Memoria muscolare: i mionuclei restano per anni e spiegano perché si torna in forma più in fretta

Chiunque sia tornato in palestra dopo una lunga pausa lo ha sperimentato: i primi mesi sono sorprendentemente rapidi. La massa muscolare cresce molto più in fretta di quanto avesse fatto la prima volta. Per decenni gli studiosi hanno attribuito il fenomeno a un «ricordo» nervoso, alla coordinazione motoria che si rimette in moto. Nel 2010 un esperimento del fisiologo norvegese Jo Bruusgaard e del suo mentore Kristian Gundersen all'Università di Oslo ha cambiato la spiegazione: la memoria muscolare ha una base cellulare, e si chiama mionuclei.

Le fibre muscolari sono cellule multinucleate

Una fibra muscolare scheletrica adulta non è una cellula come le altre: è enorme (decine di centimetri di lunghezza nei muscoli più grandi) e contiene centinaia o migliaia di nuclei, distribuiti lungo la sua superficie. Ogni nucleo «serve» una porzione di citoplasma circostante, fornendo l'mRNA per le proteine contrattili. Quando alleniamo un muscolo, le fibre crescono di sezione (ipertrofia) e — questa è la novità — aggiungono nuovi nuclei prendendoli dalle cellule satelliti, una popolazione staminale che vive a contatto con la fibra. I nuovi nuclei vengono donati alla fibra per fusione.

L'esperimento del 2010

Bruusgaard e Gundersen hanno utilizzato un'innovativa tecnica di microscopia in vivo su topi: invece di sacrificare gli animali a vari intervalli, hanno marcato i singoli nuclei con un colorante fluorescente e li hanno fotografati attraverso una piccola finestra ottica direttamente nella zampa, tenendola integra per mesi. Hanno indotto ipertrofia chirurgicamente (rimuovendo i muscoli sinergici, in modo che quello esaminato dovesse lavorare di più), poi hanno provocato atrofia recidendo il nervo che innerva il muscolo. Lo studio pubblicato su PNAS il 24 agosto 2010 ha mostrato che:

• I nuovi mionuclei vengono aggiunti prima dell'incremento di sezione (precedono l'ipertrofia, non la seguono).
• Quando il muscolo si atrofizza per disuso, le fibre si rimpiccioliscono ma i nuclei non vengono eliminati: rimangono lì per almeno tre mesi, l'equivalente di anni per un essere umano.
• Riprendendo l'allenamento, la fibra può crescere più rapidamente perché ha già la «macchina di produzione» pronta.

Cosa significa, in pratica

Le implicazioni del modello dei mionuclei stabili sono molte. La rassegna del Journal of Applied Physiology ne elenca tre fondamentali:

1. La memoria muscolare è un'eredità biologica, non solo neurale

Il modello classico attribuiva la rapidità del recupero alla «memoria motoria»: il cervello sa già come reclutare le fibre. Vero. Ma c'è anche un substrato cellulare: la fibra stessa ha più nuclei di quanti gliene servirebbero nel suo stato attuale, e questo le permette di rispondere più in fretta a un nuovo stimolo.

2. Allenarsi da giovani è un investimento a lungo termine

L'efficienza con cui le cellule satelliti generano nuovi mionuclei diminuisce con l'età, in modo significativo dopo i 60 anni. Costruire una buona dotazione nucleare in gioventù può quindi rendere la massa muscolare più recuperabile per tutta la vita, come ricorda la sintesi di Neuroscience News.

3. Il doping con steroidi anabolizzanti lascia tracce permanenti

Studi successivi sui topi hanno mostrato che le iniezioni di testosterone aumentano i mionuclei: nuclei che restano anche dopo la sospensione del trattamento. Il vantaggio prestazionale può persistere per anni. Lo stesso Gundersen ha sostenuto pubblicamente che le squalifiche standard di 2-4 anni adottate dall'Agenzia Mondiale Antidoping (WADA) potrebbero essere troppo brevi per cancellare i benefici cellulari del doping.

Il dibattito è aperto

Non tutti i ricercatori sono d'accordo. Una serie di commentari del 2019 ha sostenuto che, almeno nell'uomo, l'apoptosi (morte programmata) di alcuni mionuclei durante l'atrofia esista. La replica del gruppo di Oslo, basata su nuove serie temporali, è che la perdita esiste ma è marginale rispetto al pool conservato. Lo stesso anno, lo studio di Adam Sharples (Liverpool John Moores University) ha aggiunto un livello epigenetico: oltre ai nuclei, anche il pattern di metilazione del DNA muscolare resta «allenato».

Domande frequenti

Quanto durano davvero i mionuclei?

Negli esperimenti animali la conservazione è documentata per almeno tre mesi di disuso completo, equivalenti a 8-10 anni nell'uomo per estrapolazione. La vita media reale resta oggetto di ricerca.

Vale per tutti i muscoli?

Il modello è stato validato sui muscoli scheletrici. Il muscolo cardiaco e la muscolatura liscia hanno regole proprie.

Come si sfrutta in modo pratico?

Allenarsi con costanza in età giovanile-adulta costruisce una «riserva nucleare» che facilita il mantenimento della massa magra in vecchiaia, soprattutto se l'attività fisica viene interrotta per malattia o lesione.