SCOPERTA INASPETTATA

I ricercatori della East Carolina University hanno scoperto che un muscolo del piede appare fondamentalmente diverso dagli altri muscoli a causa di come si comporta senza ossigeno. La loro indagine è appena iniziata per cercare di capire perché.

I muscoli scheletrici sono utilizzati per la respirazione, il movimento, la regolazione della temperatura - le attività della vita che soffiano attraverso l'ossigeno a causa della sua necessità di mantenere il potenziale energetico, ha affermato Espen Spangenburg, professore di fisiologia e presidente del Dipartimento di Anatomia e Biologia Cellulare presso la Brody School. di Medicina.

La sezione del piede evidenziata in rosso rappresenta la posizione del muscolo flessore breve delle dita nel piede umano. (Foto per gentile concessione di Wikimedia Commons)

Il flessore breve delle dita, abbreviato FDB, è un muscolo scheletrico situato nei piedi dei mammiferi. L'FDB è comunemente usato negli esperimenti biologici perché il muscolo è suscettibile a molti diversi tipi di misure fisiologiche.

Spangenburg studia principalmente i muscoli scheletrici, ma diversi anni fa ha contribuito ad aiutare il collega ricercatore di Brody, Joseph McClung, con uno studio sulle terapie per la malattia arteriosa periferica. Lo studio richiedeva la riduzione del flusso sanguigno alle estremità dei soggetti in modelli preclinici e poiché l'FDB è il muscolo più lontano dal cuore, avrebbe dovuto essere il primo a mostrare segni di danno dovuto alla restrizione del flusso sanguigno.

Ma ciò non è avvenuto.

"Una delle persone nel mio laboratorio è entrata e ha gettato la sua roba nel mio ufficio. Era davvero sconvolto", ha detto Spangenburg. "Dice: 'Non posso far morire questo muscolo' ed era davvero arrabbiato per questo. Continuavo a guardarlo e pensavo: 'Aspetta, stiamo sbagliando tutto.'"

Se il muscolo non muore limitando il flusso di sangue e, di conseguenza, di ossigeno, pensò Spangenburg, allora forse sta succedendo qualcosa di strano. Aveva bisogno di spostare l'attenzione del suo team per capire perché il muscolo sopravvive in condizioni che la scienza attuale ritiene non dovrebbero essere possibili.

I campioni FDB studiati da Spangenburg e dal suo team non erano immortali come i supereroi dei film. Qualsiasi tipo di insulto ha causato la disgregazione del tessuto muscolare, ma per qualche motivo l'FDB è stato in grado di sopravvivere molto più a lungo senza ossigeno rispetto ad altri tipi di muscoli scheletrici.

L’ossigeno è necessario per la funzione del muscolo scheletrico perché lavora all’interno dei mitocondri per produrre ATP, una molecola necessaria per processi cellulari come la contrazione muscolare e la comunicazione nervosa. Se il muscolo FDB privato di ossigeno non avesse avuto bisogno di ossigeno per soddisfare la sua domanda energetica, il team di Spangenburg voleva sapere quali altri meccanismi avrebbero potuto fornire l'ATP.

La glicolisi, la scomposizione dei carboidrati immagazzinati nel tessuto muscolare, sembrava un'opzione praticabile e il loro lavoro ha scoperto che poteva spiegare parte dell'energia che manteneva vitale il tessuto FDB, ma i test hanno dimostrato che la glicolisi da sola non era sufficiente.

Perché il muscolo FDB sembra comportarsi diversamente rispetto agli altri muscoli?

Spangenburg rimase perplesso e riportò la sua squadra al tavolo da disegno. Ha contattato un altro ricercatore sull'ECU, Kelsey Fisher-Wellman, specializzato nella relazione tra mitocondri e cancro. I due laboratori hanno unito le loro risorse e hanno avviato quello che Spangenburg chiama un "approccio basato sulla scoperta" esaminando migliaia di proteine ​​e confrontandole con altri profili muscolari. Hanno identificato una serie di proteine ​​che erano uniche per l'FDB e si sono dimostrate promettenti nello spiegare le differenze tra l'FDB e altri muscoli scheletrici.

"Pensavamo che avremmo visto molte cose basate sull'energia e non è quello che stiamo realmente vedendo. Ci sembra che il muscolo abbia un qualche modo di controllare il suo ambiente", ha detto Spangenburg. "Una delle cose che pensavamo potesse fare è l'ibernazione. Non l'abbiamo ancora smentito."

Fisher-Wellman ha affermato che la scoperta fatta dal laboratorio di Spangenburg è fondamentale, il che significa che i potenziali indizi sulla biologia dei mammiferi sbloccati dai risultati potrebbero avere impatti ad ampio raggio che devono ancora essere presi in considerazione.