Connessione nascosta scoperta: Nuove ricerche collegano l'infiammazione cerebrale alla fatica muscolare

I ricercatori presso la Washington University hanno scoperto che l'infiammazione del cervello può causare disfunzione muscolare rilasciando una proteina che viaggia ai muscoli, compromettendone la funzione. Negli esperimenti con mosche della frutta e topi, hanno scoperto che questa proteina riduce la produzione di energia nei mitocondri muscolari. La ricerca ha anche identificato possibili modi per bloccare questo processo, che potrebbero aiutare a trattare o prevenire il decadimento muscolare in condizioni come le infezioni batteriche, l'Alzheimer e il COVID persistente. Credito: SciTechDaily

Uno studio rivela che l'infiammazione del cervello porta al rilascio di una proteina che compromette la funzione muscolare, suggerendo trattamenti potenziali per la fatica muscolare correlata a malattie come l'Alzheimer e il COVID persistente.

È noto che le infezioni e le malattie neurodegenerative causano infiammazione del cervello. Tuttavia, i pazienti con infiammazione cerebrale spesso sviluppano problemi muscolari apparentemente indipendenti dal sistema nervoso centrale.

Ora, i ricercatori della Washington University School of Medicine di St. Louis hanno scoperto che l'infiammazione del cervello rilascia una proteina specifica che si sposta dal cervello ai muscoli, causando un calo della funzione muscolare. Lo studio, condotto con mosche della frutta e topi, ha anche identificato modi per bloccare questo processo. Questo potrebbe avere conseguenze significative per il trattamento o la prevenzione del decadimento muscolare spesso osservato in malattie infiammatorie come le infezioni batteriche, l'Alzheimer e il COVID persistente.

"Siamo interessati a comprendere la profonda fatica muscolare associata ad alcune malattie comuni", ha detto l'autore senior Aaron Johnson, PhD, professore associato di biologia dello sviluppo. "Il nostro studio suggerisce che quando ci ammaliamo, proteine segnale dal cervello viaggiano attraverso il flusso sanguigno e riducono i livelli di energia nei muscoli scheletrici. Questo va oltre la mancanza di motivazione a muoversi perché non ci sentiamo bene. Questi processi riducono i livelli di energia nei muscoli scheletrici, riducendo la capacità di muoversi e funzionare normalmente."

Nel loro studio, recentemente pubblicato in Science Immunology, i ricercatori hanno indagato gli effetti dell'infiammazione cerebrale sulla funzione muscolare modellando tre malattie: un'infezione batterica da E. coli, un'infezione virale da SARS-CoV-2, e l'Alzheimer. Quando il cervello è esposto a proteine infiammatorie caratteristiche di queste malattie, si accumulano sostanze chimiche dannose chiamate specie reattive dell'ossigeno. Le specie reattive dell'ossigeno causano alle cellule cerebrali di produrre una molecola correlata all'immunità chiamata interleuchina-6 (IL-6), che viaggia in tutto il corpo attraverso il flusso sanguigno. I ricercatori hanno scoperto che l'IL-6 nei topi — e la proteina corrispondente nelle mosche della frutta — ha ridotto la produzione di energia nei mitocondri dei muscoli, le centrali energetiche delle cellule.

La ricerca della Scuola di Medicina della Washington University di St. Louis rivela come l'infiammazione del cervello scatena una debolezza muscolare estrema in diverse malattie, tra cui infezioni virali, infezioni batteriche e l'Alzheimer. Sono mostrati i muscoli delle mosche della frutta; la colorazione viola è una misura della produzione di energia dei mitocondri nelle cellule muscolari. A sinistra c'è un muscolo sano, e a destra un muscolo esposto a IL-6, una molecola correlata all'immunità prodotta dal cervello in risposta a infezioni o malattie croniche. Credito: Shuo Yang

"Le mosche e i topi che avevano proteine associate al COVID nel cervello mostravano una ridotta funzionalità motoria — le mosche non arrampicavano come avrebbero dovuto, e i topi non correvano e tanto bene quanto i topi di controllo", ha detto Johnson. "Abbiamo visto effetti simili sulla funzione muscolare quando il cervello era esposto a proteine associate a infezioni batteriche e alla proteina associata all'Alzheimer beta amiloide. Vediamo anche prove che questo effetto possa diventare cronico. Anche se un'infezione viene eliminata rapidamente, la ridotta performance muscolare rimane molti giorni in più nei nostri esperimenti."

Johnson, insieme ai collaboratori dell'Università della Florida e al primo autore Shuo Yang, PhD — che ha svolto questo lavoro come ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Johnson — sostengono che gli stessi processi sono probabilmente rilevanti nelle persone. Ad esempio, l'infezione batterica da meningite è nota per aumentare i livelli di IL-6 e può essere associata a problemi muscolari in alcuni pazienti. Tra pazienti affetti da COVID-19, sono state trovate proteine infiammatorie del SARS-CoV-2 nel cervello durante l'autopsia, e molti pazienti affetti da COVID persistente riferiscono fatica estrema e debolezza muscolare anche molto tempo dopo che l'infezione iniziale è stata eliminata. I pazienti affetti da Alzheimer mostrano anche livelli aumentati di IL-6 nel sangue, nonché debolezza muscolare.