Invecchiamento e roditori. Forse svelato il segreto della longevità?

[paolo]

Pochi giorni fa, mentre mi aggiornavo leggendo i più recenti articoli scientifici sul porcellino d'india, mi sono imbattuto in questa frase: "... a pet guinea pig can reach geriatric status of 12 years of age" ovvero una cavia domestica può raggiungere l'età di 12 anni.

Sono andato a ricercare la citazione bibliografica e la successiva ricerca mi ha portato ben più lontano di quanto potessi immaginare; condivido con voi la sintesi di una manciata di articoli.

Con il termine "invecchiamento" si intende un graduale deterioramento funzionale che nel tempo porta a un declino della fertilità e a un aumentato rischio di malattia e morte.

La ricerca di meccanismi molecolari che possano prevenire o rallentare il processo di invecchiamento ed estendere un buono stato di salute al momento rimane elusiva.

Si è osservato che una maggiore longevità negli organismi inferiori, nelle piante e negli animali è associata con un'aumentata resistenza allo stress; le specie più longeve hanno infatti sviluppato meccanismi atti a difendere le loro cellule dagli stress cronici (quali i radicali liberi) o imprevedibili.

Attraverso la biologia comparativa è possibile indagare quali meccansimi cellulari, messi a punto dalla natura attraverso milioni di anni di sperimentazione evolutiva, potrebbero limitare il declino fisiologico causato dall'invecchiamento nelle specie più longeve.

La massima vita potenziale delle diverse specie animali (MLSP, maximum species lifespan potential) è fortemente dipendente dalla dimensione corporea, una caratteristica importante che influenza quasi tutti gli aspetti della biologia dell'organismo.

Per quanto riguarda i mammiferi: i toporagni, che sono i mammiferi più piccoli, vivono circa un anno mentre la massima aspettativa di vita per un elefante è di circa 80 anni; la massima lunghezza di vita dei mammiferi è quindi positivamente correlata alla massa corporea, così che per ogni raddoppio della massa c'è un aumento medio del 16% nella MLSP .

figura 1. Nel grafico centrale, indicato con B, è possibile vedere la correlazione che esiste tra l'aumento del peso corporeo e l'aumento della longevità nei mammiferi (punti e linea di tendenza blu). da Hulbert 2007

Anche tra roditori, anche di dimensioni simili, la potenzialità di vita può variare moltissimo: ad una estremità troviamo il topo che vive approssimativamente 4 anni, ovvero la metà di quanto predetto matematicamente, mentre all'altro capo c'è la talpa senza pelo (Heterocephalus glaber), il roditore vivente più longevo, quasi 30 anni in cattività, cinque volte la MLSP prevista.

Nel corso della loro lunga vita le talpe senza pelo mostrano una salute prolungata con un declino attenuato in molte caratteristiche fisiologiche (per es: funzione cardiaca); sorprendentemente le femmine non mostrano declino nella fertilità anche quando sono ben addentro alla terza decade; inoltre, a differenza di altri piccoli mammiferi che sono particolarmente suscettibili al cancro, le neoplasie sono estremamente rare in questa specie.

Devono quindi esistere degli specifici meccanismi citoprotettivi che rendono conto delle ampie variazioni della massima vita potenziale dei mammiferi.

Si è ipotizzato che Nrf2 (fattore di trascrizione nucleare eritroide-2) giochi un ruolo fondamentale nel grado di resistenza allo stress e possa essere direttamente connesso alla longevità e stato di salute delle specie. Nrf2 è espresso in tutti i tessuti e inizia la trascrizione di numerose molecole connesse con la risposta antiossidante; inoltre, protegge contro l'infiammazione, l'induzione dei tumori e la neurodegenerazione.

Studiando dieci specie di roditori aventi massa corporea variabile da 20 g a 1 kg e MLSP variabile da 4 a 31 anni è stata dimostrata per la prima volta una significativa positiva correlazione tra l'attività di Nrf2 e la longevità delle specie.

figura 2. In tabella A le specie oggetto dello studio: per ognuna di esse è indicata la potenziale aspettativa di vita (MLSP) e il peso (BW). Il grafico B mostra la correlazione esistente tra l'attività di Nrf2 e l'attesa di vita di tali specie; il grafico C mostra la correlazione tra l'attività di Nrf2 e il peso corporeo. da Lewis 2015.

Si deduce che Nrf2 è un modulatore essenziale per la longevità; questo risultato apre nuove prospettive per la ricerca di meccanismi che estendano un buon stato di salute ben dentro all'età avanzata.

Bibliografia:

- Buffenstein R. Negligible senescence in the longest living rodent, the naked mole-rat: insights from a successfully aging species. J Comp Physiol B 2008; 178: 439-445.

- Hulbert AJ e coll. Life and death: metabolic rate, membrane composition, and life span of animals. Physiol Rev 2007; 87: 1175-1213.

- Lewis KN e coll. Regulation of Nrf2 signaling and longevity in naturally long-lived rodents. Proc Natl Acad Sci USA 2015; 112: 3722-3727.

In appendice le immagini delle specie di roditori oggetto dello studio in figura 2

Mus musculus (topo comune) da vetexotic.it

Heterocephalus glaber (talpa senza pelo), il più longevo tra i roditori da biolib.cz

Peromyscus leucopus (topo dai piedi bianchi) da wildlifeofct.com

Fukomys damarensis (ratto talpa del Damaraland) da zoonar.com

Cavia porcellus (porcellino d'india) da flickr.com

Meriones unguiculatus (gerbillo) da warrenphotographic.co.uk

Spalax judaei (talpa dei monti della Giudea) da evolution.haifa.ac.il

Spalax carmeli (talpa del monte Carmelo) da animalsfoto.com

Mesocricetus auratus (criceto dorato) da pinterest.com

Peromyscus eremicus (topo dei cactus) da mandrean.org

[supeti96]

Scusa Paolo io non ho capito.. dobbiamo farli ingrassare?

[Simo74]

Grazie Paolo per questo approfondimento davvero ricco ed esaustivo...anche se immagino come le cose possano ancora cambiare in base agli stessi mutamenti climatici e dello stile di vita umano che purtroppo sempre più si ripercuote anche sulla vita animale e vegetale del pianeta.

Mi piace da matti la Talpa dei monti della Giudea, ha un nasone dolcissimo, tutto da sbaciucchiare!

[paolo]

Scusa Paolo io non ho capito.. dobbiamo farli ingrassare?

No, no, tranquilla!

Semplicemente è ormai assodato che esiste un nesso diretto tra le dimensioni/peso e l'età raggiungibile.

All'interno di una determinata specie le variazioni di peso sono ininfluenti in questo senso; anzi: una cavia cicciotta sarà a rischio di sviluppare qualche patologia se dovesse mangiare eccessivamente e fare poco movimento.

[paolo]

Ulteriori ricerche confermano che i roditori più longevi sono biologicamente meglio attrezzati nei meccanismi di difesa contro gli stress ambientali.

Comparate sequenze di geni di specie di roditori particolarmente longevi, come la talpa senza pelo (aspettativa di vita 31 anni) e il cincillà (17,2 anni), e specie con aspettativa di vita inferiore come il ratto e il topo (3,8 e 4 anni, rispettivamente) e verificato che alcuni geni sono probabilmente associati con una maggior longevità.

Questi geni erano coinvolti nella difesa contro i radicali liberi, il bilancio del ferro, la respirazione cellulare come parte del programma di crescita di queste specie animali.

Fonte: Sahm A e coll. Long-lived rodents reveal signatures of positive selection in genes associated with lifespan. PLOS Genetics, 23 marzo 2018.

[paolo]

Mi ricollego a questa discussione per riassumere i risultati portati da questa recentissima pubblicazione: Yoshida M e coll. Extracellular vesicles-contained eNAMPT delays aging and extends lifespan in mice. in: Cell Metabolism, 7 giugno 2019.

Un team di ricercatori dell’Università di Washington ha studiato nei topi una proteina chiamata eNAMPT (extracellular nicotinamide phosphoribosyltransferase); si tratta di un enzima, presente anche negli umani, in grado di rallentare l’invecchiamento, quindi un potenziale elisir di lunga vita.

Sappiamo che il principale centro di controllo dell’invecchiamento è quell’area del cervello nota come ipotalamo e in tale area è fondamentale la proteina eNAMPT, che vi è trasportata dal sangue provenendo dai tessuti adiposi.

I ricercatori hanno osservato che più passano gli anni e più i livelli di eNAMPT diminuiscono nei topi; lo stesso accade anche per le persone.

Più si invecchia, meno proteina è presente, peggio funziona l’ipotalamo, più aumentano i problemi di salute che vanno dall’insulino-resistenza all’aumento di peso, dal declino cognitivo fino alla perdita della vista; e in definitiva la durata della vita si riduce.

Nel sangue dei topi più giovani questo enzima si trova in abbondanza; i biologi hanno allora deciso di fare un esperimento: cosa sarebbe successo “donando” la proteina estratta dai topi più giovani a quelli più anziani?

La risposta è stata che i roditori “attempati” grazie al eNAMPT ottenuto dal sangue dei più giovani, hanno rallentato il declino della salute e hanno esteso la durata della vita del 16%.

Da tempo eNAMPT è nota per il suo ruolo determinante nella produzione di energia nelle cellule e si sa che più passa il tempo e si invecchia, meno efficienti sono le cellule dei topi e degli umani nel produrre il carburante della cellula, chiamato NAD (nicotinammide adenina dinucleotide). Con il NAD il corpo resta sano e in salute, invece senza si invecchia, con tutti i problemi che ben conosciamo.

Ciò che gli scienziati hanno scoperto è che prendere eNAMPT dal sangue dei topi giovani e darlo ai topi più anziani aumenta la produzione di NAD e si tiene sotto controllo l’invecchiamento; gli animali vivevano più a lungo e mostravano miglioramenti notevoli nella salute, tra i quali una migliore produzione di insulina, una migliore funzione cognitiva della vista e della memoria, un’ottima funzione dei fotorecettori dell’occhio, un sonno migliore e una capacità inaspettata per l’età di corsa sulla ruota.

In definitiva, la quantità di proteina nel sangue è direttamente collegata all’età dell’animale: più alta nel topo, più a lungo viveva l’animale.

Non sappiamo se questa relazione sia presente anche nell’uomo; dobbiamo anche considerare che il corpo umano possiede diversi sistemi ridondanti per mantenere livelli di NAD adeguati, proprio perché questo “carburante” è molto importante.

Però questo campo merita di essere approfondito ulteriormente.

l’immagine è tratta dall’articolo in questione

Personalmente non posso fare a meno di notare che questi avanzamenti sui meccanismi relativi all’invecchiamento e alla longevità mostrano risultati sorprendenti proprio nei roditori.

Forse fra non molto arriveremo a dire: “sette vite come i ratti!”

[franci_fra3]

Wow, che scoperta

Grazie Paolo per tenerci sempre aggiornati su così tanti argomenti!

[Simo74]

:rotfl:/>...7 vite come i ratti mi piace!!!:rotfl:/>

Grazie Paolo, sempre capace di offrirci curiosità che personalmente, senza queste tue chiare spiegazioni, mi sarebbero incomprensibili!