Gli scienziati scoprono in che modo l'ipotalamo del cervello controlla l'invecchiamento e riesce a rallentarlo
Cellule staminali neurali che sono state trapiantate in un cervello di topo, che qui si sviluppa in neuroni. Yirui Sun, Wellcome Images, CC BY-SA

Se non fumi, allora il tuo principale fattore di rischio per la morte è probabilmente la tua età. Questo perché abbiamo quasi eliminato la mortalità nella prima infanzia, grazie ai progressi della scienza e dell'ingegneria. Ma nonostante questi progressi, non abbiamo ancora elaborato come eliminare gli effetti dannosi dell'invecchiamento stesso.

Ora un nuovo studio sui topi, pubblicato su Nature, rivela che le cellule staminali (un tipo di cellula che può svilupparsi in molti altri tipi) in un'area specifica del cervello regolano l'invecchiamento. Il team è persino riuscito a rallentare e accelerare il processo di invecchiamento trapiantando o eliminando le cellule staminali nella regione.

L'invecchiamento rappresenta una sfida importante per la società. Con 2050, ci sarà come molti anziani (età 65 +) da bambini (sotto 15) sulla Terra per la prima volta. Questo cambiamento si riflette in stress senza precedenti sui nostri sistemi di assistenza sanitaria e sociale. Comprendere come possiamo mantenerci in buona salute mentre invecchiamo sta diventando sempre più importante.

I meccanismi che mantengono sani gli organismi sono relativamente pochi in numero e conservati tra le specie, il che significa che possiamo imparare molto su di loro studiando animali come i topi. Tra i più importanti ci sono cellule senescenti - cellule disfunzionali che si accumulano con l'età e causano danni ai tessuti - infiammazione cronica ed esaurimento delle cellule staminali. Si pensa che questi meccanismi siano collegati a livello cellulare e tissutale. Come con un anello di domino, una caduta ovunque può innescare un collasso catastrofico.

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Cellule in via di estinzione

I ricercatori dietro il nuovo documento stavano studiando l'ipotalamo del topo, che conosciamo da tempo controlla l'invecchiamento. Questa struttura a forma di mandorla al centro del cervello collega i sistemi nervoso ed endocrino (ormone). L'ipotalamo aiuta a regolare molti bisogni e comportamenti di base tra cui la fame, il sonno, la paura e l'aggressività. Nel cervello umano, l'iniziazione dei comportamenti è solitamente complessa, ma se fuggite in preda al panico cieco o vi trovate in una rabbia infuocata, allora il vostro ipotalamo è temporaneamente al posto di guida.

Il team ha esaminato un gruppo specializzato di cellule staminali all'interno dell'ipotalamo e ha monitorato cosa è successo a loro come coorti di topi invecchiati. I topi vivono normalmente per circa due anni, ma hanno scoperto che queste cellule hanno cominciato a scomparire di circa 11 mesi. Entro 22 mesi, erano svaniti completamente. La velocità con cui le cellule staminali sono andate perse è strettamente correlata con i cambiamenti di invecchiamento negli animali, come diminuzione di apprendimento, memoria, socialità, resistenza muscolare e prestazioni atletiche.

Ma la correlazione non significa causalità. Per scoprire se il declino stava causando questi cambiamenti di invecchiamento, hanno eliminato le cellule staminali utilizzando un virus appositamente progettato che li avrebbe uccisi solo in presenza del farmaco Ganciclovir. Nei topi 15-mese-vecchi, ricevere questa combinazione di farmaci ha distrutto 70% delle loro cellule staminali ipotalamiche. Hanno manifestato prematuramente segni di invecchiamento e sono morti all'incirca con 200 giorni prima. È significativo visto che i mouse vivono solo per circa 730 giorni.

Il gruppo ha anche impiantato cellule staminali ipotalamiche da topi neonati in animali di mezza età. In questo caso, gli animali sono diventati più sociali, si sono comportati meglio cognitivamente e hanno vissuto circa 200 giorni più a lungo di quanto avrebbero altrimenti.

Questi esperimenti hanno anche fornito indizi su come le cellule staminali ipotalamiche si siano perse in primo luogo. L'impianto ha funzionato solo quando le cellule staminali erano state progettate geneticamente per resistere all'infiammazione. Sembra che, con l'invecchiamento degli animali, aumentasse l'infiammazione cronica di basso grado nell'ipotalamo.

Questa infiammazione è probabilmente causata dal accumulo di cellule senescenti o circostante i neuroni entrano in uno stato simile al senescenza. L'infiammazione uccide le cellule staminali ipotalamiche perché sono le più sensibili ai danni. Ciò interrompe quindi la funzione dell'ipotalamo con effetti a catena su tutto l'organismo. E così cadono i domino.

Elisir della giovinezza?

L'obiettivo ultimo della ricerca sull'invecchiamento è identificare obiettivi farmaceutici o interventi sullo stile di vita che migliorino la salute umana in età avanzata. Mentre questo è uno studio sui topi, se possiamo dimostrare che gli stessi meccanismi sono in gioco negli esseri umani, potremmo un giorno essere in grado di usare una tecnica simile per migliorare la salute in età avanzata. Ma questo rimane un lungo cammino nel futuro.

Altri interventi, come la rimozione delle cellule senescenti, migliorano anche la salute, prolungando la durata fino a 180 giorni nei topi. Un passo logico successivo è vedere se questi interventi "impilano".

Lo studio dimostra anche che le cellule staminali ipotalamiche esercitano i maggiori effetti attraverso i miRNA secernenti, che controllano molti aspetti del funzionamento delle cellule. I miRNA sono brevi RNA non codificanti, una molecola più semplice del DNA ma in grado di codificare informazioni. Quando i miRNA venivano forniti da soli a topi privi di cellule staminali, in realtà mostravano miglioramenti simili a quelli che ricevevano un trattamento con cellule staminali.

La somministrazione di miRNA come farmaci è ancora agli inizi ma lo studio suggerisce potenziali vie per reintegrare un ipotalamo denudato di cellule staminali: prevenendone la perdita, in primo luogo controllando l'infiammazione. Questo potrebbe essere raggiunto attraverso lo sviluppo di farmaci che uccidono le cellule senescenti o l'uso di composti anti-infiammatori.

La ricerca è importante perché dimostra elegantemente come interagiscono i diversi meccanismi di manutenzione della salute. Tuttavia, uno svantaggio è che sono stati usati solo topi maschi. È noto che la struttura dell'ipotalamo differisce notevolmente tra i sessi. I farmaci e le mutazioni che prolungano la durata della vita di solito mostrano anche marcatamente potenza diversa tra maschi e femmine.

The ConversationSe gli esseri umani saranno mai in grado di vivere significativamente più a lungo rispetto alla corrente durata massima della vita di 125 è difficile da dire. Ma sembra che il più grande ostacolo a una vita sana successiva non sia più il tasso di progresso, ma la velocità con cui possiamo trasformare la nostra crescente conoscenza della biologia dell'invecchiamento in droghe e consigli sullo stile di vita.

Circa l'autore

Richard Faragher, professore di biogerontologia, Università di Brighton

Questo articolo è stato pubblicato in origine The Conversation. Leggi il articolo originale.

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