Uno studio innovativo ha mappato il processo di invecchiamento nei muscoli umani, rivelando i principali cambiamenti cellulari e i meccanismi che aiutano a contrastare l’indebolimento muscolare dovuto all’età, offrendo nuove direzioni per gli interventi terapeutici.
Il primo atlante cellulare dettagliato dell’invecchiamento muscolare umano svela le complesse attività genetiche e cellulari coinvolte nella degenerazione muscolare e identifica i modi per mitigare questo processo.
I processi cellulari e molecolari attraverso i quali i muscoli cambiano e combattono gli effetti dell’invecchiamento sono ora compresi più chiaramente, grazie alla creazione del primo atlante completo dell’invecchiamento muscolare negli esseri umani.
Ricercatori del Wellcome Sanger Institute e i loro collaboratori dell’Università Sun Yat-sen, in Cina, hanno applicato tecnologie unicellulari e imaging avanzato per analizzare campioni di muscolo scheletrico umano di 17 individui nel corso della vita adulta. Confrontando i risultati, i ricercatori hanno gettato nuova luce sui numerosi processi complessi alla base dei cambiamenti muscolari legati all’età.
L’atlante, pubblicato sulla rivista Nature Aging, scopre nuove popolazioni cellulari che potrebbero spiegare perché alcune fibre muscolari invecchiano più velocemente di altre. Identifica anche i meccanismi compensatori utilizzati dai muscoli per combattere l’invecchiamento.
I risultati offrono strade per terapie e interventi futuri per migliorare la salute dei muscoli e la qualità della vita con l’avanzare dell’età.
Questo studio fa parte dell’iniziativa internazionale Human Cell Atlas per mappare ogni tipo di cellula nel corpo umano, per trasformare la comprensione della salute e della malattia.
L’impatto dell’invecchiamento sulla funzione muscolare
Con l’avanzare dell’età, i nostri muscoli si indeboliscono progressivamente. Ciò può influenzare la nostra capacità di svolgere attività quotidiane come alzarci in piedi e camminare. Per alcune persone, la perdita muscolare peggiora, portando a cadute, immobilità, perdita di autonomia e una condizione chiamata sarcopenia. Le ragioni per cui i nostri muscoli si indeboliscono nel tempo sono rimaste poco comprese.
In questo nuovo studio, gli scienziati del Wellcome Sanger Institute e dell’Università Sun Yat-sen, in Cina, hanno utilizzato tecniche di sequenziamento sia di cellule singole che di nuclei singoli insieme all’imaging avanzato per analizzare campioni muscolari umani di 17 individui di età compresa tra 20 e 75 anni.
Il team ha scoperto che i geni che controllano i ribosomi, responsabili della produzione di proteine, erano meno attivi nelle cellule staminali muscolari provenienti da campioni invecchiati. Ciò compromette la capacità delle cellule di riparare e rigenerare le fibre muscolari con l’avanzare dell’età. Inoltre, le popolazioni di cellule non muscolari all’interno di questi campioni di muscolo scheletrico hanno prodotto più di una molecola proinfiammatoria chiamata CCL2, attirando le cellule immunitarie nel muscolo ed esacerbando il deterioramento muscolare legato all’età.
Risposte adattive nei muscoli che invecchiano
È stata inoltre osservata la perdita correlata all’età di uno specifico sottotipo di fibra muscolare a contrazione rapida, fondamentale per le prestazioni muscolari esplosive. Tuttavia, hanno scoperto per la prima volta diversi meccanismi di compensazione dei muscoli che sembrano compensare la perdita. Questi includevano uno spostamento delle fibre muscolari a contrazione lenta per esprimere i geni caratteristici del sottotipo a contrazione rapida perduto e una maggiore rigenerazione dei restanti sottotipi di fibre a contrazione rapida.
Il team ha inoltre identificato popolazioni di nuclei specializzati all’interno delle fibre muscolari che aiutano a ricostruire le connessioni tra nervi e muscoli che diminuiscono con l’età. Esperimenti ad eliminazione diretta condotti dal team su cellule muscolari umane coltivate in laboratorio hanno confermato l’importanza di questi nuclei nel mantenimento della funzione muscolare.
Veronika Kedlian, prima autrice dello studio del Wellcome Sanger Institute, ha dichiarato: “Il nostro approccio imparziale e sfaccettato allo studio dell’invecchiamento muscolare, combinando diversi tipi di sequenziamento, imaging e indagine, rivela meccanismi cellulari dell’invecchiamento precedentemente sconosciuti ed evidenzia aree per ulteriori studi”.
Il Professor Hongbo Zhang, autore senior dello studio dell’Università Sun Yat-sen di Guangzhou, Cina, ha dichiarato: “In Cina, nel Regno Unito e in altri paesi, abbiamo popolazioni che invecchiano, ma la nostra comprensione del processo di invecchiamento stesso è limitata. Ora abbiamo una visione dettagliata di come i muscoli si sforzano di mantenere la funzione il più a lungo possibile, nonostante gli effetti dell’invecchiamento”.
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La Dr.ssa Sarah Teichmann, autrice senior dello studio del Wellcome Sanger Institute e co-fondatrice dell’Atlante delle cellule umane, ha dichiarato: “Attraverso l’Atlante delle cellule umane, stiamo imparando a conoscere il corpo con dettagli senza precedenti, fin dalle prime fasi dello sviluppo dell’essere umano, fino alla vecchiaia. Con queste nuove conoscenze sull’invecchiamento sano dei muscoli scheletrici, i ricercatori di tutto il mondo possono ora esplorare modi per combattere l’infiammazione, aumentare la rigenerazione muscolare, preservare la connettività nervosa e altro ancora. Le scoperte derivanti da ricerche come questa hanno un enorme potenziale per lo sviluppo di strategie terapeutiche che promuovano un invecchiamento più sano per le generazioni future”.
Fonte:Nature Aging
