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invecchiamento e DNA

DNA e invecchiamento: ce l’abbiamo scritto nei geni?

“Ho perso un po’ la vista, molto l’udito. Alle conferenze non vedo le proiezioni e non sento bene. Ma penso più adesso di quando avevo vent’anni. Il corpo faccia quello che vuole. Io non sono il corpo: io sono la mente.”

[Rita Levi-Montalcini]

 

Perché invecchiamo?

Da un punto di vista evolutivo l’invecchiamento potrebbe essere giustificato dalla necessità che le risorse consumate da un individuo che ha già svolto la sua funzione riproduttiva e di accudimento della prole, il cui organismo è magari stato danneggiato durante la vita, siano utilizzate dagli individui delle generazioni successive. 

Ad oggi non è ancora chiaro quali siano i meccanismi biologici che portano all’invecchiamento nell’uomo. Quello che è sicuro è che l’invecchiamento sia multifattoriale e dipenda quindi da molteplici aspetti genetici, ambientali e stocastici.

Esistono centinaia di teorie a tal proposito ma sono tutte riconducibili a due grandi insiemi, quello secondo cui l’invecchiamento sarebbe un evento geneticamente programmato e quello del progressivo accumulo di danni determinato dall’influenza dell’ambiente. 

Andremo ad analizzare nello specifico solo le sette teorie attualmente più accreditate.

Teoria della regolazione genica

Tale ipotesi prevede che l’invecchiamento sia un fenomeno geneticamente programmato e si basa principalmente sul fatto che l’espressione di alcuni geni varia con l’età. In persone con età avanzata sopra la media è stato trovato il gene dell’apolipoproteina C, che porta ad avere un basso indice di massa corporea e di glicemia a digiuno.

Teoria della senescenza replicativa

Oggetto di questa teoria sono i telomeri, ovvero le regioni terminali dei cromosomi, essenziali per la stabilità del patrimonio genetico e per l’ancoraggio degli stessi cromosomi alla matrice nucleare.

I telomeri delle cellule di soggetti di età più avanzata tendono ad essere più corti. Si è dunque ipotizzato che il danneggiamento subito a causa della mitosi di queste sequenze del DNA, che sono in parte ripristinate dall’enzima telomerasi, comporti che le cellule vadano incontro a senescenza e morte cellulare. 

Teoria dei radicali liberi

I radicali liberi ossidanti o ROS sono prodotti del metabolismo mitocondriale che possono modificare il DNA e, accumulandosi nelle cellule, ne compromettono la funzionalità. Oltre al DNA, i radicali liberi possono ossidare e quindi danneggiare anche proteine e lipidi. A ridurre la loro pericolosità interviene l’enzima superossido dismutasi. Tuttavia, quando i ROS sono troppi, questo enzima non funziona in maniera adeguata e di conseguenza vengono coinvolti in reazioni dannose da cui derivano altri ROS. 

Le differenze nella longevità tra specie diverse potrebbe a questo punto essere spiegata dalla diversa propensione a produrre ROS o dall’efficacia dei composti antiossidanti con cui la cellula viene protetta dalla loro azione dannosa. 

Teoria del DNA mitocondriale

Una nuova ricerca con i topi confermerebbe la teoria secondo cui l’invecchiamento è il risultato dell’accumulo di errori nel genoma mitocondriale. Poiché nei mammiferi questo tipo di difetti è molto comune, i risultati dello studio hanno grande importanza per gli esseri umani.

Le cellule devono continuamente contrastare l’azione dei ROS prodotti dai mitocondri. Il DNA nel nucleo è meno vulnerabile a questo danno, ma i genomi mitocondriali sono più esposti all’attacco dei ROS. Inoltre, a differenza dei nuclei che possiedono un sistema di proteine riparazione del DNA, i mitocondri hanno poche risorse per il controllo degli errori: il compito spetta ed un solo enzima, la DNA polimerasi-gamma.

Per questi motivi, nel DNA mitocondriale i difetti si accumulano più in fretta che nel DNA nucleare. Poiché ogni cellula contiene centinaia di migliaia di mitocondri, gli scienziati ritengono che una mutazione possa creare problemi solo se i mitocondri che la contengono sono in numero molto maggiore di quelli che ne sono privi. Negli individui anziani, questo è proprio quello che succede.

Teoria di Martin

Secondo la teoria di Martin, le influenze nocive dell’ambiente causerebbero, soprattutto nei tessuti a scarsa capacità rinnovamento, mutazioni ed una ridotta capacità di replicazione e riparazione del DNA. Una variante di questa teoria si basa invece sull’idea che le mutazioni delle cellule del sistema immunitario o delle cellule bersaglio dello stesso causerebbero dei danni dovuti all’autoimmunità.

Teoria immunologica

Questa teoria riconduce l’invecchiamento agli errori del sistema immunitario, dalle cui disfunzioni deriverebbero l’autoimmunità ed una ridotta capacità di difesa dal cancro e dagli agenti patogeni. 

Teoria della mutagenesi intrinseca

L’invecchiamento sarebbe causato da un progressivo accumulo di danni a carico del DNA nel corso delle varie replicazioni cellulari, che comprometterebbero la funzionalità della cellula. Tuttavia questa teoria non spiega come mai sulle cellule della linea germinale non si osservi lo stesso accumulo di mutazioni.

Uno sguardo al futuro

Un gruppo di ricercatori inglesi delle Università di Sheffield e Oxford ha recentemente pubblicato un articolo sulla rivista Nature Communications in cui annunciavano la scoperta di una proteina coinvolta nel contrastare l’invecchiamento ma anche tumori e malattie neurologiche degenerative, come il Parkinson.

I ricercatori hanno identificato nelle cellule la proteina Tex264, che insieme ad altri enzimi costituisce un macchinario specializzato in grado di riconoscere e distruggere le proteine tossiche che possono danneggiare il DNA. 

Attualmente sono in corso sperimentazioni su questa proteina per capirne meglio i meccanismi di azione ed utilizzarli a proprio favore in terapie genetiche.