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PROGRAMMA DI RICERCA 2004
italiano - english
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Classificazione scientifico-disciplinare
- Area scientifico disciplinare: Scienze biologiche
- Area scientifico disciplinare: Scienze mediche
Classificazione brevettuale
- HUMAN NECESSITIES
- MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION (analysing biological material G01N, e.g. G01N33/48; obtaining records using waves other than optical waves, in general G03B42/00)
- PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL, OR TOILET PURPOSES (bringing into special physical form A61J [N: mechanical aspects]; chemical aspects of, or use of materials for deodorisation of air, for disinfection or sterilisation, or for bandages, dressings, absorbent pads or surgical articles A61L; compounds per se C01, C07, C08, C12N; soap compositions C11D; micro-organisms per se C12N) [C0203]
- SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
- MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
Classificazione geografica
- Regione: Lombardia
Bibliografia
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Parole Chiave
MUSCOLO SCHELETRICO; MIOGLOBINA; OSSIDO NITRICO; IPOSSIA CRONICA; CINETICA DEGLI SCAMBI GASSOSI; SPETTROSCOPIA NEL VICINO INFRAROSSO; SPETTROSCOPIA DI RISONANZA MAGNETICAIl ruolo della mioglobina del muscolo scheletrico in ipossia cronica
Università degli Studi di MilanoAbstract
Il ruolo funzionale della mioglobina (Mb) nel muscolo scheletrico umano (riserva e/o trasporto di ossigeno, eliminazione dell'ossido nitrico, NO) è stato ed è tuttora piuttosto incerto. Le cause di ciò possono essere imputabili alla relativa costanza della concentrazione di Mb ([Mb]), indipendentemente dal variare di condizioni fisiologiche ed ambientali (Masuda et al., 1999; 2001), alla difficoltà di analizzare separatamente le funzioni delle sue diverse isoforme ed, in particolare, le interazioni di quest'ultime con l'ossigeno e l'ossido nitrico. La determinazione qualitativa e quantitativa della Mb del muscolo vasto laterale umano, ottenuta per la prima volta in campo internazionale con approccio proteomico nel nostro laboratorio (Gelfi et al., 2003), rende ora possibile eseguire uno studio innovativo in cui il ruolo fisiologico dell'Mb sarà esaminato mediante un approccio congiunto a livello di organismo umano intatto e a livello molecolare. La base di partenza di questo studio è l'osservazione, recentemente effettuata dal nostro gruppo (Gelfi et al., 2004), che i Tibetani nativi d'alta quota sono caratterizzati da valori di concentrazione di Mb (limitatamente alla isoforma con pI=7.29) doppi rispetto a quelli registrati in popolazioni di bassa quota e che un aumento (30%) della stessa isoforma è osservabile anche in Tibetani di seconda generazione nati e residenti a bassa quota.Lo studio proposto sarà condotto nei nostri laboratori di Milano dove le tecniche >>>
Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Paolo CERRETELLI Università degli Studi di MILANOObiettivo del Programma di Ricerca
La mioglobina (Mb) è una emoproteina contenente ferro, presente nel muscolo. La sua concentrazione è relativamente costante ed indipendente dall'allenamento e dalla ipossia moderata (Masuda et al., 1999; 2001). Essa gioca un duplice ruolo: da una parte, quello, ben definito, di riserva di ossigeno e dall'altra quello, piuttosto controverso, di trasportatore dell'ossigeno. Queste peculiarità sono basate sulla capacità della mioglobina di combinarsi reversibilmente con l'ossigeno e di facilitarne le diffusione all'interno della cellula (Jürgens et al., 2000).In anni recenti, l'osservazione che topi transgenici privati del gene della mioglobina possono sopravvivere ed adattarsi allo stress ipossico (Fögel et al., 2001; Schlieper et al., 2004) ha fatto sorgere vari dubbi sul ruolo di questa molecola nella fisiologia e nella patologia del muscolo scheletrico e cardiaco. Allo stesso tempo, è stato evidenziato che la Mb può anche essere coinvolta nella regolazione dei livelli intracellulari di ossido nitrico (NO), in quanto l'ossimioglobina (MbO2), combinandosi con l'NO, ne riduce la concentrazione. Poiché l'NO inibisce l'attività della citocromo-c ossidasi mitocondriale, il tamponamento dell'NO da parte della MbO2 può proteggere la funzione mitocondriale, modulando quindi il metabolismo ossidativo, in particolare durante esercizio in ipossia.
Recentemente, la concentrazione della mioglobina presente nel muscolo umano è stata determinata >>>
Risultati parziali attesi
1. Valori di concentrazione di Mb nel muscolo vasto laterale di vari gruppi omogenei per età, sesso e caratteristiche atletiche di soggetti con diverso profilo di esposizione all'ipossia e di relativi controlli, mediante mappaggio proteomico.2. Misure (longitudinali e trasversali) dell'andamento della massima potenza aerobica fino a quote di circa 5000 m dei soggetti di cui in 1).
3. Determinazioni di livello di ossigenazione nei muscoli (Hb +Mb e HbO2 + MbO2) dei soggetti di cui in 1) a riposo e nel corso di esercizi di intensità progressivamente crescente per mezzo della NIRS.
4. Rilievo dei dati di costante di tempo (t½ e
) nonché del profilo della curva della risposta del consumo di ossigeno (VO2on-) nel corso di carichi lavorativi rettangolari submassimali.
5. Rilievo mediante l'acquisizione di spettri 1HMRS del segnale dell'istidina F8 della Mb deossigenata, del segnale della valina E11 della mioglobina ossigenata e della metamioglobina.
6. Analisi della stechiometria di reazione di legame delle varie isoforme della Mb onde valutarne l'efficienza ai fini dell'associazione con l'O2 e l'NO.
Durata
24 mesiBase di partenza scientifica nazionale o internazionale
La mioglobina (Mb) è una proteina dal peso molecolare relativamente ridotto (
17 Kdalton) che agisce sia come riserva di ossigeno durante i periodi di scarso apporto di ossigeno dal sangue, sia come trasportatore di ossigeno dal sarcolemma ai mitocondri nella fibra muscolare. Nei muscoli scheletrici animali, la concentrazione della mioglobina è correlata alla corrispondente attività della citocromo ossidasi (Latrie, 1953). Nell'uomo, la sua concentrazione (muscolo sartorio) è stata trovata essere più alta (16%) in popolazioni andine che vivono a 4400 m rispetto a nativi di bassa quota (livello del mare) (Reynafarje, 1962). Mentre in condizioni fisiologiche normossiche il ruolo di riserva e trasportatore di ossigeno della mioglobina sembra essere di scarsa importanza (Jürgens et al., 2000), recentemente è stato dimostrato che l'ossimioglobina può contribuire a ridurre la concentrazione di ossido nitrico (NO) (Flogel et al., 2001), trasformandolo in un composto innocuo quale il nitrato (Wittemberg e Witttemberg, 2003). L'NO è prodotto con l'intervento dell'ossido nitrico sintetasi (NOS), enzima a larga distribuzione tissutale. Nell'uomo l'NO è un potente vasodilatatore in grado di aumentare il flusso ematico lungo il gradiente fisiologico dell'O2 (Gladwin et al., 2004). Ad alte concentrazioni è anche un potente, ma reversibile, inibitore della citocromo ossidasi (Moncada e Erusalimsky, 2002), enzima chiave della catena respiratoria (Cleeter et al. >>>


