Titolo

Effetto della creatina nel differenziamento di mioblasti murini esposti a stress ossidativo

 

Autori

Piero Sestili, Elena Barbieri, Chiara Martinelli, Michele Guescini, Luciana Vallorani, Michela Battistelli*, Elisabetta Falcieri*, Marco Paolillo e Vilberto Stocchi Dipartimento di Scienze Biomolecolari e *Dipartimento di Scienze Umane, della Natura e del Territorio, Università degli Studi di Urbino "Carlo Bo", URBINO.

 

Abstract

La creatina (Cr), uno dei supplementi nutrizionali più diffusi tra gli atleti, è in grado di ridurre la citotossicità di diversi agenti ossidanti (perossido di idrogeno, tert-butilidroperossido, perossinitrito) in differenti linee cellulari, tra cui i mioblasti murini C2C12, attraverso una attività antiossidante diretta [1]. In questa ricerca ci siamo prefissi di studiare gli effetti della Cr sulla capacità differenziativa di mioblasti C2C12 esposti a perossido di idrogeno. L’alterazione del processo miogenico rappresenta uno dei fattori causali e/o concausali della sarcopenia e di gravi patologie degenerative muscolari [2]; lo stress ossidativo, a sua volta, sembra contribuire alla riduzione della capacità miogenica che si osserva nelle situazioni appena citate [3]. Il differenziamento delle C2C12 è stato seguito per mezzo di tecniche morfologiche, ultrastrutturali e molecolari fino alla comparsa di miotubi maturi. L’esposizione acuta a perossido di idrogeno (0.05-0.3 mM per 1 h) non solo ha causato una significativa riduzione della sopravvivenza dei mioblasti, ma ha anche abolito la capacità miogenica delle cellule sopravvissute all’insulto ossidativo, fino a 6 giorni dal trattamento. Quest’ultimo effetto sembra essere legato alla deplezione di glutatione ed all’inibizione dell’espressione degli mRNA di specifici fattori di regolazione miogenica quali la miogenina, l’IGF1, l’MRF4 e MyoD. La supplementazione con Cr (3 mM nelle 24 h antecedenti al trattamento) si è dimostrata capace di prevenire gli effetti del perossido di idrogeno. Sorprendentemente, mioblasti esposti ad H2O2 e precondizionati con l’antiossidante di riferimento trolox (un analogo idrosolubile della vitamina E) pur risultando, al pari delle C2C12 supplementate con Cr, protette in termini di sopravvivenza e di deplezione di GSH, non hanno manifestato il recupero delle capacità differenziative promosso dalla Cr. Analoghi risultati si sono ottenuti utilizzando la N-acetilcisteina, un altro potente e noto antiossidante. Pertanto gli effetti della Cr in questo modello sperimentale non possono essere spiegati unicamente sulla base della sua attività antiossidante. Infatti la Cr, e non i due antiossidanti, era in grado di indurre un marcato e precoce aumento degli mRNA di miogenina, IGF1, MRF4 e MyoD: questo effetto era parzialmente refrattario allo stress ossidativo poiché si verificava sia in cellule non intossicate che esposte ad H2O2. Inoltre la Cr aumentava significativamente i livelli di Cr-fosfato e, conseguentemente, la disponibilità energetica cellulare in grado contribuire alla migliorata capacità di fronteggiare lo stress ossidativo. Infine l’analisi ultrastrutturale ha anche evidenziato che i mioblasti esposti ad H2O2 mostravano a 24-48 h dal trattamento evidenti segni di tossicità a carico dei mitocondri: di nuovo la Cr, ma non il trolox, era in grado di attenuare questo effetto. E’ importante sottolineare che la mitocondriogenesi, e l’integrità dei mitocondri, rappresentano un fattore di fondamentale importanze per la corretta esecuzione del programma miogenico. Quest’ultimo effetto, sebbene non ancora indagato a fondo in questo modello, correla con l’osservazione che la Cr è in grado proteggere il DNA mitocondriale dal danno ossidativo, recentemente riportata dal nostro gruppo [4]. La Cr, dunque, è in grado di proteggere e di conservare la capacità miogenica di mioblasti esposti a stress ossidativo con un meccanismo articolato e complesso sostanzialmente differente da quello dei comuni agenti antiossidanti. In conclusione, questi dati forniscono un ulteriore razionale a favore della supplementazione a lungo termine con Cr, che in clinica viene prescritta in una serie di patologie degenerative muscolari e che in alcuni casi sembra produrre discreti benefici. [1] Sestili, P.; Martinelli, C.; Bravi, G.; Piccoli, G.; Curci, R.; Battistelli, M.; Falcieri, E.; Agostini, D.; Gioacchini, A.M.; Stocchi, V. Creatine supplementation affords cytoprotection in oxidatively injured cultured mammalian cells via direct antioxidant activity, Free Radic. Biol. Med. 40:837-849; 2006. [2] Vilquin, J.T. Myoblast transplantation: clinical trials and perspectives. Mini-review, Acta Myol. 24:119-127; 2005. [3] Caporossi, D.; Ciafre, S.A.; Pittaluga, M.; Savini, I.; Farace, M.G. Cellular responses to H(2)O(2) and bleomycin-induced oxidative stress in L6C5 rat myoblasts, Free Radic. Biol. Med. 35:1355-1364; 2003. [4] Guidi, C.; Potenza, L.; Sestili, P.; Martinelli, C.; Guescini, M.; Stocchi, L.; Zeppa, S.; Polidori, E.; Annibalini, G.; Stocchi, V. Differential effect of creatine on oxidatively-injured mitochondrial and nuclear DNA, Biochim. Biophys. Acta 1780:16-26; 2008.