Da un esperimento sulla ISS una possibile soluzione alla perdita di massa muscolare e ossea dovute alla lunga permanenza nello spazio

Un esperimento condotto sulla ISS ha fornito importanti risultati che potrebbero aiutare a risolvere il problema della perdita di massa muscolare e di tessuto osseo degli astronauti che permangono per lunghi periodi in condizioni di microgravità.

Con il lancio della capsula Dragon cargo della missione CRS-19, avvenuto lo scorso 5 dicembre 2019, è stato inviato sulla Stazione Spaziale Internazionale un carico di 40 topi di laboratorio sui quali è stato verificato l’effetto della soppressione della miostatina, proteina che limita la crescita muscolare negli esseri viventi.

Nel 1997 un gruppo di scienziati della Johns Hopkins University di Baltimora, nello stato americano del Maryland, guidati da Se-Jin Lee e Alexandra McPherron, ha scoperto il gene del DNA che codifica questa proteina e, manipolando geneticamente dei topi per impedire in loro la produzione di miostatina, ha ottenuto che i topi raddoppiassero la propria massa muscolare in brevissimo tempo.

Se-Jin Lee, la moglie Emily Germain-Lee e altri collaboratori che lavorano attualmente presso il Jackson Laboratory for Genomic Medicine di Farmington, nel Connecticut, hanno predisposto l’esperimento che è stato inviato a dicembre sulla Stazione Spaziale Internazionale, per verificare gli effetti che l’inibizione dell’attività della miostatina, insieme all’inibizione della attivina A, un’altra proteina coinvolta nei processi di accrescimento muscolare e osseo, avrebbero avuto su cavie da laboratorio in un ambiente a microgravità.

Lanciata il 5 dicembre 2019, la capsula Dragon CRS-19 è stata catturata e agganciata alla ISS per mezzo del braccio robotico CanadArm2 il giorno 8 dicembre, mentre il 10 dicembre l’esperimento è stato spostato all’interno della Stazione Spaziale Internazionale.

Il 7 gennaio 2020 la capsula con i topi di laboratorio è rientrata sulla Terra ammarando nell’Oceano Pacifico e, a sole 32 ore dall’ammaraggio, l’esperimento contenente le cavie in perfetta salute è stato consegnato ai laboratori di Explora Biolabs di San Diego in California per i successivi test di verifica.

A passare 33 giorni in condizioni di microgravità sono stati 5 gruppi di 8 topi (40 in totale) di cui 3 gruppi (24 animali) non erano stati sottoposti ad alcun trattamento, un gruppo è stato sottoposto per tutto il tempo di permanenza nello spazio a un trattamento che inibiva l’attività della miostatina e dell’attivina A (ACVR2B/Fc), e un altro gruppo ha invece subito un trattamento che ne ha modificato il codice genetico al fine di non produrre le suddette proteine.

Tornati sulla Terra, i topi sono stati analizzati ed è stato verificato che per quelli che non avevano subito alcun trattamento la permanenza in ambiente a microgravità ha comportato una perdita significativa di massa muscolare e di densità ossea.

I topi trattati (senza significative differenze fra il gruppo trattato con ACVR2B/Fc e il gruppo di topi geneticamente modificati) hanno invece mostrato una muscolatura accresciuta e una densità ossea maggiore di quelli non trattati; inoltre la muscolatura e la densità ossea dei topi oggetti del trattamento e inviati sulla ISS sono risultate superiori a quelle di topi non trattati rimasti sulla Terra e utilizzati come test di controllo per l’esperimento in orbita.

Lo schema in basso riporta le microtomografie computerizzate effettuate sui femori e sulla vertebra lombare L4 dei topi oggetti dell’esperimento, sia per quelli che sono stati in ambiente a microgravità sulla Stazione Spaziale Internazionale sia per gli animali di controllo rimasti sulla Terra.

C’è un altro aspetto interessante del trattamento con l’inibitore dell’attività della miostatina e dell’attivina A: gli scienziati hanno verificato che i topi inviati sulla ISS non soggetti a trattamento, a 2 settimane dal rientro sulla Terra, hanno mostrato la capacità di ripristinare spontaneamente la massa muscolare, mentre la densità ossea non solo non è tornata ai livelli precedenti al lancio nello spazio, ma ha mostrato la tendenza a ridursi ulteriormente.

Le evidenze sperimentali hanno mostrato come, sottoponendo a trattamento con ACVR2B/Fc questi ultimi topi, si sia manifestato tanto un più rapido recupero della massa muscolare quanto anche il ripristino della densità ossea a valori paragonabili a quelli prima del lancio.

Questi risultati fanno ritenere che farmaci in grado di inibire l’attività della miostatina e dell’attivina A possano essere una valida soluzione terapeutica alla perdita di massa muscolare e di densità ossea a cui sono soggetti gli astronauti in condizione di microgravità durante missioni spaziali di lunga durata, come peraltro per tutte persone sulla Terra che soffrono di patologie o condizioni che hanno effetto su ossa e muscoli, come l’atrofia muscolare, la lunga permanenza a letto o in carrozzina o la vecchiaia.

Bisogna però sottolineare che questi risultati molto promettenti sono stati ottenuti con sperimentazione sui topi e, per quanto la fisiologia di questi animali sia simile a quella umana, molto lavoro è ancora necessario per gli scienziati per potere sviluppare una terapia che possa essere utilizzata sull’uomo.

Fonte: Targeting myostatin/activin A protects against skeletal muscle and bone loss during spaceflight.