Gli scienziati hanno scoperto una ragione fondamentale per cui l’esercizio fisico è così efficace nel mantenere forti i muscoli degli anziani.
Un nuovo studio della Duke-NUS Medical School dimostra che l’attività fisica può ripristinare i naturali sistemi di riparazione che si indeboliscono con l’età, aiutando i muscoli a recuperare e a mantenere la loro funzionalità in età avanzata.
Il team di ricerca, in collaborazione con il Singapore General Hospital e la Cardiff University, ha scoperto che l’esercizio fisico contribuisce a correggere un importante squilibrio che si sviluppa all’interno delle cellule muscolari con l’avanzare dell’età. I risultati, pubblicati sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), forniscono nuove informazioni sui meccanismi biologici alla base dell’invecchiamento muscolare e potrebbero in futuro portare a nuovi approcci per prevenire la perdita di massa muscolare legata all’età.
Perché la salute muscolare diminuisce con l’età
I muscoli sani svolgono molte più funzioni del semplice supporto al movimento. Hanno anche un ruolo importante nel metabolismo, nella regolazione della glicemia e nella salute generale. A partire dalla mezza età, la forza e la funzionalità muscolare diminuiscono gradualmente, aumentando il rischio di cadute, fratture e rallentando il recupero dopo malattie o infortuni.
Le conseguenze vanno oltre la salute individuale. Con l’invecchiamento della popolazione, la perdita di massa muscolare può aumentare il carico assistenziale e gravare sui sistemi sanitari. Preservare la funzionalità muscolare è quindi fondamentale per mantenere l’indipendenza e la qualità della vita.
Uno dei principali regolatori della salute muscolare è una via di segnalazione chiamata mTORC1, che contribuisce a controllare la produzione di proteine e il mantenimento muscolare. Nei muscoli che invecchiano, questa via può diventare eccessivamente attiva. In tal caso, i muscoli si concentrano maggiormente sulla costruzione di nuove proteine, diventando meno efficienti nella rimozione di quelle danneggiate.
Nel tempo, queste proteine danneggiate si accumulano all’interno delle cellule muscolari, sottoponendole a stress e contribuendo alla graduale perdita di forza associata all’invecchiamento. Fino ad ora, gli scienziati non avevano compreso appieno le cause di questo squilibrio.
DEAF1 emerge come gene chiave nell’invecchiamento muscolare
I ricercatori hanno identificato un gene chiamato DEAF1 come un fattore importante alla base di questo processo.
Secondo lo studio, i livelli di DEAF1 aumentano nei muscoli che invecchiano. L’aumento di DEAF1 stimola maggiormente l’attività di mTORC1, alterando il normale equilibrio tra produzione e rimozione delle proteine. Questo squilibrio accelera il deterioramento muscolare.
In condizioni normali, DEAF1 è regolato da un gruppo di proteine note come FOXO. Tuttavia, l’attività delle FOXO diminuisce naturalmente con l’età. Di conseguenza, DEAF1 non è più tenuto sotto stretto controllo, il che permette ai suoi livelli di aumentare e compromettendo ulteriormente i processi di riparazione e mantenimento muscolare.
Come l’esercizio fisico favorisce la riparazione muscolare
Il team ha scoperto che l’esercizio fisico può contribuire a invertire questo squilibrio, a condizione che il sistema di regolazione sottostante rimanga reattivo.
Il professor Tang Hong-Wen, assistente del programma di biologia del cancro e delle cellule staminali presso la Duke-NUS e autore principale dello studio, ha dichiarato:
“L’esercizio fisico può invertire questo processo, correggendo lo squilibrio. L’attività fisica attiva determinate proteine che riducono i livelli di DEAF1, riportando in equilibrio il percorso di crescita. Ciò consente ai muscoli che invecchiano di eliminare le proteine danneggiate, ricostruirsi correttamente e contribuire a mantenerli più forti e resistenti.”
I ricercatori hanno inoltre riscontrato un limite importante. In alcuni muscoli di soggetti anziani, i livelli di DEAF1 diventano estremamente elevati o l’attività di FOXO diminuisce significativamente. In questi casi, l’esercizio fisico da solo potrebbe non essere sufficiente a ripristinare completamente la capacità di riparazione del muscolo.
Questa scoperta può contribuire a spiegare perché alcuni anziani traggono maggiori benefici dall’esercizio fisico rispetto ad altri e sottolinea l’importanza di comprendere la biologia alla base dell’invecchiamento muscolare.
Risultati confermati su mosche e topi
Per verificare le loro scoperte, i ricercatori hanno condotto esperimenti sia sui moscerini della frutta che sui topi anziani.
I risultati sono stati coerenti in entrambe le specie. L’aumento dei livelli di DEAF1 ha causato un indebolimento muscolare più rapido, mentre la riduzione di DEAF1 ha ripristinato un equilibrio proteico più sano e migliorato la forza muscolare. I risultati suggeriscono che DEAF1 svolga un ruolo conservato nell’invecchiamento muscolare in diversi organismi.
Potenziali benefici che vanno oltre l’invecchiamento
Le implicazioni della ricerca potrebbero estendersi oltre il normale processo di invecchiamento.
DEAF1 influenza anche le cellule staminali muscolari, responsabili della riparazione e rigenerazione dei tessuti muscolari. Queste cellule staminali diventano naturalmente meno efficienti con l’età e le alterazioni del gene DEAF1 sembrano rendere il recupero ancora più difficile.
I risultati potrebbero rivelarsi preziosi anche per le persone in convalescenza dopo un intervento chirurgico, una malattia o patologie croniche come il cancro. I ricercatori suggeriscono che intervenire sul gene DEAF1 potrebbe potenzialmente riprodurre a livello molecolare alcuni degli effetti benefici dell’esercizio fisico, contribuendo a mantenere la forza muscolare anche quando l’attività fisica è limitata.
Priscillia Choy Sze Mun, assistente di ricerca presso il programma di biologia del cancro e delle cellule staminali della Duke-NUS e prima autrice dello studio, ha dichiarato:
“L’esercizio fisico comunica ai muscoli di ‘ripulirsi e rigenerarsi’. Ridurre i livelli di DEAF1 aiuta i muscoli più anziani a recuperare forza ed equilibrio, quasi come premere il pulsante di riavvolgimento. Con milioni di anziani a rischio di declino muscolare, comprendere DEAF1 potrebbe portare a nuovi modi per proteggere i muscoli e migliorare la qualità della vita.”
Il professor Patrick Tan, vicedecano senior per la ricerca presso la Duke-NUS, ha aggiunto:
“Questo studio contribuisce a spiegare, a livello molecolare, perché i muscoli che invecchiano perdono la capacità di autoripararsi e perché l’esercizio fisico può ripristinare questo equilibrio in alcuni individui. Identificando DEAF1 come regolatore chiave in questo processo, questi risultati potrebbero portare a nuove modalità per estendere i benefici dell’esercizio fisico alle società con una popolazione che invecchia rapidamente.”
Duke-NUS è riconosciuta a livello globale per il suo lavoro nell’ambito della formazione medica e della ricerca biomedica, che combina scoperte scientifiche fondamentali con la ricerca traslazionale volta a migliorare la comprensione e il trattamento delle malattie a Singapore e nel resto del mondo.
Questo lavoro è stato finanziato dal Ministero dell’Istruzione di Singapore (2022-MOET1-0004, FY2025-MOET1-0004), dal Diana Koh Innovative Cancer Research Award (Duke-NUS-DKICRA/2024/0001), dalla National Academy of Medicine (MOH-001189-00) e dal Ministero della Salute di Singapore tramite il National Medical Research Council (NMRC) Office, MOH Holdings Pte Ltd sotto l’egida dell’NMRC (MOH-001208-00, MOH-001885-00, MOH-001831-00). Gli autori Qian Gou e Priya D Gopal Krishnan sono stati supportati dalla Khoo Postdoctoral Fellowship (Duke-NUS-KPFA/2025/0078; Duke-NUS-KPFA/2024/0075).
Significato
Una muscolatura sana è essenziale per il movimento, il metabolismo e la vitalità generale. Con l’avanzare dell’età, il regolatore della crescita mTORC1 si iperattiva cronicamente, alterando l’equilibrio proteico e contribuendo alla perdita di massa muscolare, ma la causa di questo fenomeno rimane poco chiara. Abbiamo identificato il fattore di trascrizione DEAF1 come un anello chiave tra la via di segnalazione FOXO e l’attivazione di mTORC1 nel muscolo che invecchia. L’aumento di DEAF1 incrementa l’espressione di mTOR , causando squilibri proteici e declino muscolare. L’esercizio fisico inverte questo processo sopprimendo DEAF1 attraverso l’attivazione di FOXO, mentre il blocco di FOXO o l’aumento di DEAF1 impediscono i benefici dell’esercizio. Questi risultati rivelano come l’esercizio fisico ripristini la salute muscolare ed evidenziano la via FOXO-DEAF1-mTORC1 come un bersaglio promettente per contrastare la perdita di massa muscolare legata all’età.Abstract
Il muscolo scheletrico è essenziale per il movimento, la respirazione e il metabolismo, e mTORC1 agisce come regolatore chiave della sintesi e della degradazione proteica. Nel muscolo invecchiato, mTORC1 si iperattiva, contribuendo alla sarcopenia, sebbene i meccanismi rimangano poco chiari. In questo studio, identifichiamo DEAF1, un fattore di trascrizione regolato da FOXO, come un elemento chiave a monte di mTORC1 nel muscolo invecchiato. L’aumento dell’espressione di Deaf1 incrementa la trascrizione di mTOR , portando a una maggiore attività di mTORC1, a un’alterazione della proteostasi e alla senescenza muscolare. Sorprendentemente, l’esercizio fisico sopprime l’espressione di Deaf1 tramite l’attivazione di FOXO, ripristinando l’equilibrio di mTORC1 e alleviando l’invecchiamento muscolare. Al contrario, l’inibizione di FOXO o la sovraespressione di Deaf1 bloccano i benefici dell’esercizio sulla salute muscolare. Questi risultati evidenziano DEAF1 come un collegamento critico tra FOXO e mTORC1 e suggeriscono che intervenire sull’asse FOXO-DEAF1-mTORC1 potrebbe offrire un potenziale terapeutico per preservare la funzione muscolare durante l’invecchiament
Materiale fornito dalla Duke-NUS Medical School . Nota: il contenuto potrebbe essere modificato per motivi di stile e lunghezza.
Sze Mun Choy, Kah Yong Goh, Wen Xing Lee, Weiyi Jiang, Qian Gou, Priya D. Gopal Krishnan, Shi Chee Ong, Kenon Chua, Nathan Harmston, Hong-Wen Tang. Exercise suppresses DEAF1 to normalize mTORC1 activity and reverse muscle aging. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2025; 122 (48) DOI: 10.1073/pnas.2508893122
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