Cosa possono dirci i vermi sull’invecchiamento umano? Molto più di quanto tu possa pensare, come ha dimostrato la ricerca condotta dal Babraham Institute coinvolgendo ricercatori di più discipline provenienti da tutto il mondo. In un gruppo di articoli, l’ultimo dei quali è stato pubblicato oggi su Frontiers in Molecular Biosciences, i ricercatori descrivono come uno sforzo collaborativo abbia portato allo sviluppo di un singolo modello concordato di flusso metabolico in un minuscolo verme chiamato C. elegans e in che modo hanno usato questo modello per capire di più sul legame tra metabolismo e invecchiamento.
Il metabolismo alimenta la vita; convertire il cibo in energia per i processi cellulari e assicurare una fornitura di elementi costitutivi per soddisfare i bisogni dell’organismo. È importante sottolineare che il metabolismo svolge un ruolo chiave nella modulazione della longevità, in quanto molti dei geni che sono noti per estendere la durata della vita lo fanno alterando il flusso di energia e segnali nelle cellule e attraverso i tessuti.
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C’è una relazione dimostrata tra la dieta e la restrizione calorica e la durata della vita in molti organismi, inclusi gli esseri umani. C. elegans è uno dei migliori organismi modello per studiare il processo di invecchiamento a causa della sua breve durata di vita (2-3 settimane) e degli strumenti genetici facilmente disponibili. Condivide anche molte delle sue principali vie metaboliche con gli esseri umani e molti dei principali attori genetici che determinano la durata della vita.
“Uno dei principali ostacoli per sfruttare appieno il potenziale di C. elegans come strumento di ricerca è la mancanza di un modello che potesse riunire tutto ciò che era noto sul metabolismo di C. elegans “, dice Janna Hastings, dottoranda nel laboratorio di Casanueva presso il Babraham Institute . “Per superare questo ostacolo, abbiamo avviato uno sforzo di squadra globale per riunificare le informazioni esistenti e conflittuali sui percorsi metabolici in C. elegans in un unico modello concordato dalla comunità e lanciato nel 2017, il modello WormJam”.
Il laboratorio Casanueva presso il Babraham Institute usa C. elegans per capire come il metabolismo cambia durante il normale corso dell’invecchiamento e come una varietà di interventi che modificano i flussi metabolici possono prolungare la durata e la qualità della vita. I cambiamenti fisici evidenti nell’invecchiamento dei vermi indicano la perdita delle capacità metaboliche centrali con l’invecchiamento. Il modello metabolico WormJam sviluppato era prezioso per questa ricerca, ma aveva un limite chiave; rifletteva meglio ciò che stava accadendo durante la fase di crescita di C.elegans, non la fase di invecchiamento.
“Una delle sfide principali che dobbiamo affrontare quando studiamo l’invecchiamento è che gli strumenti di modellazione disponibili sono ottimizzati per animali o cellule che sono in fase di crescita, cosa che non accade negli animali anziani”, spiega la Dott.ssa Olivia Casanueva, capogruppo nel Programma di epigenetica presso il Babraham Institute.
Di fronte a questa sfida, i ricercatori hanno ottimizzato nuovamente lo strumento di modellazione utilizzando i dati di fonti multi-omiche (sia trascrittomiche che metabolomiche) e sono stati in grado di modificare il modello WormJam per studiare i flussi metabolici durante l’invecchiamento.
La rilevanza del modello per comprendere i cambiamenti metabolici che si verificano durante l’invecchiamento è stata validata in laboratorio. La ricerca ha identificato un numero di metaboliti che cambia significativamente con l’età e ha rivelato un calo della funzione mitocondriale con l’età.
I mitocondri sono la centrale elettrica della produzione di energia nella cellula e la loro funzione declinante negli umani più anziani può essere centrale nell’invecchiamento e in molte malattie legate all’età come l’Alzheimer.
I ricercatori si sono chiesti se i nuovi modelli ottimizzati potevano prevedere quali metaboliti prodotti dai mitocondri erano maggiormente influenzati dall’età.
“La previsione del modello era abbastanza accurata, in quanto prevedeva che l’ossalacetato, una risorsa chiave per la produzione di energia, stava era limitato nei vermi invecchiati“, ha affermato il Dott. Casanueva. “Sappiamo che tra tutti i metaboliti che possono essere integrati dal cibo nei vermi invecchiati, l‘ossalacetato è l’unico metabolita che produce l’effetto più robusto – allungando la durata della vita fino al 20%”.
Quindi, cosa possono dirci i vermi sull’invecchiamento umano? Molto di più ora, grazie al modello WormJam e allo sviluppo successivo per adattarlo a studi sull’ invecchiamento.
“Questa re-ottimizzazione del modello per studiare l’invecchiamento rappresenta un progresso tecnico significativo e consentirà previsioni più accurate dei flussi metabolici nel corso dell’invecchiamento”, conclude il Dott. Casanueva. “Sviluppando la nostra comprensione del modello sperimentale dell’invecchiamento, possiamo ottenere informazioni preziose su ciò che sta accadendo negli esseri umani, compiendo un passo avanti verso l’invecchiamento più sano”.
Fonte, Brabaham Institute
