La genetica influisce sulla rigidità dei tendini e sulle prestazioni atletiche.
CREDITO
Visualizzazioni: ETH Zurich / Viktor Koen

I tendini sono ciò che collega i muscoli alle ossa. Sono relativamente sottili ma devono resistere a forze enormi. I tendini necessitano di una certa elasticità per assorbire carichi elevati, come urti meccanici, senza lacerarsi. Negli sport che prevedono sprint e salti, tuttavia, i tendini rigidi sono un vantaggio perché trasmettono le forze che si svolgono nei muscoli più direttamente alle ossa. Un allenamento appropriato aiuta a ottenere un irrigidimento ottimale dei tendini.

I ricercatori dell’ETH di Zurigo e dell’Università di Zurigo, che lavorano all’Ospedale universitario Balgrist di Zurigo, hanno ora decifrato come le cellule dei tendini percepiscono lo stress meccanico e come sono in grado di adattare i tendini alle esigenze del corpo. I loro risultati sono stati appena pubblicati sulla rivista Nature Biomedical Engineering [ https: / doi. org / 10. 1038 / s41551-021-00716-x ].

Al centro del meccanismo appena scoperto c’è un sensore di forza molecolare nelle cellule tendinee costituito da una proteina del canale ionico. Questo sensore rileva quando le fibre di collagene, che costituiscono i tendini, si spostano l’una contro l’altra nel senso della lunghezza. Se si verifica un movimento di taglio così forte, il sensore consente agli ioni di calcio di fluire nelle cellule del tendine. Questo promuove la produzione di alcuni enzimi che collegano insieme le fibre di collagene. Di conseguenza, i tendini perdono elasticità e diventano più rigidi e più forti.

La variante genica reagisce in modo eccessivo

È interessante notare che la proteina del canale ionico responsabile di ciò si verifica in diverse varianti genetiche negli esseri umani. Alcuni anni fa, altri scienziati hanno scoperto che una particolare variante chiamata E756del è raggruppata in individui di ascendenza dell’Africa occidentale. A quel tempo, l’importanza di questa proteina per la rigidità dei tendini non era ancora nota. Un terzo degli individui di origine africana porta questa variante genetica, mentre è rara in altre popolazioni. Questa variante genetica protegge i suoi portatori da casi gravi di malaria, malattia tropicale. Gli scienziati presumono che la variante sia stata in grado di prevalere in questa popolazione a causa di questo vantaggio.

I ricercatori guidati da Jess Snedeker, professore di biomeccanica ortopedica all’ETH di Zurigo e all’Università di Zurigo, hanno ora dimostrato che i topi portatori di questa variante genetica hanno tendini più rigidi. Credono che i tendini “superino” nella loro risposta adattativa all’esercizio a causa di questa variante.

Grande vantaggio in termini di prestazioni

Ciò ha anche effetti diretti sulla capacità delle persone di saltare, come hanno dimostrato gli scienziati in uno studio con 65 volontari afroamericani. Dei partecipanti, 22 portavano la variante E756del del gene, mentre i restanti 43 no. Per tenere conto di vari fattori che influenzano la capacità di una persona di saltare (inclusi fisico, allenamento e forma fisica generale), i ricercatori hanno confrontato le prestazioni durante un salto lento e veloce. I tendini giocano solo un ruolo minore durante le manovre di salto lento, ma sono particolarmente importanti durante i salti veloci. Con il loro disegno di studio, gli scienziati hanno potuto isolare l’effetto della variante del gene sulle prestazioni di salto.

Ciò ha dimostrato che i portatori della variante E756del hanno ottenuto in media prestazioni migliori del 13%. “È affascinante che una variante del gene, che viene selezionata positivamente a causa di un effetto anti-malaria, allo stesso tempo sia associata a migliori capacità atletiche. Certamente non ci aspettavamo di trovarla quando abbiamo avviato il progetto”, afferma Fabian Passini, studente di dottorato nel gruppo di Snedeker e primo autore dello studio. Può darsi che questa variante genetica spieghi in parte perché gli atleti provenienti da paesi con un’elevata frequenza di E756del eccellono nelle competizioni sportive di livello mondiale, tra cui sprint, salto in lungo e basket. Ad oggi, non ci sono state indagini scientifiche per stabilire se questa variante genetica sia sovrarappresentata tra gli atleti d’élite. Tuttavia, un tale studio sarebbe di interesse scientifico, dice Passini.

I risultati sul sensore di forza e sul meccanismo con cui i tendini possono adattarsi alle richieste fisiche sono importanti anche per la fisioterapia. “Ora abbiamo una migliore comprensione di come funzionano i tendini. Questo dovrebbe anche aiutarci a trattare meglio le lesioni ai tendini in futuro”, dice Snedeker. A medio termine, potrebbe anche essere possibile sviluppare farmaci che si agganciano al sensore di forza del tendine appena scoperto. Questi potrebbero un giorno aiutare a curare le tendinopatie e altri disturbi del tessuto connettivo.

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Riferimento

Passini FS, Jaeger PK, Saab AS, Hanlon S, Chittim NA, Arlt MJ, Ferrari KD, Haenni D, Caprara S, Bollhalder M, Niederöst B, Horvath AN, Götschi T, Ma S, Passini-Tall B, Fucentese SF, Blache U, Silván U, Weber B, Silbernagel KG, Snedeker JG: Shear-stress sensing di PIEZO1 regola la rigidità dei tendini nei roditori e influenza le prestazioni di salto nell’uomo Nature Biomedical Engineering 2021, doi: 10.1038 / s41551-021-00716-x [ https : / doi. org / 10. 1038 / s41551-021-00716-x ]