Scoperto il legame tra infiammazione cerebrale e debolezza muscolare

Infezioni e malattie neurodegenerative possono causare un’infiammazione del tessuto cerebrale e per ragioni sconosciute i pazienti con questa infiammazione spesso sviluppano problemi muscolari, apparentemente indipendenti dal sistema nervoso centrale.

I ricercatori della Washington University School of Medicine di St. Louis hanno ora rivelato come l’infiammazione del cervello rilasci una proteina specifica che parte dal cervello e si dirige ai muscoli, provocando una riduzione della loro funzionalità.

Lo studio, pubblicato recentemente sulla rivista Science Immunology, è stato condotto su moscerini della frutta e topi e ha anche identificato la strada per bloccare questo processo. Un’evoluzione che potrebbe avere implicazioni nel trattamento o nella prevenzione dell’atrofia muscolare talvolta associata a malattie infiammatorie, comprese le infezioni batteriche, il morbo di Alzheimer e il COVID lungo.

Una riduzione di energia nei mitocondri

“Siamo interessati a comprendere l’affaticamento muscolare molto profondo associato ad alcune malattie comuni”, ha affermato l’autore senior Aaron Johnson, professore associato di biologia dello sviluppo. “Il nostro studio suggerisce che quando ci ammaliamo le proteine ​​messaggere del cervello viaggiano attraverso il flusso sanguigno e riducono i livelli di energia nel muscolo scheletrico. Questo è qualcosa di più di una mancanza di motivazione a muoversi perché non ci sentiamo bene. Questi processi riducono i livelli di energia nel muscolo scheletrico, diminuendo la capacità di muoversi e funzionare normalmente”.

Per studiare gli effetti dell’infiammazione cerebrale sulla funzione muscolare, i ricercatori hanno modellato tre diversi tipi di malattie: un’infezione batterica da E. coli, un’infezione virale SARS-CoV-2 e l’Alzheimer. Quando il cervello è esposto alle proteine ​​infiammatorie caratteristiche di queste malattie, si accumulano sostanze chimiche dannose chiamate specie reattive dell’ossigeno. Le specie reattive dell’ossigeno fanno sì che le cellule cerebrali producano una molecola immuno-correlata 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 corrispondente proteina nei moscerini della frutta – riduceva la produzione di energia nei mitocondri dei muscoli, le fabbriche di energia delle cellule.

Un effetto che può diventare cronico

“Le mosche e i topi che avevano proteine ​​associate al COVID nel cervello hanno mostrato una funzione motoria ridotta: le mosche non si arrampicavano come avrebbero dovuto e i topi non correvano bene o non tanto quanto i topi di controllo”, ha detto Johnson. “Abbiamo osservato effetti simili sulla funzione muscolare quando il cervello era esposto a proteine ​​associate ai batteri e alla proteina beta amiloide dell’Alzheimer. Abbiamo anche prove che questo effetto può diventare cronico. Anche se un’infezione viene eliminata rapidamente, nei nostri esperimenti la ridotta prestazione muscolare rimane per molti giorni, più a lungo”.

Gli autori sostengono che gli stessi processi sono probabilmente rilevanti nelle persone. È noto, ad esempio, che in alcuni pazienti la meningite batterica del cervello aumenta i livelli di IL-6 e può essere associata a problemi muscolari.

Tra i pazienti affetti da COVID-19, durante l’autopsia sono state trovate proteine ​​infiammatorie del SARS-CoV-2 nel cervello e molti pazienti affetti da COVID da lungo tempo riferiscono un estremo affaticamento e debolezza muscolare anche molto tempo dopo che l’infezione iniziale si è risolta. Anche I pazienti con malattia di Alzheimer mostrano un aumento dei livelli di IL-6 nel sangue e debolezza muscolare.

Un segnale proteico dannoso per la funzione muscolare

Lo studio si spinge oltre e individua potenziali bersagli per prevenire o trattare la debolezza muscolare correlata all’infiammazione del cervello. I ricercatori hanno infatti scoperto che IL-6 attiva quella che viene chiamata la via JAK-STAT nei muscoli, e questo è ciò che causa la ridotta produzione di energia dei mitocondri.

Diverse terapie già approvate dalla Food and Drug Administration per altre malattie possono bloccare questo percorso. Gli inibitori JAK e diversi anticorpi monoclonali contro IL-6 sono approvati per il trattamento di vari tipi di artrite e per la gestione di altre condizioni infiammatorie.

“Non siamo sicuri del motivo per cui il cervello produca un segnale proteico che è così dannoso per la funzione muscolare in così tante diverse categorie di malattie”, ha detto Johnson. “Se vogliamo fare ipotesi sulle possibili ragioni per cui questo processo è rimasto con noi nel corso dell’evoluzione umana, nonostante i danni che provoca, potrebbe essere un modo per il cervello di riallocare le risorse verso sé stesso mentre combatte le malattie. Abbiamo bisogno di ulteriori ricerche per comprendere meglio questo processo e le sue conseguenze in tutto il corpo.

“Nel frattempo, speriamo che il nostro studio incoraggi ulteriori ricerche cliniche su questo percorso e che i trattamenti esistenti che ne bloccano varie parti possano aiutare i numerosi pazienti che soffrono di questo tipo di affaticamento muscolare debilitante”, ha concluso Johnson.