Ci sono proteine nel corpo umano in grado di intercettare i segnali meccanici provenienti dal suo interno o dall’ambiente, una abilità chiave per l’equilibrio del nostro metabolismo.

Sono state scoperte a inizio secolo grazie all’impegno decennale di una equipe di biologi dello Scripps Research Institute di La Jolla, California guidati da Ardem Patapoutian Premio Nobel 2021 per la Medicina assegnato per l’importanza di questo risultato. Si tratta di una particolare classe di proteine, Piezo e Piezo 2 sono le più importanti, che trasformano forze di provenienza esterna e interna al corpo umano in informazioni utili per il metabolismo delle nostre cellule che si vanno a sommare a quelle già note di natura biochimica.

La loro scoperta ha aperto la strada a decine di ricerche, le quali hanno dimostrato che senza le abilità di queste proteine il corpo umano come quello degli animali non sarebbe in grado di muoversi in modo equilibrato nell’ambiente e di gestire alcune funzioni essenziali come la digestione, la circolazione sanguigna e la respirazione, le quali sarebbero compromesse così come la nostra percezione tattile degli oggetti che ci circondano.

Il sistema muscolo scheletrico è il più grande organo del corpo umano come quantità di funzioni che può sviluppare e per peso complessivo. La coordinazione fra i suoi singoli componenti, ossa, articolazioni, tendini e muscoli assicura la sua possibilità di muoversi nell’ambiente e il nostro equilibrio spaziale. La compromissione funzionale di una delle sue parti comporta difficoltà nei movimenti, dolore, immobilità e quella che clinicamente viene definita la mancanza della capacità di muoversi in modo equilibrato nell’ambiente prodotta dalla mancanza di coordinamento fra i movimenti delle gambe, delle braccia e dei piedi, la propriocezione come viene definita questa funzione cruciale dal punto di vista clinico.

“Ogni singola parte di questo sistema deve essere mantenuta al massimo grado di funzionalità che significa fare fronte alla loro inevitabile usura con l’invecchiamento o il loro disuso” racconta Iliang Li del Department of Biology, Purdue University, Indianapolis, Indiana “E in questo lavoro di continua manutenzione/riparazione le proteine Piezo 1 e 2, giocano un ruolo di primo piano”. Informano le cellule dei muscoli, delle ossa, dei tendini e delle cartilagini dello stato di movimento del corpo e danno il consenso alla produzione di nuove cellule in ognuno dei tessuti coinvolti. Lo stato di sedentarietà rallenta o addirittura azzera questa produzione ex novo di cellule dei muscoli o delle ossa. Un evento preoccupante che si può verificare in tutte le età della vita, ma statisticamente è molto frequente nella terza età.

La perdita di massa e funzionalità di muscoli, ossa e cartilagini è un pessimo segnale per la salute individuale. In particolare, la riduzione del volume dei muscoli scheletrici va ad incidere sulla capacità del corpo umano di gestire al meglio l’omeostasi del glucosio una funzione essenziale nella prevenzione del diabete mellito perché questi tessuti sono il principale canale di smaltimento di questo zucchero secondo gli studi clinici di Gerald Shulman ricercatore alla Yale School of Medicine, New Haven, Connecticut.

Ancora più preoccupante è la compromissione della propriocezione definita anche ‘sesto senso’. “I risultati dei nostri studi clinici indicano che una delle principali patologie prodotta da un malfunzionamento del gene che esprime Piezo2, è la messa a rischio parziale o totale della propriocezione.” osserva Alexander Chesler del National Center for Complementary and Integrative Health a Bethesda in Maryland. Una sindrome da deficienza da Piezo 2 come è stata definita.

Il nostro orecchio interno è un centro operativo che traduce i suoni, ‘sente’ la posizione della testa e del nostro corpo nell’ambiente e invia segnali al cervello per gestire la funzione uditiva e il nostro equilibrio nello spazio che ci circonda in mancanza del quale non siamo in grado in casi estremi di spostarci nell’ambiente. Due funzioni che dipendono dalle abilità proprie delle proteine meccanosensibili Piezo1 e 2 secondo un recente studio clinico realizzato da Ebenezer Yamoah della School of Medicine, University of Nevada, Las Vegas.

Il nostro mondo tattile ha un alto grado di sensibilità al limite del subliminale. Il percepire il tocco di una foglia sulla mano, delle gocce di pioggia, di una carezza, generano forze meccaniche di intensità differenti sulla pelle. Non abbiamo alcuna difficoltà di interpretare questi avvenimenti diversi uno dall’altro per intensità, grazie al sofisticato senso del tocco di cui disponiamo. Si avvale di neuroni sensoriali i quali trasferiscono al cervello le informazioni che ricevono dall’ambiente. Sulla nostra pelle è presente un apparato di cellule sensibili al tocco in grado di interpretarne le mille possibili sfumature.

Sono le cellule di Merkel che si differenziano da quelle epiteliali perché hanno uno stretto legame funzionale con i neuroni sensori. “Recenti studi clinici hanno fornito l’evidenza che le loro particolari sensibilità al tocco sono dovute alla presenza delle proteine Piezo2 nelle loro membrane cellulari” dice Martin Szczot. Cellule Merkel, proteine Piezo, neuroni sensori e l’abilità delle nostre mani di costruire e manipolare oggetti, hanno avuto un ruolo cruciale nell’indirizzare il nostro successo evolutivo perché sono state un ponte fra l’ambiente e il cervello.

La nostra estrema sensibilità al tocco ha coinvolto le mani che non a caso nel tempo hanno acquisito funzionalità sofisticate. La loro risposta al tatto è la più alta fra tutte le zone del corpo umano poiché dispongono di oltre diciassettemila terminazioni nervose variamente distribuite sulla superficie. Ogni dito ha una corrispondenza indipendente dagli altri nella corteccia cerebrale. “Le mani non esercitano esclusivamente azioni meccaniche ma agiscono come sensori associati con particolari aree cerebrali, sono quindi un interfaccia biologico attivo che hanno contribuito allo sviluppo di particolari percorsi cognitivi del nostro cervello” dice Bruner del Centro Nacional de Investigation Sobre la Evolution Humana, Burgos, Spagna.

Una rassegna critica sull’interesse che il mondo della ricerca ha sviluppato attorno a queste proteine meccanosensibili realizzata da Deyi Luo della Sichuan University, Cina indica che si è verificata nell’ultimo decennio una letterale esplosione di studi scientifici sul loro rapporto con alcuni organi e tessuti del corpo umano. In particolare sul sistema vascolare, sui polmoni, sul cuore coinvolti a vario titolo con forze meccaniche viste le loro specifiche funzioni. Patapoutian stesso ha diretto un recente studio clinico che ha svelato come le Piezo2 giocano un ruolo chiave nella gestione del movimento del cibo nel suo percorso attraverso il tratto intestinale ottimizzando il processo digestivo nell’intestino tenue e crasso, l’assorbimento dei nutrienti e la efficiente rimozione degli scarti finali.