Le cellule staminali sono cellule che non presentano alcuna differenziazione. Se traduciamo questa formulazione un po' arida e scientifica, riconosciamo il potenziale delle cellule staminali. Dalle cellule staminali possono formarsi nuove cellule, dalla pelle al muscolo alle cellule del fegato. Sono come un coltellino svizzero, dotato di tutto ciò che serve a una nuova cellula. Ed è questo che li rende così unici nel corpo. Un'altra analogia potrebbe essere la carta jolly in un gioco. È possibile utilizzarli in qualsiasi momento.
Le cellule staminali e il loro potenziale sono noti da tempo in medicina. Sono già utilizzati con successo per alcune malattie, come la leucemia. Tuttavia, in questo articolo vi mostreremo anche che esistono diversi tipi di cellule staminali. In età avanzata, sembra che le cellule staminali non riescano più a lavorare con la stessa efficacia di un tempo, motivo per cui la deplezione delle cellule staminali è stata inserita tra i segni distintivi dell'invecchiamento. Vi mostriamo il contesto, vi spieghiamo cosa sono le nicchie di cellule staminali e perché esiste il "turismo delle cellule staminali".
Cellule staminali - meno non è meglio
La diminuzione della capacità di recupero dei tessuti è una delle caratteristiche più evidenti dell'invecchiamento. Vediamo la formazione del sangue (ematopoiesi), che diminuisce con l'età. Ciò comporta una minore produzione di cellule immunitarie in grado di adattarsi alle minacce in continua evoluzione. Gli esperti usano un termine familiare per descrivere questo fenomeno: immunosenescenza. Ciò può provocare anemia o malattie maligne del midollo osseo .
I ricercatori hanno osservato questo "logorio funzionale delle cellule staminali" nei topi più o meno in tutti i punti del corpo in cui si trovano le cellule staminali. Questi includono il prosencefalo, le ossa e le fibre muscolari. Ciò significa che le cellule vecchie o morte non possono più essere adeguatamente sostituite da cellule nuove.
Studi condotti su topi anziani hanno fornito ulteriori indicazioni in questa direzione. Gli scienziati hanno registrato una diminuzione dell'attività del ciclo cellulare nelle cellule staminali ematopoietiche. Ciò è legato all' accumulo di danni al DNA (vedi instabilità genomica) e all' inibizione del ciclo cellulare (vedi senescenza cellulare) da parte della già nota proteina p16INK4a . Anche l' accorciamento dei telomeri (vedi attrito dei telomeri) è una causa importante. Tuttavia, questi sono solo esempi di un quadro molto più ampio di ciò che causa un declino funzionale della popolazione di cellule staminali.
Abbiamo semplicemente troppe poche cellule staminali in età avanzata?
La conclusione ovvia dei risultati degli studi dovrebbe quindi essere: Il numero di cellule staminali diminuisce con l'età. Ma è proprio così?
Non proprio, se si guarda più da vicino alle cellule staminali, il quadro diventa un po' più complicato. Per farlo, bisogna innanzitutto sapere che esistono cellule staminali di diversa potenza. Probabilmente la cellula staminale più potente è quella da cui tutti noi abbiamo avuto origine: Lo zigote (breve nota: uno zigote è la fusione di una cellula uovo con una cellula spermatica)
Nel nostro corpo adulto, le cellule staminali sono organizzate in modo leggermente diverso, soprattutto sotto forma delle cosiddette nicchie di cellule staminali. Sono situati in luoghi diversi, a seconda della necessità. La nostra pelle ha diverse nicchie di cellule staminali, perché è da qui che maturano le nuove cellule. Ma anche i nostri organi, come il fegato, i polmoni e l'intestino, hanno nicchie di cellule staminali. Queste nicchie di cellule staminali sembrano essere particolarmente colpite nella vecchiaia.
Le nicchie delle cellule staminali - il luogo dell'invecchiamento
Prendiamo come esempio la pelle. In giovane età, si dispone di un grande deposito di cellule staminali funzionali nella nicchia. Questi assicurano che la pelle si rinnovi rapidamente. Queste nicchie di cellule staminali svolgono un ruolo speciale nelle lesioni. Ora, non tutte le cellule staminali di questa nicchia sono uguali. Alcuni sono particolarmente operosi e contribuiscono soprattutto al rinnovamento cellulare, mentre altri sono piuttosto fiacchi e contribuiscono poco alla guarigione delle ferite.
Cosa succede con l'età? Sembra che il numero totale di cellule staminali non cambi molto. Tuttavia, le cellule staminali particolarmente laboriose sono sempre più assenti, per cui le prestazioni delle cellule staminali nella loro nicchia stanno diminuendo. Le cellule staminali possono anche cadere in una sorta di senescenza in cui difficilmente possono essere attivate.
Al microscopio sembra che ci siano abbastanza cellule staminali, ma in realtà sono esaurite e non riescono più a mantenere la produzione. Il risultato. Se ci feriamo in età avanzata, le cellule staminali che lavorano sodo sono meno numerose e la ferita impiega molto più tempo a guarire.
Troppe poche cellule staminali: la soluzione più ovvia è troppo semplice
Quindi abbiamo la nostra soluzione. Abbiamo bisogno di un maggior numero di cellule staminali funzionali per poter rinnovare il nostro corpo. Purtroppo non è così semplice. Un'eccessiva attività delle cellule staminali è stata associata a un invecchiamento più rapido. Questa scoperta è stata dimostrata in modo convincente in un esperimento con cellule staminali intestinali di moscerini della frutta (Drosophila). L'aumento della divisione delle cellule staminali ha portato a un invecchiamento precoce.
E quando le cellule si dividono in modo incontrollato, abbiamo un altro nome: cancro
Torniamo a INK4a (vedi senescenza cellulare) e IGF-1 (vedi deregolazione del rilevamento dei nutrienti). Per entrambi i parametri è stato descritto un effetto paradossale nel corso della vita. Un aumento di INK4a porta le cellule ad un arresto del ciclo cellulare - si verifica la senescenza. Una diminuzione dell'IGF-1 nel siero è anche associata a una diminuzione della divisione cellulare. Entrambi i processi avvengono durante il normale invecchiamento, ma con un intento positivo. Riflettono il tentativo del nostro corpo di mantenere l'integrità delle cellule staminali.
Sapevate che nel Segni dell'invecchiamento si parla spesso di radicali liberi dell'ossigeno. I cosiddetti ROS svolgono un duplice ruolo. In giovane età possono essere benefici per noi , mentre un eccesso di ROS può distruggere il nostro DNA e le nostre proteine. I ROS hanno lo stesso effetto sulle cellule staminali. Troppi di questi radicali possono potenzialmente contribuire all'esaurimento delle cellule staminali.
Il nostro organismo cerca di prevenire questo fenomeno soprattutto attraverso la produzione di glutatione . Se volete saperne di più, date un'occhiata al nostro articolo su GlyNAC . Spieghiamo anche perché è meglio non sostituire il glutatione e cosa c'entra l'aminoacido glicina con questo argomento.
GlyNAC è una molecola promettente per quanto riguarda l'energia cellulare e l'età biologica.
FGF2 - un nuovo bersaglio per le cellule staminali impoverite
Nella ricerca di modi per riattivare le cellule staminali a nostro vantaggio, la ricerca si è concentrata sulla proteina FGF2 . Si tratta di un fattore di crescita per le cellule del tessuto connettivo. Se il livello di FGF2 nell'organismo è elevato, questo porta all'esaurimento delle cellule staminali invecchiate e quindi a una riduzione della loro capacità di recupero.
La buona notizia è che la soppressione di questa via di segnalazione previene questa condizione. Si tratta quindi di una possibile strategia terapeutica per combattere l'esaurimento delle cellule staminali.
Come possiamo rafforzare le cellule staminali?
Facciamo un passo indietro rispetto alla ricerca di base e diamo uno sguardo al futuro. Oggi sappiamo che le nostre cellule staminali non sono più così efficienti in età avanzata. Ma da dove viene questo fenomeno? Cosa provoca l'invecchiamento delle nostre cellule staminali?
Una possibile spiegazione è fornita da un esperimento dall'aspetto un po' bizzarro, di cui abbiamo parlato anche nel quinto capitolo. Il segno distintivo dell'invecchiamento. Se si cuciono insieme due topi, uno giovane e sano, l'altro vecchio e malato, si ottiene la cosiddetta parabiosi. È interessante notare che i ricercatori hanno scoperto che le cellule staminali nelle nicchie cellulari del cervello e del fegato dei topi anziani erano significativamente ringiovanite.
Questi risultati possono essere riprodotti anche iniettando nei topi vecchi il sangue di topi giovani, il che suggerisce che non c'è stato uno scambio di cellule staminali, ma piuttosto che esistono segnali molecolari nel sangue dei topi giovani che rendono le cellule staminali nuovamente giovani. Quali, questo rimane il problema.
Lo sapevi? Tali esperimenti di parabiosi suscitano sempre grande scalpore nella stampa (vedi ad es.B. Bryan Johnson autoesperimento in cui si fa dare il plasma del sangue del figlio). Tali azioni sollevano giustamente grandi preoccupazioni etiche. Le trasfusioni di sangue non sono prive di rischi e la "fonte dell'eterna giovinezza" non si trova certo nell'infusione di sangue giovane. Sarà più interessante scoprire quali esatte vie di segnalazione nel sangue giovane sono responsabili del rinnovamento delle cellule staminali. Questo potrebbe essere utilizzato per progettare nuovi metodi terapeutici in futuro.
Non ci sono altri modi?
Per fortuna, il sangue giovane non è l'unica cosa che si può usare per rivitalizzare le vecchie cellule staminali. Lo sport sembra essere un modo comprovato per rendere nuovamente attive le cellule staminali. Inoltre, il digiuno ha migliorato la funzione delle cellule staminali intestinali e muscolari in modelli animali.
L'effetto del digiuno è probabilmente dovuto alla regolazione di varie vie di segnalazione, principalmente IGF-1 e la via mTOR. È stato inoltre dimostrato che i mimetici dell'accelerazione, che agiscono proprio attraverso questo asse molecolare, hanno effetti positivi anche sulle cellule staminali.
Influenzare le cellule staminali con i farmaci
Infine, anche i possibili interventi farmacologici per migliorare la funzione delle cellule staminali erano all'ordine del giorno della ricerca. Gli scienziati erano particolarmente interessati all'inibitore mTOR Rapamicina , una vecchia conoscenza. Questa molecola esercita il suo effetto influenzando laproteostasi e misurando i segnali energetici. Sulla base di questi due meccanismi, alcuni studi hanno dimostrato un miglioramento della funzione delle cellule staminali nella pelle, nel sistema ematopoietico e nell'intestino.
Questi risultati evidenziano ancora una volta il difficile compito di svelare le basi molecolari dell'attività anti-invecchiamento della rapamicina. Inoltre, rende evidente l'interconnessione dei segni dell'invecchiamento.
Oltre alla rapamicina, vale la pena menzionare anche l' inibizione farmacologica della CDC42 . Le cellule umane in fase di senescenza potrebbero così essere ringiovanite. La sovraespressione di CDC42, che è coinvolto tra l'altro nel controllo del ciclo cellulare, è stata rilevata anche in un certo tipo di cancro al polmone.
Terapia con cellule staminali: attenzione alle false promesse
Come abbiamo visto, le cellule staminali sono un potente aiuto nella lotta contro l'invecchiamento. Se riusciamo a scoprire come aiutare questa risorsa naturale a recuperare la sua piena forza, ci si aprono molte nuove possibilità.
Proprio con questa speranza, ci sono (purtroppo) alcune pecore nere che vogliono fare un sacco di soldi con esso. In alcune regioni del mondo, ad es.B. nei Caraibi viene pubblicizzata la terapia con cellule staminali. Dal miglioramento della guarigione delle ferite alla terapia del cancro - le promesse sono spesso grandi, ma la realtà è spesso sconfortante. La FDA, l'autorità americana per i prodotti medicinali, ha persino lanciato un avvertimento ufficiale contro questi casi di frode.
Cellule staminali e invecchiamento: Una questione di tempo, non una questione di mezzi
L'esaurimento delle cellule staminali è una conseguenza intrinseca del danno cellulare legato all'età. Non è sbagliato pensare che questo processo sia una delle principali cause dell'invecchiamento del nostro corpo . In definitiva, praticamente tutte le caratteristiche dell'invecchiamento che abbiamo imparato a conoscere finora portano all'esaurimento delle cellule staminali. Studi recenti forniscono una base promettente per l'ipotesi che il ringiovanimento delle cellule staminali possa invertire l'invecchiamento a livello dell'organismo.
Queste scoperte sono una sorta di base per una macchina del tempo che ci riporti ad essere biologicamente giovani? Anche se l'idea è allettante per alcuni, al momento le prove sono ancora troppo poche. In ogni caso, rispetto agli altri punti di riferimento nel campo della ricerca sulle cellule staminali si stanno facendo ingenti investimenti .
Le terapie con cellule staminali sono onnipresenti da anni e hanno portato a drastici miglioramenti nel trattamento di malattie come la leucemia. Alle cellule staminali è riconosciuto un enorme potenziale anche nel campo della medicina dei trapianti.
È quindi meno una questione di mezzi che una questione di tempo fino a quando i risultati della ricerca sulle cellule staminali saranno trasferiti al tema dell'anti-invecchiamento e dell'healthspan. Forse in futuro non dovremo più preoccuparci di come "ripristinare" se sapremo anche "mantenere".
Il prossimo articolo di questa serie tratta del nono segno distintivo dell'invecchiamento: Modifica della comunicazione intercellulare.
