Perché si invecchia? Il ruolo del Dna e dell’ambiente nella durata della vita

SAN BENEDETTO DEL TRONTO – Creme antirughe, alimenti ricchi di polifenoli, dieta ipocalorica ed esercizio fisico. Sono i tipici accorgimenti che mantengono la pelle tonica e luminosa. Sebbene sfruttino principi diversi, infatti, cosmetici, cibi e ginnastica hanno lo stesso effetto sul corpo: il rallentamento dell’invecchiamento cellulare.

L’invecchiamento cellulare è tipico delle singole cellule, che con il passare degli anni si replicano, vengono danneggiate, diventano senescenti e infine muoiono; a livello macroscopico, questo processo provoca tutti i sintomi della vecchiaia, dalle rughe alla demenza senile. Un meccanismo lento, ma inesorabile, che si può in parte ritardare ma in nessun modo bloccare. Almeno fino ad oggi.

Al momento sono in corso numerosissimi studi per comprendere al meglio i meccanismi molecolari della senescenza; alcuni laboratori, in questo modo, cercano dei nuovi principi attivi per unguenti, altri hanno l’obiettivo di allungare sempre più l’aspettativa di vita, fino a creare animali virtualmente immortali.

Perché le cellule invecchiano? Ancora non si conoscono tutte le cause di questo fenomeno; diversi processi sono stati scoperti, altri ipotizzati, altri ancora potrebbero venire alla luce in un prossimo futuro. Si sa per certo, però, che uno dei fattori principali è l’accorciamento dei telomeri.

Per spiegare cos’è un telomero, occorre figurarsi la struttura a doppia elica del DNA; srotolando l’elica, si ottengono due filamenti singoli. Ad una delle due estremità terminali di ciascun filamento sono presenti tre basi: Timina, Adenina e Guanina, che formano la sequenza TTAGGG. Questa sequenza non è un gene, quindi non codifica nulla; il suo scopo è solo ripetersi molte volte, circa 2500 nelle cellule umane, disponendo le varie copie a formare una catenella. Ebbene, questa catena è il telomero, ed è fondamentale per proteggere il DNA durante la replicazione cellulare.

Il meccanismo di duplicazione del DNA, infatti, non è perfetto, e ad ogni ciclo replicativo lascia scoperta una piccola porzione di genoma, proprio quella che termina in un telomero. Questa sequenza viene persa, perciò ogni volta che la cellula si divide il genoma si accorcia leggermente; i telomeri impediscono che in questa fase siano tagliati geni importanti, ma dopo molte divisioni si consumano e spariscono totalmente. Allora, la cellula comincia a perdere DNA utile, entrando nella cosiddetta “fase di senescenza”; proprio come nell’uomo, la cellula senescente diventa instabile, malata, e in breve tempo muore.

Diversi tipi cellulari si replicano a velocità differenti, perciò la lunghezza dei telomeri è adattata per sopportare più o meno duplicazioni. Le cellule più “stressate” da questo punto di vista sono quelle dell’epidermide: un essere umano cambia completamente pelle una volta al mese, il numero di divisioni effettuate nel corso della vita è semplicemente impressionante.

Anche se dotate di telomeri molto lunghi, le cellule epidermiche non potrebbero mai sopportare un simile ritmo senza un espediente in più. Il problema è risolto dall’enzima telomerasi, uno speciale complesso di proteine e RNA che ripristina i telomeri ad ogni ciclo; così, le estremità non si accorciano mai, e la cellula non invecchia.

In teoria, la telomerasi renderebbe le cellule immortali; ciò è vero solo in parte: l’epidermide si rinnova talmente tanto che alla fine si accumulano comunque errori e mutazioni dannose sul DNA; non vengono più prodotti collagene ed elastina che sostengono il tessuto, la pelle si secca, raggrinzisce, forma le rughe. Le moderne creme di bellezza cercano di supplire proprio a queste carenze; l’acido glicolico, la vitamina A, l’acido ialuronico, sono principi che penetrano nell’epidermide e ne favoriscono la rigenerazione cellulare, l’idratazione e l’elasticità. La pelle però è poco permeabile agli agenti esterni, quindi qualunque prodotto topico ha un effetto blando e parziale. Per un trattamento veramente ringiovanente, occorre inventare un prodotto che arrivi molto più in profondità.

Tornando alla telomerasi, l’enzima ha suscitato molto interesse in biologi e genetisti; tutte le cellule del corpo posseggono il gene che la produce, ma questo è bloccato e non può essere trascritto. Si è pensato che, attivando forzatamente il gene, si potrebbe ottenere un individuo incapace di invecchiare. Un esperimento condotto su topi transgenici sembra aver dato dei primi risultati incoraggianti, ma non mancano i dubbi: la telomerasi è la ragione per cui le cellule cancerose si dividono senza fine, attivare l’enzima potrebbe aumentare sensibilmente il rischio di tumori nell’uomo.

La telomerasi, però, può attivarsi spontaneamente in determinate situazioni: se il corpo è sottoposto a stress e tensione prolungata, le cellule ne soffrono; l’enzima quindi allunga i telomeri per far fronte agli eventuali danni, in modo che il tessuto non invecchi precocemente.

Una spettacolare conferma di questo studio si è avuta dal DNA di Scott Kelly, astronauta americano, dopo una permanenza di un anno sulla Stazione Spaziale. Tra il 2015 ed il 2016, il corpo di Kelly ha interpretato l’assenza di gravità e la scomoda vita in orbita come fattori di stress, attivando i meccanismi difensivi. Il risultato è stato un prolungamento dei telomeri e l’attivazione di alcuni geni; le cellule invece non sono state danneggiate, perché la situazione di stress non era reale. I telomeri, però, sono subito tornati alle dimensioni originali dopo il ritorno sulla Terra. A meno di non passare tutta la vita nello spazio, dunque, sembra che la possibilità di vivere più a lungo sia ancora lontana.

Oltretutto, l’accorciamento dei telomeri non è l’unico fattore di invecchiamento cellulare. I tessuti sono danneggiati anche da sostanze tossiche, fumo, e dai radicali liberi dell’ossigeno, che vengono naturalmente prodotti durante la formazione di ATP, la principale riserva energetica dell’organismo.

I radicali più comuni sono il superossido (O2-), il perossido di idrogeno (H2O2) e l’ossidrile (OH-); tutti e tre derivano dall’ossigeno O2, e sono estremamente reattivi. Quando si trovano nel corpo, se non vengono subito bloccati da specifici enzimi, tendono a danneggiare tutte le strutture della cellula, comportandosi come dei gas velenosi. L’organismo possiede le opportune difese per evitare danni, ma se i radicali liberi aumentano troppo, per esempio in una situazione di forte stress, il rischio è più alto. In questo caso si raccomanda una dieta ricca di antiossidanti, contenuti in particolare in frutta e verdura.

Ma c’è anche chi non risente affatto di questi fattori. Lo squalo della Groenlandia (Somniosus microcephalus), per esempio, è il vertebrato più longevo del mondo: studi recenti hanno stabilito che può vivere quasi 400 anni, pur non avendo, in apparenza, nessun enzima speciale. La lunga vita è una caratteristica condivisa anche da altre specie che popolano i freddissimi mari del nord, come la balena artica e la vongola oceanica; quest’ultima detiene un record assoluto, in quanto ne è stato pescato un esemplare di ben 507 anni!

Come sia possibile arrivare a età così venerande è tuttora un mistero, molti ricercatori stanno lavorando per conoscere meglio questi incredibili “animali a lunga conservazione”. In fondo, vivendo in un immenso frigorifero naturale, non è detto che il principio sia poi tanto diverso.

All’estremo opposto, esistono forme di vita che invece risentono moltissimo del deterioramento dei tessuti: il moscerino della frutta, la Drosophila melanogaster, è uno degli animali dal ciclo vitale più breve; vive da due a quattro settimane, e in questo lasso di tempo mostra evidenti segni di invecchiamento cellulare. Proprio per questa particolarità, è molto usato per studiare il fenomeno. Si ritiene che le cellule siano fortemente danneggiate soprattutto dai radicali liberi dell’ossigeno; è stato anche dimostrato che i moscerini vivono più a lungo se si limita la quantità di calorie che ingeriscono, e l’aspettativa di vita raddoppia abbassando la temperatura da 25 a 18°C.

Studi recenti hanno scoperto una particolare conformazione del DNA di Drosophila, che lo espone molto di più agli agenti dannosi rispetto al genoma degli altri animali. Questa potrebbe essere la ragione per cui le cellule entrano in senescenza così rapidamente.

La vita media di un italiano, per ora, è di circa 84 anni. Un buon risultato, destinato con ogni probabilità a crescere ancora. Forse, con i progressi della ricerca, un giorno gli esseri umani potranno vivere quanto uno squalo della Groenlandia, o una vongola oceanica. Chi vivrà, vedrà.