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Saltare la palestra? Incolpa il tuo epigenoma

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Alcune persone si svegliano presto ogni mattina per correre, andare in bicicletta, nuotare o sollevare. Per altri, trovare la motivazione ad allenarsi può essere più una sfida. Un nuovo studio dimostra che la differenza tra i due può essere mantenuta nel controllo epigenetico dell'espressione di certi geni. E, poiché i meccanismi epigenetici sono intrinsecamente più malleabili della genetica, i risultati suggeriscono un modo potenziale per aiutare le persone "programmate" a godere di una maggiore attività fisica.

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Il lavoro è pubblicato in un articolo intitolato "La metilazione del DNA nei neuroni AgRP regola il comportamento volontario degli esercizi nei topi", pubblicato in Nature Communications.

Ricercatori del Baylor College of Medicine riportano la sorprendente creazione di un topo "epigenetico da divano di patate". Hanno trovato che i cambiamenti nella metilazione del DNA nei neuroni all'interno dell'ipotalamo hanno un impatto importante sui livelli di comportamento volontario di esercizio fisico.

"Studiamo la programmazione dello sviluppo, che si riferisce a come l'ambiente durante lo sviluppo può avere un impatto a lungo termine sul rischio di malattia", ha detto l'autore corrispondente, Robert A. Waterland, PhD, professore di pediatria nutrizione presso il USDA/ARS Children's Nutrition Research Center a Baylor e Texas Children's Hospital.

Negli ultimi anni, i ricercatori hanno studiato vari modelli di mouse per capire la programmazione evolutiva del bilancio energetico, cioè il bilancio delle calorie consumate rispetto a quelle bruciate. Un bilancio energetico positivo prolungato porta all'obesità. E, se l'influenza ambientale iniziale era il limite di crescita fetale, la sovralimentazione infantile, o l'esercizio materno durante la gravidanza, l'effetto a lungo termine sul bilancio energetico era sempre dovuto a cambiamenti persistenti nell'attività fisica, non l'assunzione di cibo.

"I nostri primi risultati hanno suggerito che la definizione del proprio 'set point' di attività fisica può essere influenzata dall'ambiente iniziale, e che questo può coinvolgere l'epigenetica", ha detto Waterland.

Nello studio attuale, il team ha progettato un esperimento per testare direttamente se la metilazione del DNA nel cervello influisce sul bilancio energetico. Si sono concentrati sull'ipotalamo, una regione cerebrale che gioca un ruolo centrale nel bilancio energetico, e in particolare, hanno studiato un sottoinsieme specializzato di neuroni ipotalamici chiamati neuroni AgRP, famosi per il loro ruolo nella regolazione dell'assunzione di cibo.

I ricercatori hanno interrotto la metilazione del DNA nei neuroni AgRP disabilitando il gene Dnmt3a. Dnmt3a è responsabile dell'aggiunta di gruppi metilici al DNA, in particolare nel cervello durante la prima vita postnatale. I risultati hanno dimostrato che, in effetti, la metilazione del DNA è stata drasticamente ridotta nei neuroni AgRP di questi topi. Gli sperimentatori hanno poi testato se questi animali hanno guadagnato o perso peso rispetto ai topi normali.

"Ci aspettavamo che l'interferenza con la metilazione del DNA nei neuroni AgRP avrebbe portato a cambiamenti importanti nel peso degli animali", ha detto Harry MacKay, PhD, un postdoctoral fellow nel laboratorio Waterland e primo autore dello studio. "Un po' deludente, tuttavia, i topi con carenza di Dnmt3a erano solo leggermente più grassi di quelli che non erano carenti"

Quando i ricercatori hanno esplorato la causa di questo cambiamento nel bilancio energetico, si aspettavano di trovare differenze nell'assunzione di cibo tra i topi normali e quelli con carenza di Dnmt3a. Ma non ce n'erano. Invece, hanno trovato una grande differenza nell'esercizio fisico spontaneo.

I ricercatori hanno messo le ruote che corrono nelle gabbie degli animali per otto settimane e hanno misurato quanto correvano ogni notte. I normali topi maschi correvano circa 6 km (3,7 miglia) ogni notte, ma i topi carenti di Dnmt3a correvano solo la metà e, di conseguenza, perdevano meno grasso. È importante sottolineare che studi dettagliati su tapis roulant hanno dimostrato che, sebbene abbiano funzionato solo la metà dei topi normali, i topi con carenza di Dnmt3a erano altrettanto capaci di funzionare. Avevano l'abilità, ma sembravano non avere il desiderio.

"I nostri risultati suggeriscono che i meccanismi epigenetici, come la metilazione del DNA, che sono stabiliti nel cervello durante la vita fetale o precoce postnatale, giocano un ruolo importante nel determinare la propensione individuale per l'esercizio fisico", ha detto Waterland. "Oggi, dato che la diminuzione dell'attività fisica contribuisce all'epidemia mondiale di obesità, è sempre più importante capire come funziona tutto questo"