Invecchiando le cellule diventano meno capaci di produrre energia per compiere le loro molteplici, essenziali funzioni: dal metabolismo, al riparo, alla rigenerazione. Questa perdita di performance energetica è uno dei segni cardine dell’invecchiamento, e può essere evitata.
È recentissima la scoperta – pubblicata sulla prestigiosa rivista Cell – che nei topini vecchi una dieta a basso contenuto calorico ripristina l’efficienza energetica cellulare ai livelli dei topini “giovani”
Svelato il legame fra orologi biologici interni e invecchiamento
Si è creduto a lungo che la ridotta efficienza energetica delle cellule invecchiate fosse da attribuirsi alla perdita del ritmo di funzionamento dei loro orologi biologici interni. È stato invece dimostrato che le cellule continuano a seguire, nell’arco delle 24 ore, un ritmo “circadiano” che tiene conto di luce e oscurità per produrre proteine solo che questo risulta fortemente desincronizzato: i geni che – a un certo orario del giorno – dovrebbero spegnersi (smettendo di produrre proteine) si accendono mentre quelli che dovrebbero accendersi si spengono. È come se il direttore d’orchestra – il ritmo biologico – non riuscisse a mantenere la coordinazione fra i diversi strumenti – i geni. Il risultato è un’importante perdita dell’efficienza energetica: le cellule producono meno energia per il loro funzionamento e accumulano più danni.
L’esperimento
I ricercatori hanno testato un gruppo di topini a 6 mesi (quando erano giovani) e a 18 mesi (quando erano vecchi) prelevando campioni di tessuto dal fegato, l’organo che funge da interfaccia tra la nutrizione e la distribuzione dell’energia nel corpo per valutarne l’efficienza metabolica. All’interno delle cellule del fegato i nutrienti sono metabolizzati rispettando un preciso orario, in accordo con il ritmo circadiano.
Gli scienziati hanno quindi analizzato l’espressione dei geni delle cellule del fegato, dimostrando che, nei topi anziani, il metabolismo cellulare aveva subito profonde alterazioni dei livelli di espressione genica nell’arco delle 24 ore con il risultato di un utilizzo alquanto inefficiente dell’energia. I diversi metabolismi, che in un animale giovane funzionano in modo ottimale, risultavano profondamente deregolati negli animali vecchi.
I ricercatori hanno quindi valutato a 6 e a 18 mesi l’espressione genica delle cellule epatiche di un secondo gruppo di animali, del tutto identici a quelli del primo gruppo con la differenza che i topini “vecchi” erano stati sottoposti per 6 mesi a una riduzione del 30 percento dell’apporto di calorie con la dieta. Negli animali vecchi messi “a dieta”, l’utilizzo di energia a livello cellulare risultava del tutto invariata rispetto ai topini giovani, non si verificava, quindi, alcuno “spreco”. La restrizione dell’apporto calorico nei topini anziani aveva ripristinato i ritmi biologici delle cellule ai livelli di quelli di animali giovani, un segnale di “invecchiamento in salute”.
Riprogrammare le staminali
Sullo stesso numero di Cell sono stati pubblicati i risultati di un secondo studio, svolto in collaborazione con gli autori del primo, in cui è stato valutato il ritmo circadiano di espressione dei geni nelle cellule staminali cutanee di topi giovani e vecchi. Mantenere queste cellule “giovani” è particolarmente importante perché è da loro che si svilupperanno quelle preposte a rinnovare i tessuti.
Anche in questo esperimento condotto su animali giovani e vecchi le cellule staminali dei topini vecchi pur mantenendo un ritmo circadiano mostravano significative alterazioni nell’espressione genica. In particolare l’espressione dei geni coinvolti nel mantenimento dell’”omeostasi” (il corretto equilibrio interno) risultava fortemente diminuita mentre quella dei geni che si attivano in risposta ai segnali di stress –come il danno al DNA – era aumentata. Le staminali erano quindi riprogrammate per rispondere alle modifiche tipiche dell’invecchiamento. Ancora una volta la restrizione calorica duratura ha evitato la riprogrammazione delle staminali degli animali vecchi che risultavano invece perfettamente in grado di mantenere il corretto equilibrio interno.
Le potenzialità
Questi studi dimostrano che la restrizione calorica contribuisce in modo notevole a prevenire gli effetti dell’invecchiamento “fisiologico”. Mangiare meno impedisce alle cellule staminali di riprogrammare le loro attività circadiane. Il mantenimento del giusto ritmo delle cellule staminali negli animali vecchi è particolarmente importante perché queste cellule servono a rinnovare i tessuti e conservare i giusti cicli diurni e notturni di espressione genica dei tessuti vuol dire mantenerli giovani.
Possiamo solo immaginare la portata delle conseguenze di queste scoperte sulla longevità in salute dell’uomo.
Fonti
Circadian Reprogramming in the Liver Identifies Metabolic Pathways of Aging. Cell, 2017
Aged Stem Cells Reprogram Their Daily Rhythmic Functions to Adapt to Stress. Cell, 2017
