Sport, Citochine ed Infiammazione

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L’infiammazione è un meccanismo di difesa non specifico innato, che costituisce una risposta protettiva, seguente all’azione dannosa d’agenti fisici, chimici e biologici, il cui obiettivo finale è l’eliminazione della causa iniziale di danno cellulare o tissutale.

L’infiammazione consiste in una sequenza dinamica di fenomeni che si manifestano con un’intensa reazione vascolare. Questi fenomeni presentano caratteristiche relativamente costanti, nonostante l’infinita varietà d’agenti lesivi, poiché non sono determinati soltanto dall’agente lesivo, quanto soprattutto dalla liberazione di sostanze endogene: i mediatori chimici della flogosi. I fenomeni elementari, che costituiscono la risposta infiammatoria, comprendono: vasodilatazione e aumento di permeabilità, che portano al passaggio di liquidi dal letto vascolare al tessuto leso (edema), e infiltrazione leucocitaria nell’area di lesione.

L’infiammazione serve, dunque, a distruggere, diluire e confinare l’agente lesivo, ma allo stesso tempo mette in moto una serie di meccanismi che favoriscono la riparazione o la sostituzione del tessuto danneggiato.

Tuttavia quando l’agente infiammatorio è particolarmente intenso o di durata molto lunga, avvengono effetti che, oltre a ripercuotersi sull’intero organismo, amplificano i meccanismi preposti alla reazione infiammatoria locale, con la conseguenza che essa può essere dannosa.

Molte delle malattie croniche associate ad alti livelli di mortalità nel mondo, sono state associate ad infiammazioni sistemiche di basso grado, poiché riflettono livelli due o tre volte superiori di citochine infiammatorie nel sangue.

In alcune malattie croniche come il diabete mellito di tipo 2, si assiste ad un aumento di citochine pro-infiammatorie come il TNFalfa e IL-1 che si pensa siano le responsabili della resistenza insulinica.

Studi sull’interazione tra le citochine prodotte e rilasciate a seguito di esercizio fisico, e modulazioni di alcune malattie di origine cronica, hanno aperto la strada ad altri studi che verificassero come l’esercizio fisico regolare potesse proteggere contro le cause di mortalità dovute alle malattie di origine cronica.

Dato che recenti scoperte hanno stabilito che l’attività fisica, attraverso la contrazione muscolare, produce e rilascia nel circolo sistemico una quantità di citochine che contrastano con quelle prodotte da situazioni infiammatorie, possiamo discutere la possibilità che l’esercizio fisico esercita poteri antinfiammatori, e con ciò protegge contro disordini medici associati all’infiammazione sistemica di basso grado.

Le citochine rilasciate dal muscolo scheletrico ossia le miochine, potrebbero essere coinvolte nella mediazione di effetti benefici sulla salute contro le malattie croniche associate ad infiammazione sistemica di basso grado.

La IL-6 introdotta come prima miochina, definita come una citochina, che è prodotta dal muscolo scheletrico esercita i suoi effetti in altri organi del corpo umano.

Molti degli studi sulle citochine provengono dalle ricerche sulle infezioni. Nell’infezione e nei modelli sperimentali d’infezione, la cascata citochinica consiste in ordine di produzione e rilascio in TNFalfa, IL-1beta, IL-6, IL-1ra, TNF-R e IL-10. Le prime due citochine nella cascata citochinica sono TNFalfa e IL-1beta le quali sono prodotte localmente. Queste citochine sono definite di solito come citochine proinfiammatorie.

TNFalfa e IL-1 stimolano la produzione di IL-6 la quale è stata classificata sia come citochina pro che anti infiammatoria.

Viceversa, la risposta della cascata citochinica nell’esercizio fisico differisce da quella sostenuta dalle infezioni. Il fatto che le citochine classiche proinfiammatorie TNFalfa e IL-1beta in generale non incrementino con l’esercizio ovvero incrementano di un valore non consistente, sta ad indicare che la cascata citochinica indotta dall’esercizio è marcatamente differente dalla cascata citochinica prodotta dall’infezione.

Tipicamente la prima citochina presente nella circolazione durante l’esercizio fisico è, IL-6. Il livello della circolazione di IL-6 incrementa in un modo esponenziale (superiore a 100 volte) in risposta all’esercizio e declina nel periodo del post esercizio. Un’altra scoperta, a proposito dell’esercizio fisico, è l’incremento del livello di ben conosciute citochine antinfiammatorie e citochine inibitorie come IL-1ra e TNF-R.

Queste due ultime scoperte prese insieme determinano che l’esercizio provoca un incremento primario di IL-6 seguito da un incremento di IL-1ra e IL-10 e sembra che il livello di IL-6 nella circolazione sia di gran lunga il più marcato e la sua presenza precede quella delle altre citochine, con la conseguenza che è plausibile sostenere che l’esercizio fisico determini meccanismi antinfiammatori.

Anche studi effettuati simulando la concentrazione plasmatica di IL-6 dell’esercizio fisico, hanno dato risultati concordi con il fatto che i livelli di IL-6 del sangue ottenuti per infusione pari a quelli che si avrebbero durante l’esercizio fisico, provochino l’aumento di IL-1ra e IL-10 e quindi effetti anti infiammatori. Inoltre è stato scoperto che IL-6 abbia un ruolo fondamentale per la mobilitazione leucocitaria.

Il TNFalfa non è presente, a livello ematico, in individui sani.

Il tipo di esercizio e la sua durata sono stati correlati con l’incremento di IL-6 nel plasma.

Di seguito un grafico che riassume il tipo di esercizio e la produzione di IL-6:

Anche la durata come abbiamo detto è responsabile dell’incremento di IL-6 nel plasma. Il 51% della produzione di IL-6 avviene dopo un certo periodo di esercizio:

L’inibizione di citochine pro infiammatorie da parte delle citochine indotte dalla contrazione muscolo scheletrica ne determina un ruolo antinfiammatorio, e di protezione contro quelle malattie croniche associate ad infiammazione sistemica di basso grado.

L’esercizio fisico quindi induce la produzione ed il rilascio di queste citochine di cui andremo ad analizzare anche l’aspetto metabolico oltre quello immunologico.

La produzione di citochine in risposta all’esercizio fisico non è, rispetto alla sequenzialità, uguale a quella in risposta ad infezioni. Quindi la citochina prodotta in primis è l’IL-6   seguita da IL-1ra e TNF-R che inibiscono rispettivamente la produzione di TNFalfa e IL-1.

Altre prove dell’effetto antinfiammatorio di IL-6 sono state evidenziate dalla stimolazione di IL-6 che provoca la produzione di IL-1ra e IL-10 che influenza molteplici citochine antinfiammatorie.

Molti studi hanno dimostrato l’associazione tra inattività fisica e infiammazione sistemica di basso grado in soggetti sani, anziani, come pure in pazienti con claudicatio intermittente.

La persistenza di citochine proinfiammatorie, la cui causa è dovuta al persistere di situazioni infiammatorie come per le malattie croniche legate all’infiammazione sistemica di basso grado, ha notevoli effetti metabolici.

Il TNF-alfa, legato a processi morbosi come sepsi o cancro, inibisce l’incremento della sintesi proteica e causa perdita di tessuto muscolare. Ecco perché stati morbosi legati ad elevati livelli di TNFalfa, oltre all’avanzare dell’età, provocano una progressiva perdita di massa muscolare.

Tuttavia, non è ancora chiaro se livelli di TNFalfa e di altre citochine infiammatorie nel sangue sia legato all’avanzare dell’età. È chiaro però che i processi di inibizione di tale citochina porterebbero ad un rallentamento di tale processo. È stato dimostrato che l’esercizio di resistenza costante e di moderata entità, provochi l’inibizione del TNFalfa e quindi rapportato con l’avanzamento dell’età potremmo affermare che la produzione di IL-6 attraverso il muscolo scheletrico protegga anche contro la soppressione della sintesi proteica.

Di rilevante importanza è anche la differenza della risposta immunitaria in base all’età e al sesso a fronte di una sessione di esercizio fisico.

Negli adolescenti sia maschi che femmine non ci sono rilevanti differenti della popolazione leucocitaria. Questo significa che il processo infiammatorio in atto al momento dell’esercizio fisico determina una risposta infiammatoria con differenze poco rilevanti. La differenza più sostanziale si ha invece nella differente fascia di età.

Nei giovani adolescenti, rispetto agli uomini e donne più vecchie, c’è un incremento minore della popolazione leucocitaria durante l’esercizio e questo suggerisce quanto la risposta infiammatoria sia totalmente differente in base all’età.

È questo anche uno dei motivi per cui nelle persone più anziane, l’intensità dell’esercizio deve essere sistematicamente ridotta. La persistenza di un numero elevato di leuciti e di conseguenza di citochine pro infiammatorie provocherebbe scompensi sia immunitari, e quindi malattie del tratto respiratorio, che metabolici, favorendo per esempio una resistenza insulinica.