Ricerca dell'eterna giovinezza, tesina

Introduzione

Si dice che l’uomo sia l’unico animale a morire due volte perché sa di doverlo fare. Sembra che

il tempo scorra come sabbia per ricordarcelo, perché la vita è transitoria e il tempo messo a

disposizione è insufficiente per esaudire tutta la nostra mole di azioni e desideri.

Nel profondo l’uomo sa che il passare del tempo non è altro che l’avvicinamento alla morte, la

quale viene sentita dalla maggior parte come una tragedia, come una perdita da sconfiggere

con tutti i mezzi possibili. Nel momento stesso in cui veniamo al mondo ha infatti inizio un lento

processo di degenerazione, l’invecchiamento, arrestabile solo con la morte.

In fondo non è possibile parlare di longevità senza pensare all’invecchiamento. Questi sono

strettamente collegati, e rappresentano le due facce della stessa medaglia.

Volendo dare una definizione, per longevità s’intende la durata superiore alla media della vita

di un organismo, mentre l’invecchiamento può essere inteso come il progressivo declino della

capacità dell’organismo di mantenere le funzioni biologiche e fisiologiche.

Sebbene la fine della vita sia qualcosa che ci terrorizza ci sprona verso il progresso scientifico e

tecnologico e per questo, spinto dalla paura e dall’ambizione,l’uomo ha sempre cercato di

eternarsi creando infinte tracce di se che sopravvivano alla morte fisica e diano un’ illusione di

immortalità. Queste tracce spaziano dai lifting al procreare per “ingannare il tempo”, dalla

ricerca medica della “pillola dell’immortalità” al “carpe diem”.

Se da una parte il desiderio dell’uomo è di vivere il più a lungo possibile, dall’altra la paura di

un declino psicofisico associato allo scorrere del tempo, a stampo del mito di Titone, è ora più

forte che mai. Titone era fratello minore di Priamo la cui amante, Eos, chiese a Zeus di

conferirgli l’immortalità, dimenticandosi però di chiedergli insieme l’eterna giovinezza.

Omero narra che:

quando però l’odiosa vecchiezza si abbatté su Titone

che non era più in grado di muovere o alzare le membra,

questa parve alla dea la decisione migliore:

lo ricoverò in una stanza, e chiuse le fulgide porte 2

Dal mito di Titone a quello degli

antiossidanti

Domande quali “perché invecchiamo?” e “quali sono i meccanismi dell’invecchiamento?”

hanno per anni ricevuto risposte generiche e distratte mescolate alla convinzione che

l’invecchiamento e poi la morte siano conseguenza inevitabile dell’ostilità dell’ambiente che ci

circonda e dell’effetto ineluttabile del tempo. Ai giorni nostri gli scienziati sono a caccia di

matusalemme “giovanili” da reclutare nei loro studi nella speranza di capire cosa li rende così

resistenti al declino: i loro geni? Quello che mangiano? Il modo in cui vivono? E soprattutto,

potremmo mai in qualche modo imitarli?

Il cambiamento

Nel 1988 in un laboratorio americano venne annunciata una grande scoperta: l’eliminazione di

Caenorhabditis elegans

un solo gene (age-1) dal verme ne provocò un allungamento della vita

del 65%. Undici anni più tardi vennero scoperti geni simili nel topo. Si giunse alla conclusione

che nel patrimonio genetico del verme e del topo siano presenti geni che causano

l’invecchiamento.

Nel giro di 20 anni sono stati identificati decine di questi geni nei lieviti,nei vermi, nelle mosche

e nei topi.

Questi geni sono presenti anche nell’uomo e non c’è ragione di pensare che abbiano una

funzione diversa.

Queste scoperte hanno cambiato radicalmente il nostro modo di guardare l’invecchiamento e

l’allungamento della vita. Innanzitutto mettendo in discussione l’idea che la durata della vita

sia fuori dal nostro controllo, poi cambiando l’idea che si potesse prolungare la durata media

della vita solo sconfiggendo le malattie e migliorando le condizioni di vita.

Era inoltre generalmente accettato che la durata massima della vita nella specie umana (100-

110 anni) non fosse valicabile, oggi invece è lecito domandarsi se e come intervenire per

prolungarla.

L’esistenza dei geni dell’invecchiamento ci dice forse che questo è “scritto” nel DNA di tutti gli

esseri viventi?

Una prima risposta è implicita nella definizione dello stesso gene. La teoria dell’evoluzione

biologica afferma che ogni cambiamento genetico è selezionato solo se migliora la possibilità di

sopravvivenza dell’individuo che lo possiede e se ne aumenta la capacità di lasciare

discendenza. In altre parole i geni contenuti nel nostro DNA giungono a noi nel percorso

dell’evoluzione solo se hanno migliorato la capacità di procreare. Questa teoria ci porta quindi

a pensare che i geni dell’invecchiamento svolgano una funzione importantissima per la specie,

ma quale?

Una prima ipotesi è che l’invecchiamento sia necessario perché porta un vantaggio evolutivo

nella specie, nonostante sia indubbiamente negativo per l’individuo. Alcuni scienziati tra cui

August Weismann, importante seguace di Darwin, suggerirono che l’invecchiamento e la morte

liberassero la popolazione dai vecchi individui, inutili dal punto di vista evoluzionistico in

quanto non possono più riprodursi, sostituendoli con nuovi modelli vigorosi. Questa ipotesi è

improbabile, innanzitutto perché in natura l’invecchiamento è un evento poco frequente in

quanto gli animali muoiono più per cause estrinseche e non hanno “tempo” di invecchiare, poi

perché anche se l’invecchiamento svolgesse una funzione positiva, l‘evoluzione non riuscirebbe

ad operare sui geni che lo causano in quanto questi diventano attivi dopo l’età della

riproduzione e quindi in un momento in cui non c’è possibilità di selezione. Il nostro genoma

oltretutto non è un set di carte fisse dalla nascita: la scienza emergente dell’epigenetica indaga

proprio come l’ambiente può modificare i geni, decidendo quali silenziare e quali accendere.

Apparentemente la teoria dell’evoluzione non rende pienamente conto dell’esistenza dei geni

dell’invecchiamento. Sembrerebbe quindi necessario confutare la teoria dell’evoluzione dei

geni o quella dell’esistenza dei geni dell’invecchiamento, ma questo non è possibile poiché

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entrambe sono state confermate empiricamente. Non ci resta altro che rimodellare le teorie

sulle funzioni degli stessi geni.

Williams formulò la teoria della pleiotropia antagonistica secondo cui i geni dell’invecchiamento

svolgono in realtà funzioni utili per l’individuo giovane e che solo dopo la fine dell’età

riproduttiva diventino “dannosi”, causando l’invecchiamento. In altre parole l’invecchiamento

non è il fine primario dei geni scoperti ma rappresenta un prodotto secondario, una sorta di

prezzo da pagare per un’altra funzione che l’evoluzione ha selezionato per il bene della specie.

Quali sono le funzioni per le quali paghiamo un prezzo così alto?

Un primo esempio riguarda il mantenimento dell’integrità dei tessuti , basato sulla continua

sostituzione delle cellule che hanno terminato il loro ciclo funzionale. Per farlo le cellule madri

dei vari tessuti si dividono continuamente esponendosi al rischio di accumulare danni del DNA

e dare origine ai tumori. Per far fronte a un simile rischio l’evoluzione ha selezionato una

famiglia di geni (oncosoppressori) che,ogni volta che il DNA di una cellula si danneggia,

inducono la morte della cellula stessa. Il protrarsi nel tempo di questo meccanismo porta alla

perdita di cellule nei tessuti e alla riduzione delle loro funzioni, contribuendo all’invecchiamento

dell’individuo. I geni soppressori quindi sono anche “geni dell’invecchiamento”e

l’invecchiamento (o almeno la riduzione dell’integrità dei tessuti) è il prezzo che paghiamo per

difenderci dall’insorgenza di tumori.

Un secondo esempio è rappresentato dai radicali liberi dell’ossigeno. I radicali liberi sono stati e

sono al centro di teorie situate apparentemente agli antipodi. Ho deciso di concentrarmi

sull’evoluzione degli studi che hanno individuato nei “radicali liberi” la “nobile” funzione con

però “sfortunate”conseguenze e che sono stati presi in considerazione, come si può notare dai

dati bibliografici, solo negli ultimi anni. I radicali liberi sono utilizzati dalle cellule come un

meccanismo di difesa, simile, come vedremo, a quello dell’allarme antincendio. Purtroppo però

quando entra in gioco la degenerazione cellulare questi portano a uno stato alterato della

cellula che smaschera la funzione di quelli che prima abbiamo chiamato geni

dell’invecchiamento e che hanno conseguenze negative solo nell’età post riproduttiva.

Uno sguardo ai radicali liberi

Il nostro organismo è un laboratorio chimico e in ogni cellula avvengono costantemente

processi chimici che richiedono energia e ossigeno. Tutte le cellule viventi hanno bisogno di

grandi quantità di ossigeno per produrre l'energia necessaria al loro funzionamento. Nei

processi di ossidazione per generare energia vitale si formano i ROS (Reactive oxygen species):

i radicali liberi . Il radicale libero è un Atomo o aggruppamento di atomi originato dalla rottura

di una molecola in corrispondenza di un legame di valenza formato da una coppia di elettroni,

uno solo dei quali resta su ognuno dei due frammenti della molecola (scissione omolitica).

L'elettrone, che risulta così non appaiato, conferisce al gruppo atomico a cui appartiene

spiccata reattività (e, conseguentemente, vita molto breve) e questo comporta reazioni

indesiderate e spesso lesive per le cellule. Essi innescano una serie di reazioni a catena, che

tendono a produrre altri radicali liberi o superossidi altamente reattivi, causando la

degenerazione cellulare denominata "danno ossidativo", che si verifica principalmente

all'interno dei mitocondri. Il mitocondrio è l’organello intracellulare responsabile della

conversione dell’energia proveniente dagli alimenti in una forma adatta ad alimentare i

processi cellulari. Durante questo processo, fisiologicamente si vengono a creare modeste

quantità di radicali liberi in grado di rompere i legami chimici di proteine, membrane e DNA,

portando a prodotti non più correttamente funzionanti o addirittura inutilizzabili da parte della

cellula. L’ambiente cellulare interno però, in condizioni normali, risulta protetto da notevoli

quantità di sostanze antiossidanti fabbricate fisiologicamente in maniera diretta dalla cellula

stessa. Quando l’equilibrio tra radicali liberi e antiossidanti si interrompe per il sopraggiungere

di condizioni quali l’utilizzo di alcuni tipi di farmaci, radiazioni come le UV e particelle

inquinanti, la cellula precipita in uno stato di stress ossidativo, condizione che vede un

proliferare di danneggiamenti delle strutture cellulari ad opera dei radicali liberi non più

tamponati. I danni di queste autoaggressioni devono essere prontamente riparati, altrimenti

possono compromettere la struttura della cellula stessa e il suo funzionamento.

L’evoluzione della teoria… 4

L’idea che i radicali liberi possono causare l’invecchiamento ha le sue radici negli anni ‘50 del

‘900, quando Denham Harman, che aveva una buona formazione nella chimica dei radicali

liberi dell’industria petrolifera, suggerì che questi frammenti di ossigeno e azoto reattivi

potessero anche attaccare molecole biologiche d’importanza critica come il DNA e le proteine.

Benché i radicali liberi non fossero mai stati associati all’invecchiamento a Harman apparve

sensato che ne fossero i responsabili.

In primo luogo sapeva che le radiazioni ionizzanti emesse dai raggi X e dalle bombe radioattive

stimolano la produzione di radicali liberi nel corpo e studi dell’epoca dimostravano che diete

ricche di antiossidanti modificavano gli effetti nocivi delle radiazioni. Per di più i radicali liberi

erano normali sottoprodotti della respirazione e del metabolismo e si accumulano

nell’organismo con il passare del tempo. Harman quindi pensò che, poiché sia il danno cellulare

sia i livelli di radicali liberi aumentano con l’età , era probabile che i radicali liberi causassero il