L’evoluzione delle teorie sull’invecchiamento nella medicina della longevità

Negli ultimi decenni, gli scienziati hanno proposto diverse teorie per spiegare il processo di invecchiamento. Con la crescita della nostra conoscenza della biologia e dei campi correlati, abbiamo abbandonato o modificato alcune di queste teorie per adattarle alle nostre conoscenze attuali. Tuttavia, alcune di queste teorie obsolete esercitano ancora una notevole influenza sul pubblico e alimentano un’industria multimiliardaria. In questo articolo esplorerò alcune di queste teorie superate, evidenziando in alcuni casi ciò che è ancora rilevante, ciò che è impreciso e come si sono evolute. In un prossimo articolo approfondirò le attuali teorie sull’invecchiamento, note come “Hallmarks of Aging” o “Tratti distintivi dell’invecchiamento”.

representation of aging process and stages of aging with matches being increasingly left to burn out.

Teorie dell’invecchiamento superate

Tra le teorie dell’invecchiamento ormai superate vi sono:

  1. Teoria dell’invecchiamento basata sui radicali liberi
  2. Teoria dell’invecchiamento per usura
  3. Teoria dell’invecchiamento programmato
  4. Teoria dell’accumulo di errori/catastrofe dell’invecchiamento
  5. Teoria neuroendocrina dell’invecchiamento
  6. Teoria immunologica dell’invecchiamento
  7. Teoria dell’invecchiamento basato sul cross-linking
  8. Teoria del ritmo di vita dell’invecchiamento
  9. Teoria del limite di Hayflick dell’invecchiamento
  10. Teoria dell’accorciamento dei telomeri nell’invecchiamento.
  11. Teoria del “soma” usa e getta dell’invecchiamento

Vale la pena notare che nel campo della medicina della longevità ci siamo evoluti dal tentativo di individuare la singola ragione per cui invecchiamo, come la teoria dell’invecchiamento dei radicali liberi, all’indagine delle molteplici cause e fattori che alla fine risultano nell’invecchiamento. Per un aiuto sul gergo tecnico utilizzato in questo articolo, consultare il glossario.

Teoria dell’invecchiamento basata sui radicali liberi

La teoria dell’invecchiamento basata sui radicali liberi è stata sviluppata dal professor Harman negli anni Cinquanta, in un periodo in cui il ruolo dei radicali liberi nell’organismo umano non era ancora compreso e le conoscenze e gli strumenti disponibili erano limitati. Questa teoria proponeva che le cellule producono metaboliti e alcuni di questi sottoprodotti sono radicali liberi tossici. Anche se disponiamo di difese antiossidanti per combattere i radicali liberi, alcuni possono superare le nostre difese e danneggiare le proteine, il DNA e gli organelli all’interno delle cellule, come i mitocondri.

Vent’anni dopo, l’attenzione si è spostata sui mitocondri, dove viene prodotto il 90% dei radicali liberi all’interno della cellula, e sui danni alla sua struttura e al DNA mitocondriale. Sebbene i radicali liberi causino danni, come il danno al DNA, la perossidazione lipidica, l’ossidazione delle proteine e il danno alla membrana cellulare, i ricercatori non hanno riscontrato benefici quando hanno studiato l’integrazione di antiossidanti in vari modelli. In effetti, alcuni casi di integrazione di antiossidanti non solo non sono riusciti a prevenire le malattie o a ritardare la morte, ma hanno addirittura portato al cancro o alla morte prematura. In altri esperimenti, i ricercatori hanno cercato di aumentare i danni dei radicali liberi e le mutazioni del DNA, senza però ottenere un’accelerazione dell’invecchiamento.

Nel XXI secolo stiamo finalmente comprendendo che i radicali liberi non sono solo una molecola dannosa, ma sono fondamentali per la segnalazione cellulare e fanno parte della risposta immunitaria delle cellule contro le infezioni, oltre che per innescare processi rigenerativi o modulare il flusso sanguigno.

Quando l’equilibrio tra specie reattive dell’ossigeno (ROS, alias radicali liberi) e difese antiossidanti si altera, possiamo subire un danno ossidativo quando prevalgono i radicali liberi, ma anche un danno riduttivo quando è presente un eccesso di antiossidanti. Questo porta a diversi cambiamenti negativi, come l’ossidazione del mtDNA e il danneggiamento dei componenti cellulari, che sono alcuni dei molti fattori che giocano un ruolo nel processo di invecchiamento e contribuiscono ai segni distintivi dell’invecchiamento e allo sviluppo di malattie degenerative.

È importante capire che molti scienziati sostengono che l’integrazione di antiossidanti, nel migliore dei casi, non è utile e, nel peggiore, è dannosa per la nostra longevità e salute. A differenza delle aziende che vendono miliardi di dollari di antiossidanti ogni anno, non è consigliabile integrare a caso dosi elevate di antiossidanti, a meno che non sia indicato per qualche motivo. Sebbene ci sia ancora molto da imparare sui radicali liberi, sugli antiossidanti e sull’invecchiamento, è chiaro che la teoria dell’invecchiamento basata sui radicali liberi è ormai superata e che dobbiamo guardare al quadro generale delle molteplici cause dell’invecchiamento.

Teoria dell’usura e dell’invecchiamento

La teoria dell’usura sostiene che le cellule e gli esseri viventi, come le macchine, si usurano e che i danni causati da radiazioni, incidenti, malattie, tossine e sostanze nocive si accumulano nel tempo fino a quando l’organismo non è più in grado di funzionare.

Questa teoria è ovviamente respinta per molte ragioni, tra cui la consapevolezza che il nostro corpo ha capacità rigenerative, ma quando fu proposta originariamente da Wiesmann, biologo tedesco, nel 1882, era una teoria ragionevole.

Teoria dell’invecchiamento programmato

La teoria dell’invecchiamento programmato suggerisce che gli orologi biologici influenzano l’invecchiamento regolando l’espressione dei geni responsabili della manutenzione, della riparazione e delle risposte di difesa. Secondo questa teoria, l’invecchiamento offre un vantaggio evolutivo: accelera il ricambio generazionale della specie promuovendo il cambiamento evolutivo.

Teoria dell’accumulo di mutazioni

La teoria dell’accumulo delle mutazioni, proposta da Medawar all’inizio degli anni Cinquanta, suggerisce che le mutazioni genetiche dannose che si esprimono solo più tardi nella vita, dopo la finestra riproduttiva, avrebbero scarsa influenza sulla selezione naturale. Di conseguenza, queste mutazioni verrebbero trasmesse alle generazioni future. Al contrario, le mutazioni che si manifestano nelle prime fasi della vita possono avere un impatto sulla fertilità e sulla sopravvivenza e, se non sono utili alla selezione naturale, verrebbero eliminate. Secondo questa teoria, l’accumulo di queste mutazioni nel tempo dà luogo al processo di invecchiamento che conosciamo.

Teoria della catastrofe (da accumulo di errori) dell’invecchiamento

La teoria dell’accumulo di errori dell’invecchiamento, elaborata da Orgel negli anni ’60, propone che gli errori nella traduzione delle proteine dovuti a mutazioni, che si verificano durante il processo di replicazione del DNA, possano accumularsi nel tempo e causare un aumento degli errori nella sintesi proteica. Questo accumulo di errori raggiunge alla fine un punto di svolta, noto come “soglia di errore”, oltre il quale la capacità della cellula di mantenere le sue normali funzioni e di riparare il DNA danneggiato viene sopraffatta, portando alla morte cellulare e infine all’invecchiamento dell’organismo. La teoria era supportata dal fatto che la mortalità aumenta con l’avanzare dell’età, ma con ulteriori studi non è stata trovata alcuna prova di un aumento degli errori di traduzione delle proteine legato all’età.

Teoria neuroendocrina dell’invecchiamento

La teoria neuroendocrina dell’invecchiamento propone che con l’avanzare dell’età si verifichino cambiamenti nella produzione e nella regolazione di vari ormoni, tra cui l’ormone della crescita, il cortisolo e gli ormoni sessuali, che possono contribuire al declino delle funzioni fisiche e cognitive legato all’età. Questi cambiamenti possono essere influenzati da vari fattori, come quelli genetici e ambientali, e possono essere esacerbati da fattori legati allo stile di vita, come lo stress, una dieta scorretta e la mancanza di esercizio fisico. La teoria neuroendocrina dell’invecchiamento è ancora un’area di ricerca attiva e c’è un continuo dibattito sui meccanismi specifici coinvolti e sulla misura in cui contribuiscono al processo di invecchiamento.

Teoria immunologica dell’invecchiamento

La teoria immunologica dell’invecchiamento propone che il declino del sistema immunitario sia uno dei principali fattori che contribuiscono al processo di invecchiamento. Questa teoria propone che, con l’avanzare dell’età, il nostro sistema immunitario diventi meno efficace nel riconoscere e combattere gli invasori estranei come batteri, virus e cellule tumorali, con conseguente aumento della suscettibilità alle infezioni e alle malattie. Il declino della funzione immunitaria è dovuto a una combinazione di fattori, tra cui i cambiamenti nel timo, responsabile della produzione di cellule T, e la diminuzione della produzione di anticorpi da parte dei linfociti B. La teoria immunologica dell’invecchiamento suggerisce anche che l’infiammazione cronica (inflammaging), che è una caratteristica comune dell’invecchiamento, può contribuire alla disfunzione immunitaria e accelerare il processo di invecchiamento.

Teoria del cross-linking dell’invecchiamento

La teoria del crosslinking propone che l’invecchiamento avvenga a causa dell’accumulo di legami chimici irreversibili, detti crosslink, che si formano tra le proteine e le altre molecole dell’organismo. Questi legami incrociati possono causare rigidità e diminuzione dell’elasticità dei tessuti, con conseguenti problemi ai vasi sanguigni, alle articolazioni e ad altri organi. Normalmente le proteine danneggiate vengono eliminate da enzimi noti come proteasi, ma i legami incrociati possono rendere questo processo difficile o impossibile, portando all’accumulo di proteine disfunzionali nel tempo, con conseguente invecchiamento e cambiamenti legati all’età nel nostro corpo. Uno dei modi principali in cui avviene il cross-linking è la glicazione, ovvero l’attaccamento di una molecola di zucchero a una proteina, che produce molecole note come AGE o Advanced Glycation Endproducts, che si attaccano a loro volta alle proteine vicine in modo permanente e ne fanno perdere la funzione.

Il cross-linking delle proteine è uno dei molti fattori che attualmente si ritiene contribuiscano all’invecchiamento.

Teoria del ritmo di vita dell’invecchiamento

La teoria del ritmo di vita dell’invecchiamento è una delle teorie più antiche: gli antichi filosofi ritenevano che avessimo una quantità limitata di sostanza vitale e che, quando questa si esaurisce, si muore. Questa teoria propone che il nostro tasso metabolico determini la velocità con cui invecchiamo e che abbiamo a disposizione un numero limitato di battiti cardiaci, predeterminato in base alla quantità di sostanza vitale. Nel XX secolo, questa teoria ha trovato sostegno nella teoria dell’invecchiamento basata sui radicali liberi, poiché un tasso metabolico più elevato comporta una maggiore quantità di radicali liberi. La teoria era supportata anche dal fatto che alcuni animali, come la tartaruga gigante, vivono più di 100 anni con un metabolismo molto basso, o che studiando i rettili si è scoperto che più alta è la temperatura ambientale, più alto è il metabolismo e più breve è la loro vita. Tuttavia, esperimenti successivi hanno contraddetto questa teoria, che è stata a lungo respinta. Malgrado ciò, esistono ancora studi che indagano la relazione tra invecchiamento e tasso metabolico.

Teoria del limite di Hayflick sull’invecchiamento

La teoria dell’invecchiamento di Hayflick, nota anche come limite di Hayflick, propone che le cellule possano dividersi solo un certo numero di volte prima di smettere di dividersi ed entrare in uno stato di senescenza o morte cellulare programmata. È stata proposta per la prima volta dal dottor Hayflick nel 1961, il quale ha scoperto che le cellule umane possono dividersi solo circa 50 volte, dopodiché smettono di farlo.

Teoria dell’accorciamento dei telomeri nell’invecchiamento.

La teoria dell’accorciamento dei telomeri suggerisce che i telomeri, i cappucci protettivi alla fine dei cromosomi, svolgono un ruolo nel processo di invecchiamento. I telomeri si accorciano a ogni divisione cellulare e, quando diventano troppo corti, le cellule non possono più dividersi e diventano senescenti o muoiono. Questo può portare a disfunzioni dei tessuti e contribuire al processo di invecchiamento.

I telomeri fungono da zona cuscinetto per proteggere le regioni codificanti dei cromosomi dal rischio di perdersi durante la replicazione e, quando si accorciano troppo, l’informazione genetica può andare perduta. Si è ipotizzato che riattivando l’enzima telomerasi, responsabile della replicazione delle regioni telomeriche del DNA cromosomico, una cellula possa diventare immortale.

La teoria dell’accorciamento dei telomeri è stata sostenuta da studi condotti su vari organismi, compreso l’uomo, ed è considerata una delle principali cause dell’invecchiamento cellulare. Tuttavia, recenti ricerche hanno suggerito che l’accorciamento dei telomeri probabilmente non è l’unico fattore in gioco nell’invecchiamento cellulare e che anche altri meccanismi, come la senescenza cellulare e i cambiamenti epigenetici, possono contribuire al processo di invecchiamento.

Teoria del soma usa e getta

La teoria del soma usa e getta è una delle teorie evolutive dell’invecchiamento e mette in relazione la longevità con la riproduzione.

È stata proposta da Kirkwood negli anni ’70 e suggerisce che gli organismi devono bilanciare la loro energia tra la riproduzione e i processi di manutenzione e riparazione necessari per le cellule del corpo (note come soma). Se le risorse vengono investite nella riproduzione, si verificherà un accumulo di mutazioni e danni cellulari, con conseguente riduzione della durata della vita. Se invece si evita di riprodursi fino a tarda età, l’organismo può concentrarsi sul mantenimento della salute e sull’aumento della durata della vita. Questa teoria è supportata da diversi fatti. Per esempio, le specie che hanno un gran numero di predatori, come i topi, possono morire a causa dei predatori prima di essere in grado di riprodursi se investono nel loro soma. Tuttavia, investendo nella riproduzione, anche se non vengono uccisi da un predatore, vivono una vita breve. Al contrario, gli esseri umani, senza predatori naturali, possono investire nel soma e riprodursi più tardi nella vita senza alcuno svantaggio evolutivo.

Fonti

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