La disfunzione mitocondriale è un punto centrale nella ricerca sull’invecchiamento. Spesso definite come “centrali energetiche delle cellule”, la forza e l’efficienza dei nostri mitocondri diminuiscono con l’età. Come se non bastasse, i mitocondri vecchi non possono più essere degradati correttamente e intasano le cellule, finché queste non perdono la loro funzione. Molte delle vie metaboliche associate all’età avvengono nei mitocondri o li coinvolgono. Un esempio sarebbe il NAD.
Qui ti mostriamo cosa succede nei nostri mitocondri, come l’età influisce sui nostri organelli cellulari e cosa possiamo fare per invertire possibilmente questo “Hallmark of Aging”.
I mitocondri – un piccolo capolavoro della natura
I mitocondri si trovano in numero variabile nelle cellule del corpo e costituiscono una delle molte strutture che contribuiscono al corretto funzionamento cellulare. Le cellule muscolari, le cellule sensoriali o le cellule uovo sono cellule con un grande fabbisogno energetico. Di conseguenza, in queste cellule si trovano anche mitocondri in numero superiore alla media. In una cellula del muscolo cardiaco la loro quota in volume raggiunge addirittura l’eccezionale valore del 36%. Questo è già un chiaro indizio della grande importanza di questi organelli cellulari.
Le centrali energetiche dell’organismo presentano una caratteristica speciale: possiedono un proprio DNA, il cosiddetto mtDNA (dall’inglese mitochondrial DNA), che galleggia in forma ad anello all’interno del mitocondrio.Una riproduzione autonoma non è però possibile. Soltanto 37 geni comprende il genoma mitocondriale in noi esseri umani. Per confronto: il DNA nel nucleo cellulare contiene le informazioni per 20000-25000 geni.
Lo sapevi? A differenza del nostro DNA nei nuclei cellulari, il mtDNA si trova non protetto nel citoplasma dei mitocondri. Questo lo rende particolarmente vulnerabile allo stress ossidativo. Un effetto protettivo è esercitato dal nostro glutatione e dagli antiossidanti, che troviamo soprattutto nelle sostanze vegetali secondarie .
Catena respiratoria, produzione di energia e NAD+
Com’è noto, nel mitocondrio viene prodotta e messa a disposizione energia.Questo processo si chiama respirazione cellulare e avviene tramite la catena respiratoria – un’interazione di 5 complessi proteici che formano una catena di trasporto degli elettroni. Gli elettroni (particelle cariche negativamente) svolgono quindi un ruolo importante nel processo di produzione di energia. All’inizio della catena respiratoria si trova la molecola NADH, che, nel contesto della produzione di energia, può cedere due elettroni. In questo modo, alla fine si forma ATP e il “prodotto di scarto” NAD+. NAD+ non è altro che la molecola NADH, solo con un protone (particella carica positivamente) e due elettroni in meno.
In poche parole: La produzione di energia nelle nostre cellule consiste nello scindere gli elettroni contenuti nel cibo. In questo processo viene poi rilasciata energia. Alti livelli di NAD+ significano ora che molto NADH viene convertito in ATP, quindi la cellula è in grado di produrre molta energia. Questo è un buon segno. NAD+ attiva di conseguenza sirtuine, un gruppo di geni associati alla longevità. Maggiori dettagli in seguito.
Lo sapevi? Con l’età i livelli di NAD diminuiscono. Questo può esserez.B. facilmente determinato con un test del NAD . Le ragioni sono molteplici, da una produzione ridotta a una degradazione aumentata. Abbiamo riassunto per te la presentazione dettagliata della ricerca attuale nel nostro articolo panoramico “Che cos’è il NAD”.
regeNAD è un complesso formulato in modo innovativo per aumentare i livelli di NAD, con luteolina e apigenina.
Radicali liberi – specie reattive dell’ossigeno (ROS)
Una teoria selezionata dell’invecchiamento suggerisce che la progressiva disfunzione mitocondriale che si verifica con l’età porta a un aumento della produzione di radicali liberi (= specie reattive dell’ossigeno, ROS dall’inglese reactive oxygen species). Ciò danneggia ulteriormente i mitocondri e porta quindi a un danno cellulare generale. Gli antiossidanti sono quindi di interesse.
Numerosi studi supportano questa correlazione, ma negli ultimi anni ci sono stati risultati di ricerca sempre più controversi a riguardo. Ad esempio, livelli elevati di radicali liberi hanno potuto prolungare la durata della vita di lieviti e nematodi. Inoltre, le manipolazioni genetiche che causavano danni ossidativi non acceleravano l’invecchiamento nei topi. Neppure le manipolazioni che miglioravano i meccanismi di protezione antiossidante prolungavano la durata della vita dei topi.
Parallelamente, la ricerca di base ha fornito solide prove per il ruolo dei radicali liberi nell’ innesco di segnali di divisione e sopravvivenza cellulare in risposta allo stress. Alla luce di questi e di molti altri risultati sorprendenti, la teoria è stata messa in discussione – si è resa necessaria una rivalutazione. Analogamente al percorso di segnalazione IGF-1 si è riusciti anche in questo caso a armonizzare, sotto un unico tetto, i risultati apparentemente contraddittori.
Di conseguenza i ROS sono un segnale di sopravvivenza indotto dallo stress per compensare il deterioramento associato all’invecchiamento. Il numero di radicali liberi quindi aumenta per garantire la sopravvivenza delle cellule. Almeno finché non tradiscono il loro scopo originario e, a causa del massiccio aumento, peggiorano piuttosto che alleviare i danni legati all’età. Si potrebbe riassumere anche in un altro modo:
Abbiamo bisogno dei ROS, possono agire come partner di allenamento per le nostre cellule. Ma se diventano troppi, danneggiano le nostre cellule.
Disfunzione mitocondriale e biogenesi
L’invecchiamento dovuto alla disfunzione mitocondriale non è però mediato solo dai radicali liberi (ROS). Tra una serie di altri fattori, ne analizziamo alcuni più da vicino. Come per molti processi nel corpo, anche in questo caso la famiglia genica delle sirtuine è di grande importanza. SIRT1 modula la biogenesi attraverso una proteina chiamata PGC-1α. Questa proteina è il “master regulator” della biogenesi mitocondriale e un collegamento diretto tra stimoli fisiologici esterni (come ad esempio l’esercizio fisico) e la regolazione del mitocondrio.
A questo proposito, un esempio un po’ più concreto : se i bambini piccoli praticano sport in cui sono richieste prestazioni di resistenza, allora le fibre muscolari veloci (per gli sprint) vengono riprogrammate in fibre muscolari lente (per la resistenza). Queste fibre muscolari hanno moltissimi mitocondri per garantire un apporto energetico duraturo.
La quantità di mitocondri è determinata da PGC-1α – un livello elevato assicura un aumento della produzione di mitocondri. Una certa distribuzione di base delle fibre muscolari è tuttavia geneticamente determinata. La parte più piccola e variabile viene però guidata dalle esigenze fisiche tramite PGC-1α. I genitori possono quindi determinare indirettamente, attraverso la scelta dello sport, lo sviluppo muscolare dei loro figli.
Lo sapevi? Mentre lo sport può aumentare i livelli di PGC-1α, le infiammazioni fanno sì che PGC-1α diminuisca. Tipicamente, nei processi infiammatori nel corpo viene attivato il Nf-kB e questo può avere un effetto direttamente negativo su PGC-1α. Qui si vede ancora una volta che i diversi Hallmarks of Aging interagiscono tra loro ed è difficile separarli gli uni dagli altri. Inflammaging, il decimo hallmark, contribuisce quindi direttamente alla disfunzione mitocondriale.
Tornando alle vie della longevità. SIRT1 controlla inoltre la rimozione dei mitocondri danneggiati tramite autofagia, una sorta di servizio di raccolta dei rifiuti nel corpo. SIRT3 prende di mira enzimi coinvolti nel metabolismo energetico e inoltre è in grado di controllare direttamente la velocità di produzione dei radicali liberi.
Da una prospettiva dall’alto, questi risultati supportano l’ipotesi che le sirtuine fungano da una sorta di sensori metabolici per influenzare la funzione dei mitocondri e proteggere dalle malattie legate all’età.Poiché i mitocondri possiedono un proprio piccolo genoma, le relative mutazioni nel materiale genetico compromettono naturalmente anche la funzionalità.
Dalla teoria alla pratica
Per il momento, tanto sui meccanismi molecolari nella struttura mitocondriale. Che cosa ci apportano ora queste conoscenze per la nostra vita quotidiana? Gli studi hanno dimostrato, che l’allenamento di resistenza e il digiuno intermittente migliorano la salute, poiché possono evitare degenerazioni mitocondriali. Ciò si basa, da un lato, sull’ autofagia, che può essere potentemente innescata sia dal digiuno che dall’allenamento di resistenza. Dall’altro, attraverso diverse forme di digiuno vengono attivati ulteriori percorsi di longevità, come le sirtuine.
Mitormesi – piccoli stimoli, grande effetto?
Questo termine dal suono un po’ misterioso è composto da mitocondrio e ormesi . Secondo il concetto di ormesi lievi trattamenti tossici innescano reazioni compensatorie vantaggiose. Le reazioni compensatorie superano la semplice riparazione del danno iniziale e portano così a un miglioramento della fitness cellulare rispetto allo stato precedente al danno.
Questa ipotesi risale nelle sue origini a Paracelso e quindi al XVI secolo. Nel corso del tempo questa concezione è stata confermata sperimentalmente e resa utilizzabile in medicina per sostanze come digitalis (insufficienza cardiaca), colchicina (gotta) o oppiacei (dolore).
Una serie di linee di ricerca sull’invecchiamento si è concentrata anche su questo concetto. Sebbene una grave disfunzione mitocondriale provochi malattia, solo lievi alterazioni potrebbero prolungare la durata della vita, a causa di una risposta ormetica. Esistono prove scientifiche a sostegno dell’idea che la metformina e resveratrolo siano lievi veleni mitocondriali che inducono uno stato energetico basso e aumentano così i livelli di AMP. Conosciamo già la conseguenza dalla trattazione sulla misurazione dei nutrienti deregolata: l’AMPK viene attivata e di conseguenza l’invecchiamento rallenta.
La metformina ha prolungato la vita dei nematodi e dei topi in alcuni studi.In condizioni nutrizionali normali, il resveratrolo non è stato in grado di prolungare la durata della vita dei topi, ma esistono risultati di studi significativi che dimostrano che protegge dai danni metabolici e migliora la funzione mitocondriale attraverso l’aumento di PGC-1α. L’osservazione che la sovraespressione di PGC-1α prolunga la durata della vita dei moscerini della frutta fornisce un’ulteriore prova del ruolo di questa proteina nella longevità.
Riepilogo delle vie di segnalazione legate ai mitocondri e all’invecchiamento. A mitormesi, PGC1a e ai radicali liberi viene attribuita una funzione protettiva.
Conclusione – come si possono rafforzare i mitocondri?
I mitocondri non sono solo le centrali energetiche della cellula, ma anche potenziali fonti di invecchiamento sano.La funzione, o meglio la non-funzione, ha un’influenza profonda sul processo di invecchiamento.
Gli studi mostrano in modo abbastanza chiaro che attraverso lo sport z.B si possono rafforzare i mitocondri . L’allenamento di resistenza e di forza, anche fino in età avanzata, costituisce la base. Inoltre, dobbiamo proteggere i mitocondri dallo stress ossidativo eccessivo assumendo un’alimentazione ricca di sostanze vegetali secondarie. Il resveratrolo, ad esempio, ha dimostrato di avere un effetto positivo sui mitocondri.
La salute dei mitocondri è sempre strettamente legata al livello di NAD. Poiché questi diminuiscono con l’età, può avere senso integrare i precursori, come ad esempio quelli contenuti in regeNAD . L’ultimo aspetto, per rafforzare i nostri mitocondri, è garantire che lo “smaltimento” dei mitocondri vecchi funzioni senza intoppi. La autofagia (macro-) alterata rappresenta però un proprio hallmark of aging, motivo per cui approfondiremo questo aspetto in un altro articolo.
In conclusione, si può dire che i mitocondri sono un aspetto affascinante della ricerca sull’invecchiamento. L’obiettivo per il futuro è scoprire ancora di più sul perché i mitocondri con l’età non siano più così performanti e come possiamo invertire questo processo. I primi passi sono già stati compiuti.
Per gli amanti delle polveri e delle capsule - il Trans-Resveratrolo di MoleQlar è per tutti.
Nel prossimo articolo di questa serie si parlerà del settimo segno dell’invecchiamento: senescenza cellulare.
