Immagine:lievito. Credit: Martina Butorac / Chalmers University of Technology.
Ad alte concentrazioni, le specie reattive dell’ossigeno – note come ossidanti – sono dannose per le cellule di tutti gli organismi e sono state collegate all’invecchiamento. Ma uno studio della Chalmers University of Technology, Svezia, ha ora dimostrato che bassi livelli di perossido di idrogeno ossidante possono stimolare un enzima che aiuta a rallentare l’invecchiamento delle cellule di lievito.
Un vantaggio degli antiossidanti, come le vitamine C ed E, è che neutralizzano le specie reattive dell’ossigeno – note come ossidanti – che potrebbero altrimenti reagire con importanti molecole nel corpo e distruggere le loro funzioni biologiche. Ad esempio, quantità maggiori di ossidanti possono causare gravi danni al DNA, alle membrane cellulari e alle proteine. Le nostre cellule hanno quindi sviluppato potenti meccanismi di difesa per sbarazzarsi di questi ossidanti, che si formano dal nostro normale metabolismo.
In precedenza si credeva che gli ossidanti fossero solo dannosi, ma recentemente abbiamo iniziato a capire che hanno anche funzioni positive. Ora, la nuova ricerca della Chalmers University of Technology mostra che il noto perossido di idrogeno ossidante può effettivamente rallentare l’invecchiamento nelle cellule di lievito. Il perossido di idrogeno è una sostanza chimica utilizzata, tra le altre cose, per lo sbiancamento dei capelli e dei denti. È anche uno degli ossidanti formati nel nostro metabolismo che è dannoso a concentrazioni più elevate.
I ricercatori di Chalmers hanno studiato l’enzima Tsa1, che fa parte di un gruppo di antiossidanti chiamati perossiredossine.
“Studi precedenti su questi enzimi hanno dimostrato che partecipano alle difese delle cellule di lievito contro ossidanti nocivi”, afferma Mikael Molin, che guida il gruppo di ricerca presso il Dipartimento di Biologia e Ingegneria Biologica di Chalmers. “Ma le perossiredossine aiutano anche a prolungare la durata della vita delle cellule quando sono soggette a restrizione calorica. I meccanismi alla base di queste funzioni non sono stati ancora completamente compresi”.
È già noto che un ridotto apporto calorico può prolungare significativamente la durata della vita di una varietà di organismi, dal lievito alle scimmie. Diversi gruppi di ricerca, tra cui quello di Mikael Molin, hanno anche dimostrato che la stimolazione dell’attività della perossiredossina in particolare è ciò che rallenta l’invecchiamento delle cellule, in organismi come lieviti, mosche e vermi, quando ricevono meno calorie del normale attraverso il loro cibo.
“Ora abbiamo trovato una nuova funzione di Tsa1”, afferma Cecilia Picazo, ricercatrice post-dottorato presso la Divisione di Sistemi e Biologia Sintetica di Chalmers. “In precedenza, pensavamo che questo enzima neutralizzasse semplicemente le specie reattive dell’ossigeno. Ma ora abbiamo dimostrato che Tsa1 richiede effettivamente l’attivazione di una certa quantità di perossido di idrogeno per partecipare al processo di rallentamento dell’invecchiamento delle cellule di lievito”.
Sorprendentemente, lo studio mostra che Tsa1 non influenza i livelli di perossido di idrogeno nelle cellule di lievito invecchiate. Al contrario, Tsa1 utilizza piccole quantità di perossido di idrogeno per ridurre l’attività di una via di segnalazione centrale quando le cellule ricevono meno calorie. Gli effetti di ciò alla fine portano a un rallentamento della divisione cellulare e dei processi legati alla formazione dei mattoni delle cellule. Vengono anche stimolate le difese delle cellule contro lo stress, il che le fa invecchiare più lentamente.
“Le vie del segnale che sono influenzate dall’assunzione di calorie possono svolgere un ruolo centrale nell’invecchiamento rilevando lo stato di molti processi cellulari e controllandoli”, afferma Mikael Molin. “Studiando questo processo, speriamo di capire le cause molecolari alla base del perché l’insorgenza di molte malattie comuni come il cancro, il morbo di Alzheimer e il diabete mostra un forte aumento con l’età”.
Il fatto che i ricercatori abbiano ora compiuto un passo avanti verso la comprensione dei meccanismi alla base di come gli ossidanti possono effettivamente rallentare il processo di invecchiamento potrebbe portare a nuovi studi, ad esempio alla ricerca di farmaci stimolanti la perossiredossina o alla verifica se le malattie legate all’età che possono essere rallentate da farmaci che aumentano gli effetti positivi degli ossidanti nel corpo.
Il meccanismo di invecchiamento rallentato dall’enzima Tsa1:
I ricercatori di Chalmers hanno mostrato l’enzima perossiredossina Tsa1 controlla direttamente una via di segnalazione centrale. Tsa1 rallenta l’invecchiamento ossidando un amminoacido in un altro enzima, la proteina chinasi A, che è importante per la regolazione metabolica. L’ossidazione riduce l’attività della proteina chinasi A destabilizzando una porzione dell’enzima che si lega ad altre molecole. Pertanto, la segnalazione dei nutrienti tramite la proteina chinasi A viene ridotta, il che a sua volta riduce la divisione delle cellule e stimola la loro difesa contro lo stress.
Risultati correlati da altri gruppi di ricerca:
Altri studi hanno anche dimostrato che bassi livelli di specie reattive dell’ossigeno possono essere collegati a diversi effetti positivi sulla salute. Questi ossidanti si formano nei mitocondri, la “centrale elettrica” di una cellula, e il processo, chiamato mitormesi, può essere osservato in molti organismi, dal lievito ai topi. Nei topi la crescita del tumore è rallentata dalla mitormesi, mentre nei nematodi è stato possibile collegare sia le perossiredossine che la mitormesi alla capacità del farmaco per il diabete di tipo 2 metformina di rallentare l’invecchiamento cellulare.
La metformina è anche rilevante nella ricerca di farmaci che possono ridurre il rischio che le persone anziane siano gravemente colpite da Covid-19 . Studi in Cina e negli Stati Uniti hanno prodotto risultati promettenti e una teoria è che la metformina possa contrastare il deterioramento del sistema immunitario causato dall’invecchiamento.
Fonte:eLife
