Perché le cellule, e per estensione gli esseri umani, invecchiano? La risposta potrebbe avere molto a che fare con i mitocondri, gli organelli che forniscono energia alle cellule. Sebbene quell’idea non sia nuova, mancavano prove dirette nelle cellule umane. Finora.
In uno studio pubblicato il 12 gennaio in Biologia delle comunicazioni, un team guidato da ricercatori della Columbia University ha scoperto che le cellule umane con mitocondri compromessi rispondono aumentando la marcia e consumando più energia. Mentre questo adattamento – chiamato ipermetabolismo – migliora la sopravvivenza a breve termine delle cellule, ha un costo elevato: un drammatico aumento della velocità con cui le cellule invecchiano.
“I risultati sono stati fatti in cellule di pazienti con malattie mitocondriali rare, ma potrebbero anche avere rilevanza per altre condizioni che colpiscono i mitocondri, comprese le malattie neurodegenerative, le condizioni infiammatorie e le infezioni”, afferma il ricercatore principale Martin Picard, PhD, professore associato di comportamento medicina (in psichiatria e neurologia) presso la Columbia University Vagelos College of Physicians and Surgeons.
“Inoltre, l’ipermetabolismo può essere una delle ragioni principali per cui la maggior parte delle cellule si deteriora quando invecchiamo”.
Le cellule ipermetaboliche invecchiano più velocemente
Si presumeva generalmente che i difetti mitocondriali (che compromettono la conversione delle fonti alimentari in energia utilizzabile) avrebbero costretto le cellule a rallentare il loro tasso metabolico nel tentativo di conservare l’energia. Tuttavia, analizzando l’attività metabolica e il consumo di energia nelle cellule di pazienti con malattie mitocondriali, i ricercatori hanno scoperto che le cellule con mitocondri compromessi raddoppiano il loro dispendio energetico. Inoltre, la rianalisi dei dati di centinaia di pazienti con diverse malattie mitocondriali ha dimostrato che i difetti mitocondriali aumentano anche il costo energetico della vita a livello di tutto il corpo.
Sebbene questa spinta energetica mantenga le cellule in funzione, degrada anche i telomeri delle cellule (cappucci che proteggono le estremità dei nostri cromosomi) e attiva le risposte allo stress e l’infiammazione. L’effetto netto accelera l’invecchiamento biologico.
“Quando le cellule consumano più energia per produrre proteine e altre sostanze essenziali per la sopravvivenza a breve termine, è probabile che stiano rubando risorse dai processi che assicurano la sopravvivenza a lungo termine, come il mantenimento dei telomeri”, afferma Gabriel Sturm, uno studente laureato e autore principale di questo studio.
Ipermetabolismo, affaticamento e invecchiamento
Questo stato ipermetabolico potrebbe spiegare perché le persone con malattie mitocondriali sperimentano affaticamento e intolleranza all’esercizio, tra gli altri sintomi. “Per compensare il consumo di energia extra nelle tue cellule, il tuo corpo ‘ti dice’ di non sforzarti troppo, di risparmiare energia. Probabilmente vediamo la stessa dinamica quando le persone invecchiano e la loro vitalità diminuisce”, dice Picard.
Lo studio non indica alcun nuovo rimedio per i pazienti con malattie mitocondriali, che attualmente non sono curabili, ma rafforza le attuali raccomandazioni per i pazienti a muoversi di più. “Questo può sembrare controintuitivo, dal momento che se sei più attivo, spenderai più energia e forse peggiorerai i tuoi sintomi”, dice Sturm. “Ma è noto che l’esercizio aumenta l’efficienza di un organismo. Un individuo che corre, ad esempio, utilizza meno energia per sostenere i processi corporei di base rispetto a qualcuno che non è fisicamente attivo”.
Il miglioramento dell’efficienza dell’organismo, che ridurrebbe il consumo di energia nelle cellule e migliorerebbe l’affaticamento e altri sintomi, può in parte spiegare i benefici per la salute dell’esercizio nei pazienti con malattie mitocondriali e nelle persone altrimenti sane.
Nella loro ricerca di nuovi trattamenti per le malattie mitocondriali, i ricercatori dovrebbero concentrarsi sull’ipermetabolismo, afferma Picard. “Sebbene i difetti mitocondriali compromettano la capacità delle cellule di produrre energia, la carenza di energia potrebbe non essere l’iniziatore primario della malattia. Il nostro studio mostra che questi difetti aumentano il consumo di energia. Per spostare l’ago terapeuticamente, potremmo aver bisogno di prendere di mira l’ipermetabolismo. Abbiamo bisogno di più ricerca per sapere se avrebbe funzionato”.
L’ipermetabolismo è comune anche ad altre malattie. Se l’aumento del dispendio energetico cellulare svolge un ruolo causale nel guidare il processo di invecchiamento, prendere di mira l’ipermetabolismo può essere un modo per migliorare l’affaticamento, migliorare la qualità della vita delle persone o persino per rallentare l’invecchiamento biologico.
La ricerca è stata supportata da sovvenzioni del National Institutes of Health (R01AG066828), del Baszucki Brain Research Fund, della J. Willard and Alice S. Marriott Foundation, della Muscular Dystrophy Association, della Nicholas Nunno Foundation, del JDF Fund for Mitochondrial Research e del Fondo Shuman per le malattie mitocondriali.
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