La modulazione simpatica della contrattilità muscolare degli arti posteriori è alterata nei ratti anziani

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 7504 (2023) Citare questo articolo

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È stato recentemente dimostrato che l'eccitazione riflessa dei nervi simpatici dei muscoli innescata dalla contrazione muscolare contribuisce al mantenimento della forza tetanica (TF) nei muscoli degli arti posteriori dei ratti. Abbiamo ipotizzato che questo meccanismo di feedback tra la contrazione dei muscoli degli arti posteriori e i nervi simpatici lombari diminuisca durante l’invecchiamento. In questo studio, abbiamo esaminato il contributo dei nervi simpatici sulla contrattilità dei muscoli scheletrici in ratti maschi e femmine giovani adulti (4-9 mesi, n = 11) e anziani (32-36 mesi, n = 11). Il nervo tibiale è stato stimolato elettricamente per misurare il TF dei muscoli tricipiti della sura risultante dall'attivazione del nervo motore prima e dopo il taglio o la stimolazione (a 5-20 Hz) del tronco simpatico lombare (LST). L'ampiezza del TF è diminuita tagliando l'LST nei gruppi giovani e anziani; tuttavia, l'entità della diminuzione del TF in seguito alla resezione dell'LST nei ratti anziani (6,2%) era significativamente (P = 0,02) inferiore rispetto a quella dei ratti giovani (12,9%). L'ampiezza del TF è stata aumentata dalla stimolazione LST a ≥ 5 Hz nei giovani e ≥ 10 Hz nei gruppi anziani. La risposta complessiva del TF alla stimolazione dell'LST non era significativamente diversa tra i due gruppi; tuttavia, un aumento del tono muscolare derivante dalla stimolazione LST, indipendente dalla stimolazione dei nervi motori, è stato significativamente (P = 0,03) maggiore nei ratti anziani rispetto a quelli giovani. Il contributo del sistema simpatico al supporto della contrazione muscolare indotta dai nervi motori è diminuito, mentre il tono muscolare mediato dal sistema simpatico, indipendente dall’attività dei nervi motori, è risultato aumentato nei ratti anziani. Questi cambiamenti nella modulazione simpatica della contrattilità muscolare degli arti posteriori possono essere alla base della riduzione della forza dei muscoli scheletrici durante la contrazione volontaria e della rigidità del movimento durante la senescenza.

La senescenza è accompagnata da una progressiva sarcopenia, ovvero un marcato declino della massa muscolare, della forza e della funzione motoria delle estremità1,2,3. La sarcopenia non solo interferisce con la vita quotidiana, ma raddoppia anche il rischio di morte4,5, rendendola una questione importante da affrontare. La forza muscolare dipende dalla massa muscolare; tuttavia, nella sarcopenia, l’entità della riduzione della forza muscolare è maggiore rispetto a quella della massa muscolare. La causa di questa discrepanza tra massa muscolare e forza non è chiara, ma potrebbe comportare un aumento della rigidità muscolare6,7,8 o un declino della regolazione nervosa9,10,11,12,13,14. Oltre ai nervi motori, i muscoli scheletrici sono innervati dai nervi autonomi. Per determinare la causa della sarcopenia legata all'età, è importante determinare in che modo il sistema nervoso autonomo, oltre ai muscoli stessi e al sistema nervoso motore, influenza la funzione dei muscoli scheletrici per tutta la vita.

I nervi muscolari degli arti posteriori contengono, ad esempio, fibre postgangliari simpatiche non mielinizzate, che rappresentano il 40% di tutte le fibre nervose nel nervo combinato del muscolo gastrocnemio laterale e soleo del gatto15. Queste fibre nervose simpatiche sembrano essere distribuite non solo nella muscolatura liscia vascolare, ma anche nelle fibre muscolari scheletriche16 e nelle giunzioni neuromuscolari17,18,19. Abbiamo identificato un meccanismo di feedback tra muscolo scheletrico e nervi simpatici, in cui l'eccitazione riflessa dei nervi simpatici lombari indotta dalle contrazioni dei muscoli degli arti posteriori modula la loro contrattilità20. L'ampiezza della forza tetanica indotta dalla stimolazione del nervo motorio (TF) è stata ridotta di circa il 10% della forza originale a 20 minuti dopo la sezione del tronco simpatico lombare (LST), del midollo spinale o delle radici dorsali. Questo meccanismo di feedback aiuta la funzione del nervo motore, quindi una riduzione di questo meccanismo simpatico può portare ad una riduzione della forza muscolare negli anziani.

Esistono prove della presenza di recettori adrenergici sia sulla fibra muscolare scheletrica stessa che sul terminale nervoso motore colinergico17 e ciascun bersaglio ha il potenziale di alterare la contrattilità della fibra muscolare quando attivato. L’aumento mediato dai recettori β della frequenza del potenziale in miniatura della placca terminale del muscolo sezionato degli arti posteriori risultante dalla stimolazione simpatica è stato ridotto nei topi anziani (31 mesi) rispetto ai topi giovani (3-4 mesi), suggerendo un declino della frequenza simpatica. regolazione delle terminazioni nervose colinergiche durante l'invecchiamento21. Al contrario, la stimolazione dei recettori α ha aumentato il tono muscolare nei muscoli sezionati degli arti posteriori di ratti molto anziani (36 mesi), ma non in quelli di ratti giovani adulti (5-7 mesi) o anziani (24 mesi)22. Questa risposta dipendeva dal Ca2+ extracellulare, ma non era influenzata dal curaro; quindi, apparentemente era indipendente dalla giunzione neuromuscolare. Pertanto, l’invecchiamento può aumentare la funzione del recettore α nella stessa fibra muscolare scheletrica. Tuttavia, non siamo riusciti a trovare uno studio che esaminasse se il contributo dell’attività fisiologica del nervo simpatico in vivo sulla contrattilità muscolare cambia durante l’invecchiamento.