Invecchiamento: specifiche cellule cerebrali favoriscono la longevità

Negli ultimi anni, la ricerca ha iniziato a rivelare che le linee di comunicazione tra gli organi del corpo sono regolatori chiave dell’invecchiamento. Quando queste linee sono aperte, gli organi e i sistemi del corpo lavorano bene insieme. Ma con l’età, le linee di comunicazione si deteriorano e gli organi non ricevono più i messaggi molecolari ed elettrici di cui hanno bisogno per funzionare correttamente.

Un nuovo studio della Washington University School of Medicine di St. Louis identifica, nei topi, un percorso di comunicazione critico che collega il cervello e il tessuto adiposo del corpo in un circuito di feedback che sembra centrale per la produzione di energia in tutto il corpo. La ricerca suggerisce che il graduale deterioramento di questo ciclo di feedback contribuisce all’aumento dei problemi di salute tipici dell’invecchiamento naturale.

Lo studio – pubblicato l’8 gennaio sulla rivista Cell Metabolism – ha implicazioni per lo sviluppo di interventi futuri che potrebbero mantenere il ciclo di feedback più a lungo e rallentare gli effetti dell’avanzare dell’età.

I ricercatori hanno identificato un insieme specifico di neuroni nell’ipotalamo del cervello che, quando attivo, invia segnali al tessuto adiposo del corpo per rilasciare energia. Utilizzando metodi genetici e molecolari, i ricercatori hanno studiato topi programmati per avere questa via di comunicazione costantemente aperta dopo aver raggiunto una certa età. Gli scienziati hanno scoperto che questi topi erano fisicamente più attivi, mostravano segni di invecchiamento ritardato e vivevano più a lungo rispetto ai topi in cui questo stesso percorso di comunicazione rallentava gradualmente come parte del normale invecchiamento.

“Abbiamo dimostrato un modo per ritardare l’invecchiamento e prolungare la durata della vita sana nei topi manipolando una parte importante del cervello“, hanno affermato l’autore senior dello studio Shin-ichiro Imai, MD, PhD, Professore di medicina ambientale e Theodore e Bertha Bryan, presso il Dipartimento di Biologia dello Sviluppo della Washington University. “Mostrare questo effetto in un mammifero è un contributo importante al campo; lavori precedenti che dimostravano un’estensione della durata della vita in questo modo sono stati condotti su organismi meno complessi, come vermi e moscerini della frutta”.

Questi neuroni specifici, in una parte del cervello chiamata ipotalamo dorsomediale, producono un’importante proteina: Ppp1r17. Quando questa proteina è presente nel nucleo, i neuroni sono attivi e stimolano il sistema nervoso simpatico, che governa la risposta di lotta o fuga del corpo.

La risposta di lotta o fuga è ben nota per avere ampi effetti in tutto il corpo, tra cui l’aumento della frequenza cardiaca e il rallentamento della digestione. Come parte di questa risposta, i ricercatori hanno scoperto che i neuroni nell’ipotalamo innescano una catena di eventi che attivano i neuroni che governano il tessuto adiposo bianco – un tipo di tessuto grasso – immagazzinato sotto la pelle e nella zona addominale. Il tessuto adiposo attivato rilascia acidi grassi nel flusso sanguigno che possono essere utilizzati per alimentare l’attività fisica. Il tessuto adiposo attivato rilascia anche un’altra importante proteina – un enzima chiamato eNAMPT – che ritorna nell’ipotalamo e consente al cervello di produrre carburante per le sue funzioni.

Questo ciclo di feedback è fondamentale per alimentare il corpo e il cervello, ma rallenta nel tempo. Con l’età, i ricercatori hanno scoperto che la proteina Ppp1r17 tende a lasciare il nucleo dei neuroni e, quando ciò accade, i neuroni dell’ipotalamo inviano segnali più deboli. Con un minore utilizzo, il cablaggio del sistema nervoso attraverso il tessuto adiposo bianco si ritrae gradualmente e quella che una volta era una fitta rete di nervi interconnessi diventa scarsa. I tessuti adiposi non ricevono più tanti segnali per rilasciare acidi grassi ed eNAMPT, il che porta ad accumulo di grasso, aumento di peso e meno energia per alimentare il cervello e altri tessuti.

Con l’età, i ricercatori hanno scoperto che la proteina Ppp1r17 tende a lasciare il nucleo dei neuroni e, quando ciò accade, i neuroni dell’ipotalamo inviano segnali più deboli. Con un utilizzo minore, il cablaggio del sistema nervoso attraverso il tessuto adiposo bianco si ritrae gradualmente e quella che una volta era una fitta rete di nervi interconnessi (a sinistra) diventa sparsa (a destra). Credito: Kyohei Tokizane

I ricercatori, tra cui il primo autore Kyohei Tokizane, PhD, scienziato ed ex ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Imai, hanno scoperto che quando hanno usato metodi genetici nei topi vecchi per mantenere Ppp1r17 nel nucleo dei neuroni dell’ipotalamo, i topi erano più fisicamente attivi – con una maggiore rotazione delle ruote – e vivevano più a lungo rispetto ai topi di controllo. Hanno anche utilizzato una tecnica per attivare direttamente questi neuroni specifici nell’ipotalamo di topi anziani e hanno osservato effetti antietà simili.

In media, la durata massima della vita di un tipico topo da laboratorio è compresa tra 900 e 1.000 giorni, ovvero circa 2,5 anni. In questo studio, tutti i topi di controllo che erano invecchiati normalmente sono morti entro i 1.000 giorni di età. Quelli che sono stati sottoposti a interventi per mantenere il ciclo di feedback del tessuto adiposo cerebrale hanno vissuto dai 60 ai 70 giorni in più rispetto ai topi di controllo. Ciò si traduce in un aumento della durata della vita di circa il 7%. Nelle persone, un aumento del 7% della durata della vita di 75 anni si traduce in circa cinque anni in più. I topi che hanno ricevuto gli interventi erano anche più attivi e sembravano più giovani – con mantelli più spessi e lucenti – in età avanzata, suggerendo anche più tempo con una salute migliore.

Imai e il suo team stanno continuando a studiare modi per mantenere il circuito di feedback tra l’ipotalamo e il tessuto adiposo. Un percorso che stanno studiando prevede l’integrazione nei topi con eNAMPT, l’enzima prodotto dal tessuto adiposo che ritorna al cervello e alimenta, tra gli altri tessuti, l’ipotalamo. Quando viene rilasciato dal tessuto adiposo nel flusso sanguigno, l’enzima viene racchiuso all’interno di compartimenti chiamati vescicole extracellulari, che possono essere raccolte e isolate dal sangue.

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“Possiamo immaginare una possibile terapia antietà che implichi la somministrazione di eNAMPT in vari modi”, ha affermato Imai. “Abbiamo già dimostrato che la somministrazione di eNAMPT nelle vescicole extracellulari aumenta i livelli di energia cellulare nell’ipotalamo e prolunga la durata della vita nei topi. Non vediamo l’ora di continuare il nostro lavoro studiando i modi per mantenere questo circuito di feedback centrale tra il cervello e i tessuti adiposi del corpo, per prolungare la salute e la durata della vita”.