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Il mantenimento della salute muscolare e metabolica durante l’invecchiamento dipende da un equilibrio complesso tra diversi componenti della cellula. Accanto ai mitocondri, sempre più studi stanno mettendo in luce il ruolo dei perossisomi, piccoli compartimenti metabolici fondamentali per il metabolismo dei lipidi e la gestione delle specie reattive dell’ossigeno.
Comprendere cosa sono, dove si trovano e come funzionano è essenziale per interpretare il loro contributo alla salute muscolare e ai processi di invecchiamento.
Cosa sono i perossisomi e quali funzioni svolgono
Il perossisoma è un organello cellulare, noto anche come microcorpo, delimitato da una singola membrana che lo separa dal citoplasma e presente in tutte le cellule eucariotiche. I perossisomi sono caratterizzati da una spiccata attività ossidasica. Utilizzano l’ossigeno molecolare come co-substrato per la formazione di perossido di idrogeno, una molecola potenzialmente tossica che svolge però anche funzioni specifiche nei processi metabolici cellulari.
Il termine “perossisoma” deriva proprio dalla capacità di produrre e neutralizzare il perossido di idrogeno. Questi organelli hanno un ruolo chiave nel metabolismo dei lipidi, in particolare nella degradazione di acidi grassi a catena molto lunga e ramificata, oltre che nel metabolismo di D-amminoacidi e poliammine. Sono, inoltre, coinvolti nella sintesi dei plasmalogeni, fosfolipidi essenziali per il corretto funzionamento del sistema nervoso e dei polmoni nei mammiferi.
Nei mammiferi, i perossisomi contribuiscono anche alla sintesi degli acidi biliari, indispensabili per l’assorbimento dei grassi e delle vitamine liposolubili. Non a caso, alterazioni della funzione perossisomiale sono associate a importanti patologie metaboliche e neurologiche.
Dove si trovano i perossisomi
Come anticipato, i perossisomi sono localizzati nel citoplasma cellulare. Il loro numero, dimensione e composizione proteica variano in base al tipo cellulare e alle condizioni metaboliche.
Per esempio, in condizioni di abbondante disponibilità di glucosio, alcune cellule presentano pochi perossisomi di piccole dimensioni.
Al contrario, quando gli acidi grassi a catena lunga rappresentano la principale fonte energetica, il numero e la dimensione dei perossisomi aumentano significativamente. Questa plasticità riflette la loro funzione di adattamento alle esigenze metaboliche della cellula.
Struttura dei perossisomi
Dal punto di vista strutturale, i perossisomi sono compartimenti subcellulari di piccole dimensioni, con un diametro compreso tra 0,1 e 1 µm. Sono delimitati da una singola biomembrana che racchiude una matrice granulare, ricca di enzimi metabolici.
Questa compartimentazione consente, come detto, lo svolgimento di reazioni ossidative potenzialmente pericolose per la cellula, mantenendo separate le reazioni di produzione e degradazione del perossido di idrogeno.
Azione detossificante dei perossisomi
Una delle funzioni più note dei perossisomi è la detossificazione delle specie reattive dell’ossigeno, in particolare del perossido di idrogeno (H₂O₂). All’interno del perossisoma, enzimi ossidativi producono H₂O₂ durante reazioni di ossidazione di vari substrati organici. Questo perossido viene poi rapidamente neutralizzato dalla catalasi, un enzima perossisomiale chiave.
La catalasi può utilizzare il perossido di idrogeno per ossidare altre sostanze potenzialmente tossiche, come fenoli, formaldeide e alcol, oppure convertire l’eccesso di H₂O₂ in acqua e ossigeno. Questo meccanismo è particolarmente importante nelle cellule di fegato e reni, dove i perossisomi contribuiscono alla neutralizzazione di sostanze che entrano nel circolo sanguigno, incluso l’etanolo.
Queste reazioni mantengono l’equilibrio redox cellulare (il bilanciamento interno della cellula) e cooperano con mitocondri e reticolo endoplasmatico per preservare l’omeostasi cellulare, un elemento cruciale nei processi di invecchiamento sano.
Il ruolo del perossisoma nella funzione muscolare e nell’invecchiamento
Il muscolo scheletrico rappresenta circa il 40–50% della massa corporea. È un organo chiave per il metabolismo energetico, il controllo di glucosio e lipidi e la performance fisica. Come abbiamo visto, oltre ai mitocondri, noti come le “centrali energetiche” della cellula, anche i perossisomi svolgono un ruolo fondamentale nel metabolismo dei grassi e nella detossificazione delle specie reattive dell’ossigeno. Tuttavia, il loro contributo alla funzione muscolare è stato finora poco studiato.
Un recente lavoro pubblicato su Nature Communications dal titolo: Alterations in peroxisome-mitochondria interplay in skeletal muscle accelerate muscle dysfunction aiuta a chiarire questo aspetto. Lo studio ha utilizzato un modello sperimentale nel topo, in cui la funzione dei perossisomi era alterata in modo specifico nel muscolo, ottenuta eliminando il gene Pex5, essenziale per il corretto funzionamento di questi organelli.
I risultati mostrano che la perdita della funzione perossisomiale provoca alterazioni precoci del metabolismo lipidico. Ciò si concretizza con un accumulo di acidi grassi a catena molto lunga e riduzione di lipidi strutturali fondamentali come i plasmalogeni.
Questi cambiamenti metabolici hanno conseguenze dirette sulla funzione muscolare. Già in giovane età i topi mostrano riduzione della forza muscolare e della capacità di resistenza all’esercizio, pur in assenza di una vera perdita di massa. Solo successivamente, con il passare del tempo, compaiono:
- atrofia muscolare,
- alterazioni strutturali delle fibre,
- degenerazione della giunzione neuromuscolare, elementi tipici dell’invecchiamento muscolare (sarcopenia).
Interdipendenza con i mitocondri
Lo studio dimostra, inoltre, una forte interdipendenza tra perossisomi e mitocondri. La disfunzione perossisomiale porta progressivamente a riduzione del contenuto mitocondriale. Causa, poi, alterazioni delle creste mitocondriali e, nelle fasi più avanzate, a un calo della capacità respiratoria del muscolo.
È interessante sottolineare che, anche nei topi sani è stata osservata una diminuzione naturale del numero di perossisomi con l’età, che precede la perdita di forza e massa muscolare.
Nel complesso, questi risultati suggeriscono che la salute del muscolo non dipende solo dalla quantità di muscolo, ma anche dalla sua qualità metabolica.
Il corretto funzionamento dei perossisomi e la loro cooperazione con i mitocondri sembrano essere fattori chiave per mantenere forza, resistenza e integrità neuromuscolare durante l’invecchiamento.
Una scoperta che apre nuove prospettive non solo per la ricerca clinica, ma anche per la prevenzione del declino muscolare attraverso stile di vita sano, esercizio fisico e future strategie nutrizionali o terapeutiche.
