida come l'esercizio aerobico protegge il cuore malato

L'esercizio Regolare è considerato un modulo importante del trattamento per infarto, una circostanza in cui il cuore non può pompare abbastanza sangue per soddisfare le esigenze dell'organismo.

I vantaggi dell'esercizio variano dalla prevenzione di cachessia - perdita severa di massa del muscolo e del peso e controllo di pressione sanguigna arteriosa alla funzione cardiaca migliore, posponente un trattamento degenerante che causa la morte progressiva delle cellule del cuore. Circa 70% dei pazienti dell'infarto muoiono dal termine in cinque anni.

Uno studio dall'Università di São Paulo (USP) nel Brasile, pubblicato recentemente nel giornale Autophagy, contribuisce a delucidare la parte del meccanismo con cui l'esercizio aerobico protegge il cuore malato.

“Basicamente, abbiamo scoperto che l'addestramento aerobico facilita la rimozione dei mitocondri disfunzionali dalle celle del cuore,„ abbiamo detto Julio Cesar Batista Ferreira, il professor all'Istituto di Scienza Biomedica (ICB-USP) ed al ricercatore principale per il progetto che è stato supportato dalle Fondamenta di Ricerca di São Paulo (FAPESP)

I Mitocondri sono gli organelli incaricati di fornitura dell'energia alle celle. “La rimozione dei mitocondri disfunzionali aumenta l'offerta del TRIFOSFATO DI ADENOSINA [adenosintrifosfato, la molecola che memorizza l'energia per la cella] e diminuisce la produzione delle molecole tossiche, quali i radicali senza ossigeno ed aldeidi reattive, un eccesso di quali danni la struttura della cellula,„ ha aggiunto.

Secondo Ferreira, lo scopo a lungo termine della ricerca è di identificare gli obiettivi intracellulari che possono essere modulati dalle droghe per produrre almeno alcuni dei vantaggi cardiaci ottenuti per mezzo di esercizio fisico.

“Evidentemente, non miriamo a creare una pillola di esercizio, che sarebbe impossibile perché l'esercizio agisce a molti livelli ed in tutto l'organismo, ma potrebbe essere fattibile affinchè una droga imiti o massimizzare l'effetto positivo di attività fisica sul cuore,„ Ferreira ha detto.

La ricerca sta conducenda come componente del supervisore e della ricerca di PhD di Juliane Cruz Campos, con le borse da FAPESP ed il controllo da Ferreira.

In uno studio precedente, pubblicato in PLOS UNO, il gruppo ha indicato con gli esperimenti con i ratti che l'addestramento aerobico riattiva il proteasome, un complesso intracellulare responsabile della pulizia delle celle delle proteine nocive.

I risultati egualmente hanno indicato che l'attività proteasome nel cuore di un paziente con infarto diminuisce da più di 50% e che, di conseguenza, le proteine altamente reattive si accumulano nel citoplasma, in cui interagiscono con altre strutture e causano la morte delle cellule del cuore.

Nell'articolo recentemente pubblicato, che è stato descritto sul coperchio del giornale, il gruppo ha indicato che l'esercizio egualmente regolamenta l'attività di un altro meccanismo di pulizia cellulare, conosciuta come autophagy, la scoperta di cui piombo lo scienziato Giapponese Yoshinori Ohsumi estrarre il Premio Nobel 2016 nella Medicina.

“Invece di degradazione ha isolato le proteine, questo sistema crea una vescicola [autophagosome] intorno agli organelli disfunzionali ed i trasporti tutto questo materiale immediatamente al lisosoma, una specie di inceneritore,„ Ferreira hanno spiegato. “Il lisosoma contiene gli enzimi che distruggono lo spreco delle cellule. Tuttavia, abbiamo osservato che il cambiamento continuo autophagic è interrotto nel cuore di un ratto con infarto e che c'è un'accumulazione dei mitocondri disfunzionali.„

I mitocondri possono anche dividersi per isolare la parte nociva e facilitare la sua rimozione, ha aggiunto. I ricercatori potevano osservare questo analizzando l'attività delle proteine relative al trattamento di divisione mitocondriale. Tuttavia, il sistema che dovrebbe trasportare gli scarti al lisosoma non può completare il compito.

Esperimenti

Il modello sperimentale del ratto, che era lo stesso di nel progetto precedente, ha consistito di legare fuori (legando) da un'arteria coronaria per indurre un attacco di cuore (infarto miocardico). La Mancanza di irrigazione cardiaca di sangue ha causato la morte immediata di circa il 30% delle celle del cuore. Dopo un mese, gli animali video i segni di infarto.

Quando i ricercatori hanno analizzato il tessuto dai cuori degli animali sotto un microscopio elettronico con un ingrandimento di fino a 3.000 volte, hanno trovato che le celle hanno contenuto i grandi cluster di piccoli mitocondri spezzettati. Ciò non è stata osservata nel gruppo di ratti sani.

Questi mitocondri sono stati collocati in un apparato che ha misurato il consumo dell'ossigeno e quindi ha valutato il metabolismo mitocondriale. La prova ha confermato che la respirazione mitocondriale non stava funzionando correttamente.

“Le immagini hanno indicato che le membrane stavano provando a formarsi intorno a questi piccoli mitocondri, ma il autophagosome non riuscito per circondarli completamente,„ Ferreira ha detto. “Abbiamo concluso che stavano accumulando perché il sistema di rimozione non stava funzionando. I ratti sono stati collocati sulla pedana mobile ed i mitocondri disfunzionali sono scomparso. L'esercizio ha ripristinato il trattamento di rimozione cardiaca disfunzionale dei mitocondri. I vantaggi dell'esercizio si sono aboliti quando abbiamo bloccato autophagy farmaceuticamente o geneticamente.„

L'Addestramento degli animali ha cominciato quattro settimane dopo induzione dell'attacco di cuore, momento in cui video i segni di infarto. Sono stati collocati su una pedana mobile che funziona all'intensità moderata (60% di capacità massima) per 60 minuti una volta al giorno, 5 giorni alla settimana, per otto settimane.

Alla conclusione di questo periodo, i risultati sono stati paragonati a quelli dei ratti con infarto che era rimanere sedentario e un gruppo di controllo dei ratti sedentari senza infarto incitato.

“Nei ratti malati che sono rimanere funzione sedentaria e cardiaca è caduto da 30% del periodo di otto settimane, mentre nel gruppo formato, è aumentato di 40% rispetto allo stato di pre-addestramento,„ Ferreira ha detto. “Tutto considerato, quindi, la differenza fra questi due gruppi in termini di funzione cardiaca era 70%.„

I cuori dei ratti sedentari con infarto erano in media 18% più grandi che quelli del gruppo di controllo, mentre quelli dei ratti preparati erano soltanto 5% più grandi.

“L'esercizio Fisico aumenta la dimensione del cuore, ma questo aumento è proporzionale al miglioramento nella funzione cardiaca. La dilatazione causata a memoria l'errore si riferisce a perdita di funzione cardiaca,„ Ferreira ha detto.

I livelli del TRIFOSFATO DI ADENOSINA nei ratti sedentari con infarto erano 50% più bassi di nel gruppo di controllo, ma negli animali preparati, erano equivalenti a quelli dei cuori sani.

“Così i nostri risultati mostrano che l'esercizio non solo impedisce ma egualmente inverte il danno causato a memoria l'errore,„ Ferreira hanno detto. “La Nostra ipotesi è che l'addestramento fisico modula l'espressione e/o l'attività di una o più proteine chiave in questione in mitophagy, o autophagy mitocondriale, quindi ripristinando la sua attività. Ora stiamo provando a confermare questa ipotesi.„

Una Volta Che identificato, ha aggiunto, questi geni e le proteine codificate da loro potrebbero essere provate come obiettivi terapeutici.

Un modello più semplice

Poichè Ferreira ha spiegato, scoprire l'impatto di ogni gene e proteina sugli adattamenti cardiaci che derivano dall'attività fisica negli organismi complessi quanto i mammiferi sarebbe un compito enorme e probabilmente impossibile. Per questo motivo, i elegans di Caenorhabditis dell'ascaride servisce da modello per la ricerca in corso del gruppo.

“Sebbene questo ascaride sia un organismo molto complesso, fino a 90% del suo genoma è lo stesso di nostri per alcune famiglie della proteina,„ ha detto. “Inoltre, possiamo utilizzare gli strumenti attuali quale genomica funzionale per la valutazione su grande scala del contributo di ogni gene alle risposte adattabili alle circostanze sfavorevoli. L'idea è di caratterizzare l'impatto funzionale dei geni in questione nella divisione mitocondriale e mitophagy sugli adattamenti che derivano dall'esercizio fisico.„

La sfida ora è di convalidare una metodologia per uso nell'addestramento di esercizio per i vermi.

Sorgente: http://agencia.fapesp.br/research_reveals_how_physical_exercise_protects_the_heart/25890/