Biochimica clinica

Concetti generali: antiossidanti

Cominciamo il corso dicendo che non possiamo fare nessuna affermazione riguardo ad un argomento se prima non possediamo delle misurazioni. Fino al 1900 l’aspettativa di vita era di 48-50 anni. Da quell’anno in poi l’aspettativa di vita è aumentata notevolmente. Per il 2050 ci aspettiamo una vita media di 110 anni. Oltre alla durata media della vita dobbiamo tener conto della aspettativa massima di vita (maximum lifespan) che non si è modificata più di tanto col tempo ed è rimasta più o meno la stessa con il passare degli anni (il record attuale di maximum lifespan è di 122 anni). Oggi ci sono centenari che non sono diversi da quelli che ci saranno fra 100 anni.

Dal 1900 ad oggi ci sono stati una serie di eventi che hanno contribuito a favorire una vita più longeva:

• Nel 1930 c’è stato un balzo dell’aspettativa di vita dai 50 ai 60, grazie alla scoperta degli antibiotici e la conseguente rivoluzione nella Medicina, nella Sanità e nel contrastare le malattie infettive di natura batterica, quindi è stata eliminata una causa passiva di mortalità.
• Nel dopoguerra l’alimentazione della popolazione è nettamente migliorata, aumentando ulteriormente l’aspettativa di vita.
• Nel 1950 circa sono migliorate le condizioni igieniche quindi è stata eliminata un’altra causa passiva di morte.

Grazie alla rimozione di molte cause passive di morte, la vita media si è alzata di trent’anni in un tempo relativamente breve rispetto alla storia dell’uomo. Più cause passive di morte eliminiamo, più la durata vitale si estende. Oggi l’aspettativa di vita è di 84-85 anni per la donna e 81-82 per l’uomo. La donna vive di più degli uomini grazie agli estrogeni, dei quali è ricca, che sono i più potenti antiossidanti posseduti dal nostro organismo.

Negli anni ’50 il rapporto tra il numero degli anziani e il numero degli adolescenti era di 1:7 (cioè per ogni anziano erano presenti 7 adolescenti). Nel 2050 invece per ogni adolescente ci saranno due anziani. Il numero degli anziani aumenterà da 8 milioni a 16 milioni nei prossimi 30 anni. In futuro a causa dell’aumento della popolazione si avrà anche un aumento del numero dei malati. Si è calcolato che in America nel 2050 si spenderanno molti più soldi per la cura dei malati di Alzheimer, tanti da eguagliare quelli che oggi vengono spesi per mantenere in piedi il sistema sanitario. L’anti-aging medicine punta a prevenire le malattie come l’Alzheimer, creando una popolazione anziana ma in salute. Grazie ad essa in futuro si potrebbero risparmiare moltissimi soldi, che invece verrebbero spesi per il trattamento dei pazienti affetti da tale patologia.

Oggi una buona parte della medicina si occupa delle influenze dell’ambiente sul nostro organismo. Di fatti si studiano gli effetti dei pesticidi e degli alimenti sul corpo. Molti fattori nell’infanzia (dieta, contatto con pesticidi ecc.) hanno forti influenze nella vita futura. Addirittura anche fenomeni che avvengono a livello intrauterino sono in grado di influenzare lo sviluppo a distanza di molti anni. Persino l’alimentazione della gestante legata al periodo dell’anno può influire sul futuro sviluppo del nascituro.

La dieta determina numerose patologie e caratteristiche, quali ipertensione, ipotensione, obesità o diabete. Genetica ed alimentazione hanno un reciproco impatto molto profondo. Lo sviluppo di una patologia non è determinata tanto dal genoma, quanto dal proteoma, ossia l’espressione del genoma che si adatta alle condizioni esterne. I geni devono funzionare in maniera armoniosa altrimenti non c’è vita. Oggi si pensa che tante malattie siano la conseguenza di qualcosa avvenuto in periodo intrauterino o neonatale. Successivamente subentra un lungo periodo di latenza, che dopo molti anni sfocia in malattie come il Parkinson, l’autismo, l’Alzheimer.

Polifenoli

I polifenoli costituiscono una famiglia di circa 5000 molecole organiche naturali, semi-naturali o sintetiche largamente presenti nel regno vegetale. Sono caratterizzati, come indica il nome, dalla presenza di molteplici gruppi fenolici (cioè gruppi OH) associati in strutture più o meno complesse generalmente di alto peso molecolare. I gruppi OH sono in grado di interagire con i radicali liberi e di neutralizzarli. La struttura di base dei polifenoli è costituita dall’estradiolo, che privato del gruppo OH diventa testosterone.

L’aromatasi è un enzima che viene indotto con lo stress, con l’alcol e col fumo. Esso aggiunge il gruppo ossidrile al testosterone, facendolo ridiventare estradiolo. Per questo motivo i ragazzi in cui l’aromatasi si sviluppa precocemente hanno problemi di impotenza (per carenza di testosterone), mentre a cinquant’anni causa la famosa andropausa, con disfunzioni legate alla mancanza di testosterone.

L’estrogeno è un forte antiossidante che rende le donne più longeve degli uomini. Oltre agli ormoni estrogenici le donne posseggono anche un DNA mitocondriale che l’uomo non ha (infatti il DNA mitocondriale viene ereditato dalla madre) che è molto importante in gerontologia. La qualità della vita e la longevità è scritta nei geni che derivano dalla mamma, dunque dalle donne che possiedono i geni della longevità.

Esempi di polifenoli

• Resveratrolo: contenuto nel vino. È grazie ad esso che questa bevanda acquisisce le sue proprietà benefiche, se assunto nelle quantità giuste.
• Idrossitirosolo: contenuto nell’olio di oliva.
• Curcumino: contenuto nella curcuma. Molto usato nella cucina orientale: riduce il rischio di Alzheimer e cancro al colon. Il curcumino è contenuto anche nel curry (che è costituito da un mix di varie spezie, tra cui la curcuma).
• Acido caffeico: contenuto nel cioccolato.
• Acido rosmarinico: contenuto nel rosmarino.
• Licopene: contenuto nel pomodoro. È formato da due unità di acido ferulico. Durante la cottura del pomodoro il licopene si rompe, liberando l’acido ferulico, che è 8 volte più antiossidante della molecola integra.

Ricordiamo che i polifenoli vengono prodotti dalle piante. Il melograno è ricco di polifenoli.

L’aspettativa di vita ha anche effetti socioeconomici, perché con l’aumento della durata vitale media ogni cittadino, lavorando, versa dei contributi allo stato, che poi riprenderà con la pensione. Più il pensionato vive, meno capitale può essere investito in altre forme di stato sociale. Questa situazione era tollerabile quando l’aspettativa di vita era 60 anni, ma con una vita media di 80 anni il rapporto si sbilancia. Maggiore è il numero dei pensionati, poi, maggiore diventa il denaro nella sanità necessario per curare malattie tipiche dell’età avanzata, come l’Alzheimer, il Parkinson. Oggi negli Stati Uniti si sa che quanto viene stanziato adesso per la sanità fra 30 anni serviranno solamente per curare i malati di Alzheimer.

Un concetto molto importante espresso dal professore è che la medicina deve “aggiungere vita agli anni, e non anni alla vita”. Investendo nella sanità, nella scienza e nella medicina sarà possibile rendere produttive le persone e aggiungere “vita agli anni”. Al giorno d’oggi si punta sempre più alla medicina personalizzata ed alla medicina della longevità. L’idea centrale è che esistono dei geni fondamentali, sensibili allo stile di vita, che se stimolati possono fare la differenza in termini di quantità di vita, chiamati vitageni dal professore, che rappresentano una classe di geni redox sensibili (cioè sensibili alle condizioni di stress ossidativo della cellula).

Studiare l’anti-aging medicine è una priorità ai nostri tempi. Tuttavia per poter compiere degli studi abbiamo bisogno di modelli da studiare (perché non possiamo affermare niente se non misuriamo). Un ottimo modello di studio dell’anti-aging medicine sono i centenari: vivono 30 anni di più rispetto ai non centenari, si ammalano molto di meno e muoiono in pochi giorni.

In Tanzania sono stati trovati ratti che vivono intorno ai 37-38 anni (chiamati mole rats), dieci volte in più rispetto alla media delle cavie normali da laboratorio (2-3 anni). Un ratto di 28 mesi corrisponde ad un uomo di 90 anni, dunque un ratto di 37 anni corrisponde ad un uomo di 800 anni. Questi ratti particolari non sviluppano quasi mai cancro e non sviluppano beta-amiloide, causa di Alzheimer (quindi sono in grado di resistere sia a malattie neurodegenerative che a malattie tumorali). Si è scoperto che la longevità di questi animali è dovuta alla presenza di un sistema di stabilità del proteoma molto efficiente. Questi ratti possono essere usati come modello di studio della longevità.

Gli Elefanti, l’uomo, i pappagalli, i pipistrelli e le tartarughe sono esempi di animali estremamente longevi rispetto alla loro taglia, vivono molto di più rispetto alle altre specie. Sarebbe interessante capire a cosa è dovuta questa longevità.

È molto importante sottolineare il concetto di fedeltà molecolare in biologia. L’invecchiamento è inteso oggi come la perdita della fedeltà molecolare, ed è causato dalla perdita dei meccanismi di riparazione e gli enzimi riparativi per la formazione delle proteine. Più fedele è la proteina al progetto originale, più sarà efficiente nel suo lavoro. È come fare la fotocopia della fotocopia in eterno, ad un certo punto l’informazione della copia non è più fedele all’originale, e non si comprende più.

Il destino finale di una cellula che presenta molecole che hanno perso la fedeltà molecolare è ovviamente l’apoptosi. Se quest’ultima avviene nella sostanza nera del S.N. avremo la comparsa del morbo di Parkinson, se avviene nelle aree colinergiche si presenterà l’Alzheimer, sul talamo causa l’Huntington, se avviene nelle corna anteriori del midollo spinale si presenterà la sclerosi laterale amiotrofica (SLA). Se sfavorissimo l’apoptosi cureremmo queste malattie, ma se la favorissimo cureremmo il cancro, perché nel cancro vengono a mancare proprio i meccanismi di morte cellulare.

Diagnosi precoce e proteoma

La diagnosi di Alzheimer e di molte altre malattie neuro-degenerative viene effettuata quando sono già presenti dei sintomi, ovvero quando la degenerazione neuronale è ad uno stadio già abbastanza avanzato. Con gli studi sul proteoma invece è possibile andare a diagnosticare la malattia precocemente, andando ad analizzare quelle che sono le proteine che causano la malattia. Se dall’analisi proteomica il soggetto risulta sensibile ad una malattia neuro-degenerativa il medico può consigliare uno stile di vita idoneo a far comparire i sintomi della patologia nel periodo più tardivo possibile.

Grazie allo studio del proteoma è possibile diagnosticare molte malattie precocemente, analizzando quelle che sono le proteine mutate. È addirittura possibile creare dei farmaci personalizzati in base alla struttura proteica che risulta mal funzionante.