Prevenire l’accumulo di F-actina nei moscerini della frutta anziani modificando specifici geni ha migliorato il riciclaggio cellulare, ridotto l’accumulo di rifiuti e prolungato la loro durata di vita in buona salute di circa il 30%.
Gli esseri umani non sono gli unici a diventare più smemorati con l’età: anche i moscerini della frutta ne soffrono. Con una durata di vita di appena due mesi, i moscerini della frutta sono un modello prezioso per studiare il declino cognitivo associato all’invecchiamento.
Un nuovo studio pubblicato su Nature Communications mostra che quando una comune proteina strutturale cellulare chiamata actina filamentosa, o F-actina, si accumula nel cervello, inibisce un processo chiave che rimuove componenti non necessari o disfunzionali all’interno delle cellule, tra cui DNA , lipidi, proteine e organelli. Il conseguente accumulo di rifiuti diminuisce le funzioni neuronali e contribuisce al declino cognitivo. Modificando alcuni geni specifici nei neuroni dei moscerini della frutta invecchiati, i ricercatori hanno impedito l’accumulo di F-actina, mantenuto il riciclaggio cellulare e prolungato la durata di vita sana dei moscerini della frutta di circa il 30%.
L’actina, una famiglia di proteine che aiutano a dare forma alle cellule, è abbondante in tutto il corpo. L’actina F forma filamenti essenziali per il mantenimento della struttura cellulare e di molte altre funzioni. I ricercatori, guidati dall’ex borsista post-dottorato Edward (Ted) Schmid nel laboratorio di David Walker, hanno notato l’accumulo di actina F nel cervello dei moscerini della frutta anziani e si sono chiesti se contribuisse all’invecchiamento del cervello e alla perdita generale della salute dell’organismo.
Il loro primo indizio di correlazione: le mosche alimentate con una dieta ristretta vivevano più a lungo e avevano meno accumulo di F-actina nel cervello. Il loro secondo indizio: quando venivano trattate con un farmaco noto per prolungare la durata della vita, chiamato rapamicina, c’era anche meno F-actina nel cervello delle mosche anziane.
Indagare la causalità attraverso la modifica genetica
“Ma questa è correlazione, non una dimostrazione diretta che la F-actina è dannosa per l’invecchiamento del cervello“, ha affermato Walker, autore senior e Professore di biologia e fisiologia integrativa alla UCLA. “Per arrivare alla causalità, ci siamo rivolti alla genetica”.
Poiché il genoma del moscerino della frutta è stato mappato e compreso in modo approfondito, il gruppo è stato in grado di prendere di mira i geni del moscerino della frutta che invecchiano e che sono noti per svolgere ruoli importanti nell’accumulo di filamenti di actina. Tra questi c’era un gene chiamato Fhos, un membro di una famiglia di proteine note per allungare e organizzare i filamenti di actina.
“Quando abbiamo ridotto l’espressione di Fhos nei neuroni invecchiati, abbiamo impedito l’accumulo di F-actina nel cervello”, ha affermato Schmid, ora ricercatore presso l’Arkansas Biosciences Institute e professore associato presso l’Arkansas State University. “Questo ci ha davvero permesso di espandere il nostro studio perché ora avevamo un modo diretto per colpire l’accumulo di F-actina nel cervello e studiare come influisce sul processo di invecchiamento“.
Anche se l’intervento genetico era mirato solo ai neuroni, ha migliorato la salute generale delle mosche che hanno vissuto il 25-30% in più, mostrando segni di miglioramento della funzione cerebrale e marcatori di salute migliorata in altri sistemi di organi. Prevenire l’accumulo di F-actina protegge la funzione cognitiva, il che dimostra che l‘accumulo sta guidando il declino cognitivo con l’avanzare dell’età.
“Le mosche diventano più smemorate con l’avanzare dell’età e la loro capacità di apprendere e ricordare diminuisce nella mezza età, proprio come accade nelle persone“, ha affermato Walker. “Se impediamo l’accumulo di F-actina, aiutiamo le mosche a imparare e ricordare quando saranno più vecchie, il che ci dice che l’accumulo non è benigno“.
Interferenza dell’F-actina con l’autofagia cellulare
Ulteriori indagini hanno dimostrato che l’F-actina interferiva con il “sistema di smaltimento dei rifiuti cellulari” del corpo. Le proteine danneggiate o superflue e altri componenti all’interno di una cellula vengono scomposti in un processo chiamato “autofagia”. La ricerca sull’invecchiamento ha stabilito che i percorsi dell’autofagia diventano meno attivi con l’età, ma nessuno sapeva esattamente perché.
Il nuovo studio dimostra che prevenire l’accumulo di F-actina ha portato a un’autofagia molto più attiva nei cervelli dei moscerini della frutta anziani. Gli autori hanno scoperto che se rimuovevano la F-actina ma disattivavano anche l’autofagia, non rallentavano l’invecchiamento: il meccanismo principale con cui la F-actina guida l’invecchiamento cerebrale sembra essere quello di compromettere l’autofagia. I ricercatori hanno anche dimostrato che interrompere la F-actina nei cervelli anziani può ripristinare l’autofagia cerebrale a livelli giovanili e invertire alcuni marcatori cellulari dell’invecchiamento cerebrale.
Queste scoperte potrebbero essere una buona notizia per i moscerini della frutta anziani con una ridotta F-actina nel cervello. Ma non è ancora stato dimostrato negli esseri umani e sviluppare interventi per prevenire l’accumulo di F-actina potrebbe rivelarsi più impegnativo. Tuttavia, la scoperta indirizza i ricercatori verso una nuova direzione fruttuosa per un invecchiamento più sano nelle persone.
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“La maggior parte di noi nel campo dell’invecchiamento è concentrata sul superamento della durata della vita in quella che chiamiamo durata della salute”, ha affermato Walker. “Vogliamo aiutare le persone a godere di buona salute e di un’elevata qualità della vita, prolungando al contempo la durata della vita. Il nostro studio ha migliorato la funzione cognitiva e intestinale, il livello di attività e la durata della salute complessiva dei moscerini della frutta, e offre speranza per ciò che potremmo essere in grado di ottenere negli esseri umani“.
La ricerca è stata finanziata dal National Institute on Aging del National Institutes of Health.
Immagine Credit Public Domain.
Riferimento: Nature Communications
