I ricercatori del CNIO hanno scoperto che le cellule che presentano un eccesso di nutrienti possono portare a disfunzioni e infiammazioni degli organi, accelerando potenzialmente l’invecchiamento. Utilizzando modelli animali e confronti con campioni di sangue umano, hanno dimostrato che prendere di mira l’infiammazione potrebbe alleviare i sintomi dell’invecchiamento e prolungare la vita, il che avrebbe implicazioni per la comprensione delle malattie legate all’invecchiamento e all’obesità.
I ricercatori stanno scoprendo che i nutrienti in eccesso nelle cellule innescano infiammazioni e disfunzioni d’organo, accelerando così l’invecchiamento. Il loro studio suggerisce che gli interventi contro l’infiammazione potrebbero migliorare la durata della vita.
L’invecchiamento accelerato della nostra popolazione evidenzia l’urgenza di comprendere i cambiamenti molecolari che si verificano nel corpo nel tempo. Il complesso proteico mTOR svolge un ruolo essenziale in molte funzioni corporee, compreso il metabolismo. Un nuovo studio condotto da ricercatori del CNIO mostra che anche lievi aumenti dell’attività mTOR possono indurre un invecchiamento precoce nei modelli animali, riducendone la durata della vita fino al 20%.
Questo studio, pubblicato in Invecchiamento naturale, fornisce informazioni sul motivo per cui le malattie associate all’invecchiamento peggiorano negli individui con un elevato indice di massa corporea, indicatore di obesità e infiammazione. Ciò spiega anche perché la restrizione calorica, nota per prolungare la durata della vita degli animali, promuove un invecchiamento sano attivando geni specifici che interagiscono con mTOR.
Inoltre, lo studio presenta un nuovo strumento di ricerca progettato “per studiare la relazione tra aumento di nutrienti e invecchiamento in diversi organi”, secondo l’autore principale Alejo Efeyan, che guida la cellula del gruppo Metabolismo e segnalazione presso il Centro nazionale di ricerca sul cancro (CNIO). .
Manipolazione di mTOR in modelli animali
L’attività del complesso proteico mTOR è regolata in base alla quantità di nutrienti disponibili nella cellula. Gli autori hanno sviluppato un metodo per manipolare l’attività di mTOR in modelli animali prendendo di mira la proteina che segnala i livelli di nutrienti a mTOR. Modificando geneticamente questa proteina per simulare livelli di nutrienti più elevati, hanno fatto sì che mTOR attivasse il suo percorso come se gli animali consumassero più cibo, anche se la loro dieta effettiva rimaneva invariata.
Ana Ortega-Molina, autrice principale e attuale ricercatrice presso il Centro di biologia molecolare Severo Ochoa, e Alejo Efeyan, autore principale presso il CNIO Metabolism and Cell Signaling Group. Crediti: Antonio Tabernero/CNIO
Conseguenze di una maggiore attività mTOR
Quando gli animali che trasportano la proteina modificata raggiungono la maturità, le loro funzioni cellulari iniziano a deteriorarsi, portando a sintomi di invecchiamento come pelle più sottile e danni a organi come pancreas, fegato e reni. Le cellule del sistema immunitario vengono a ripararli ma sono sopraffatte dall’entità del danno. Si accumulano e, invece di ripararsi, innescano un’infiammazione che aggrava ulteriormente i problemi di questi organi.
Questo ciclo di danni e riparazioni inefficaci riduce la durata della vita degli animali del 20%, che equivale a circa 16 anni negli esseri umani.
Potenziali misure terapeutiche
I ricercatori miravano a interrompere questo ciclo inibendo la risposta immunitaria che causa l’infiammazione. Di conseguenza, il danno agli organi è migliorato abbastanza da consentire all’uomo di guadagnare quelli che sarebbero pochi anni di vita.
La prima autrice Ana Ortega-Molina, che dirige il Laboratorio sul metabolismo del cancro e dell’invecchiamento presso il CBM, osserva che agire sull’infiammazione cronica è “una potenziale misura terapeutica che controlla il deterioramento della salute”.
Potenziali implicazioni umane
Quando il gruppo CNIO ha manipolato mTOR per simulare i nutrienti in eccesso, i cambiamenti risultanti rispecchiavano quelli osservati nell’invecchiamento naturale. Hanno confrontato il loro modello con colonie di topi che invecchiano naturalmente, comprese le proprie e quelle mantenute dal National Institute on Aging (NIA).
Ad esempio, l’attività dei lisosomi, che sono gli organelli con cui la cellula elimina e ricicla i propri rifiuti, è ridotta negli animali invecchiati naturalmente e geneticamente modificati. “Quando c’è un eccesso di nutrienti, è logico che la cellula interrompa l’attività di riciclaggio dei lisosomi, perché questo riciclaggio avviene soprattutto quando non ci sono nutrienti”, spiega Efeyan.
Questa diminuzione dell’attività lisosomiale si verifica anche nell’invecchiamento umano, come verificato dal gruppo dell’Università di Valencia confrontando campioni di sangue di giovani e settantenni.
Un nuovo strumento
Al di là di questo articolo, Efeyan ritiene che questo nuovo modello animale offra “un terreno fertile per porre ulteriori domande su come l’aumento dei nutrienti, o la loro segnalazione, facilita i processi in diversi organi che ci permettono di comprendere in particolare il loro invecchiamento. Oppure, ad esempio, studiare la relazione con le malattie neurodegenerative, perché c’è una certa infiammazione nel sistema nervoso centrale. È uno strumento che molte più persone possono utilizzare.
Altri coautori includono Rafael de Cabo dell’Istituto Nazionale sull’Invecchiamento (NIA) di Bethesda, USA, Consuelo Borrás e Daniel Monleón, dell’Università di Valencia, e María Casanova-Acebes, leader del gruppo Immunità al cancro al CNIO.
Questo lavoro è stato finanziato, tra gli altri, dal Ministero spagnolo della Scienza, dell’Innovazione e dell’Università, dall’Agenzia spagnola per la ricerca, dal Fondo europeo di sviluppo regionale, dalla Fondazione scientifica dell’Associazione spagnola contro il cancro, dalla Fondazione bancaria “la Caixa”, Olivia Roddom Oncology . Borsa di studio, programma di ricerca intramurale presso NIA, Istituto Nazionale della Salute. Yurena Vivas, una delle autrici, è beneficiaria di un contratto CNIO Friends finanziato dalla Fondazione Domingo Martinez.
