Tasso, Rosaria (2006) Ruolo svolto dai mitocondri subsarcolemmatici ed intermiofibrillari del muscolo scheletrico in risposta a differenti stati nutrizionali. [Tesi di dottorato] (Unpublished)

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In questa tesi di dottorato, sono stati trattati gli adattamenti fisiologici che intervengono sia a livello corporeo sia a livello di specifici organi, come per esempio il muscolo scheletrico, in particolari situazioni di diminuita spesa energetica corporea, come il digiuno, la restrizione calorica o digiuno parziale, ed infine la rialimentazione dopo un periodo di digiuno parziale. I suddetti adattamenti fisiologici, importanti per permettere la sopravvivenza in periodi di scarsità di cibo o per permettere di ricostituire le riserve d’energia corporea quando il cibo sia di nuovo disponibile, sono stati, però collegati a patologie, attualmente, molto diffuse come l’obesità, il diabete, l’ipertensione e le malattie cardiovascolari. L’ipotesi del coinvolgimento del muscolo scheletrico come organo effettore della termogenesi soppressa, caratteristica delle tre situazioni sperimentali trattate in questa tesi, mi ha indotto a condurre uno studio articolato nei tre anni del dottorato, delle variazioni morfologiche e funzionali delle due popolazioni mitocondriali presenti nel muscolo scheletrico, vale a dire i mitocondri subsarcolenmmatici (SS), e i mitocondri intermiofibrillari (IMF) nelle suddette tre condizioni sperimentali. Nel primo disegno sperimentale, sono state trattate le variazioni funzionali (attività ossidativa ed efficienza energetica) delle due popolazioni mitocondriali suddette, nella transizione stato d’alimentazione-stato di digiuno. I risultati ottenuti hanno mostrato un ridotto stato d’accoppiamento solo nei mitocondri SS, la cui funzione è di difendere l’intero tessuto da una produzione eccessiva di radicali liberi, che, appunto, potrebbe attuarsi a livello di questa frazione mitocondriale. Nel secondo disegno sperimentale è stato trattato l’effetto di due settimane di restrizione calorica sulle variazione strutturali (massa proteica), e funzionali (attività ed efficienza energetica) delle due popolazioni mitocondriali presenti nel muscolo scheletrico. A questo scopo, è stata misurata la massa proteica mitocondriale, insieme con l’attività ossidativa e le vie di conduttanza protonica, indicative dell’efficienza energetica mitocondriale, sia nei mitocondri SS, sia nei mitocondri IMF. Dato che cambiamenti nel grado d’accoppiamento mitocondriale sono strettamente collegati con la produzione dei radicali liberi e quindi col danno ossidativo, è stata anche compiuta una completa indagine sulla produzione e smaltimento dei radicali liberi a livello delle due popolazioni mitocondriali. I risultati hanno mostrato che sia i mitocondri SS sia i mitocondri IMF subiscono cambiamenti strutturali e funzionali. Diminuisce, infatti, la massa proteica mitocondriale delle due popolazioni, e vi è anche un aumento dell’efficienza energetica nei mitocondri IMF. Infine, nessun cambiamento era presente per quanto riguarda il danno ossidativo nelle due popolazioni mitocondriali, dovuto ad un aumento delle difese antiossidanti. Il terzo disegno sperimentale ha riguardato la rialimentazione dopo un periodo di digiuno parziale. Questa situazione è particolarmente interessante perché collegata con uno stato d’accelerato recupero del grasso perduto nel periodo di semidigiuno ed anche con uno stato di resistenza all’insulina. Sono state eseguiti gli stessi esperimenti del disegno sperimentale relativo alla restrizione calorica. I risultati hanno mostrato che dopo due settimane di semidigiuno, seguite da una settimana di rialimentazione allo stesso livello dei controlli, era presente una riduzione della massa proteica mitocondriale e dell’attività ossidativa solo nei mitocondri SS. Inoltre, in entrambe le popolazioni mitocondriali era alto il danno ossidativo, nonostante un alto livello delle difese antiossidanti. Questi risultati, nel loro insieme, suggeriscono che la causa dell’alta velocità del recupero di grasso nei ratti rialimentati dipende soprattutto dalle variazioni dei mitocondri SS, vale a dire una diminuita massa proteica e diminuita capacità ossidativa. Inoltre, un’implicazione dei risultati ottenuti potrebbe essere un legame tra la minore funzionalità dei mitocondri SS, l’aumentata presenza di radicali liberi e lo stato d’insulina resistenza presente nei ratti rialimentati.

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