di Giulia Giantesio e Alessandro Musesti *
Tutti devono “fare i conti” con i segni del tempo. Tra questi segni gioca un ruolo fondamentale la sarcopenia, che causa la perdita di forza e massa muscolare che avviene in maniera naturale con l'avanzare degli anni. Questa sindrome, destinata a diffondersi sempre più nei prossimi decenni, colpisce già oggi 50 milioni di persone in tutto il mondo ed è la causa principale di invalidità e del peggioramento della qualità della vita dopo una certa età. Purtroppo, per quanto i sintomi di questa malattia siano evidenti, le cause, la diagnosi e le terapie per prevenirla o curarla non sono ancora ben chiare.
Alla domanda “come si può conoscere di più la sarcopenia?” non cercano risposta solo geriatri e medici in generale, ma anche alcuni matematici dell'Università Cattolica del Sacro Cuore, che stanno provando a studiare la sarcopenia mediante simulazioni al computer. Tra i vari rami della matematica vi è infatti anche la Meccanica dei Continui, che cerca di descrivere attraverso formule ed equazioni la realtà che ci circonda e che fornisce gli strumenti matematici perfetti per cercare di descrivere la sarcopenia in modo quantitativo.
La ricerca su questo tema è partita nella sede di Brescia dell’Ateneo nel 2013 anni, contemporaneamente a una collaborazione con i medici del Policlinico Gemelli di Roma. E ha già portato a due risultati interessanti.
Uno dei problemi principali della sarcopenia è proprio la sua diagnosi e il monitoraggio del suo avanzamento, perché misurare la massa e la performance muscolare non è una cosa facile. Stimare la quantità di tessuto muscolare richiede in genere esami medici costosi e invasivi, mentre per la performance non esistono ancora test specifici efficaci. Il punto di partenza è stato quindi quello di trovare una formula che, attraverso un test clinico molto semplice (la cosiddetta BIA) unito a pochi altri dati fisiologici, come sesso, età, lunghezza degli arti, permettesse di calcolare quanta massa muscolare ha il paziente. Questo risultato è utile per semplificare di molto la diagnosi e, in futuro, anche il monitoraggio della malattia.
Grazie invece all'uso di equazioni differenziali piuttosto complicate, è stato anche possibile descrivere la perdita di forza correlata all'età attraverso un modello matematico che fa da base per simulazioni virtuali. In questo modello si è partiti da alcuni dati sperimentali noti su come il tessuto muscolare risponde a un allungamento o a una forza, per inserire poi ulteriori parametri che descrivessero il volume muscolare, la presenza del tessuto connettivo e delle fibre muscolari e l'indebolimento delle prestazioni dovuto alla presenza della sarcopenia.
Una delle caratteristiche principali del tessuto muscolare è, infatti, la sua capacità di attivarsi, ovvero di accorciarsi grazie al comando di uno stimolo nervoso, permettendo di sviluppare la forza muscolare. Per simulare nel modello l'avanzamento della sarcopenia si è andati ad agire proprio sul meccanismo di attivazione muscolare, inserendo un parametro matematico che ne descrivesse l'indebolimento.
Il modello ottenuto permette di descrivere il comportamento di un muscolo che ha perso forza e performance e di studiarne le prestazioni sul monitor di un normale pc, dando così la possibilità di realizzare esperimenti virtuali, al computer, per testare situazioni che sarebbe impossibile testare “in vivo”, come i sovradosaggi di farmaco, le diete estremamente carenti in uno specifico nutriente, la sovraesposizione ambientale a una sostanza nociva”. Con l'obiettivo finale di arrivare a misurare la qualità del muscolo, non solo la quantità.
A partire da questi primi risultati, il modello verrà migliorato in modo da tener conto anche della perdita di massa muscolare e della variazione di altri fattori misurabili legati a dieta, stile di vita, assunzione di farmaci ed esposizione ambientale. Simulare l'invecchiamento al computer, quindi, si può e si potrà fare sempre meglio.
* Dipartimento di Matematica e Fisica “N. Tartaglia”, Università Cattolica del Sacro Cuore, sede di Brescia
