I cambiamenti cellulari casuali giocano un ruolo vitale nella longevità al di là della genetica e dell'ambiente

Un nuovo modello di invecchiamento tiene conto non solo della genetica e delle esposizioni ambientali, ma anche dei piccoli cambiamenti che si verificano casualmente a livello cellulare.

Il professore universitario Caleb Finch ha introdotto il "fenotipo tripartito dell'invecchiamento" come un nuovo modello concettuale che affronta il motivo per cui la durata della vita varia così tanto, anche tra gemelli identici umani che condividono gli stessi geni. Solo circa il 10-35% della longevità può essere ricondotto a geni ereditati dai nostri genitori, Finch menzionato.

Finch è l'autore del documento che introduce il modello con uno dei suoi ex studenti laureati, Amin Haghani, che ha ricevuto il suo dottorato di ricerca in Biologia dell'invecchiamento presso la USC Leonard Davis School nel 2020 ed è ora ricercatore post-dottorato presso l'UCLA. Nell'articolo, propongono che l'ereditarietà limitata dei modelli di invecchiamento e della longevità negli esseri umani sia un risultato delle interazioni gene-ambiente, insieme a stocastico, o possibilità, variazioni nelle cellule del corpo. Questi cambiamenti casuali possono includere cambiamenti cellulari che si verificano durante lo sviluppo, danno molecolare che si verifica più tardi nella vita, e altro ancora.

Volevamo introdurre una mappa concettuale e una nuova terminologia che motivassero una comprensione più completa di quali siano i limiti dei determinanti genetici nell'invecchiamento, quanto sia importante considerare la varianza genetica in relazione all'ambiente, e includere questo nuovo dominio di variazioni stocastiche, che è molto ben riconosciuto da diversi campi. Non è stato davvero inserito in un contesto formale in cui si possa discutere il pacchetto completo, ed è quello che spero che il nostro articolo ottenga."

Caleb Finch, ARCO/William F. Kieschnick Cattedra di Neurobiologia dell'invecchiamento presso la USC Leonard Davis School

Espansione sull'esosoma

Il nuovo modello è una naturale estensione dell'idea di exposoma, che è stato proposto per la prima volta dall'epidemiologo del cancro Christopher Paul Wild nel 2005 per attirare l'attenzione sulla necessità di maggiori dati sull'esposizione nel corso della vita agli agenti cancerogeni ambientali. Il concetto di exposome illustra come fattori esterni, che vanno dall'inquinamento atmosferico e dallo stato socioeconomico alla dieta individuale e ai modelli di esercizio fisico, interagire con endogeno, o interno, fattori come il microbioma del corpo e i depositi di grasso.

L'exposoma è ora un modello mainstream, eclissando le precedenti caratterizzazioni dei fattori ambientali in quanto influenzano il rischio "uno per uno". Finch ha precedentemente ampliato il concetto di esosoma con l'introduzione dell'esosoma del morbo di Alzheimer. Il gero-esosoma ora considera come i geni e l'ambiente interagiscono nel corso della vita per modellare il modo in cui invecchiamo.

Il nuovo modello illustra che le variazioni cellula per cellula nell'espressione genica, variazioni che si verificano durante lo sviluppo, mutazioni casuali, e i cambiamenti epigenetici - "disattivare" o "attivare" i geni - dovrebbero essere esplicitamente considerati al di fuori della tradizionale ricerca genetica o ambientale sull'invecchiamento, disse Finch. Lo studio più dettagliato di questi processi casuali è stato reso possibile da tecniche di ricerca all'avanguardia, compreso lo studio della trascrizione genica all'interno di singole cellule e il sequenziamento di ChIP, che può illustrare come le singole proteine ​​interagiscono con il DNA.

Effetti del caso sulla salute

Nella carta, Finch e Haghani hanno discusso diversi esempi di come i rischi di malattie legate all'età siano scarsamente previsti dal solo DNA ma siano fortemente influenzati dalle esposizioni ambientali, nonché dal tempo e dalla durata dell'esposizione, anche durante lo sviluppo o nel corso di decenni.

Un esempio ben noto di un gene associato ad un aumento del rischio di Alzheimer è l'ApoE-4; però, avere il gene ApoE-4 non significa definitivamente che qualcuno avrà l'Alzheimer. Studi sia sui topi che sull'uomo hanno rivelato che l'ApoE-4 e i gruppi di geni correlati interagiscono con esposizioni come l'inquinamento atmosferico o il fumo di sigaretta per influenzare il rischio, e i malati di Alzheimer mostrano anche differenze nella loro epigenetica rispetto agli individui senza la malattia.

Ha aggiunto che l'idea dell'esposizione ambientale può estendersi più lontano di quanto molte persone si aspettano. L'esposizione alla malattia precoce nella vita può influenzare i rischi per la salute più tardi nella vita e attraverso le generazioni.

"L'ambiente a cui siamo esposti risale alle nostre nonne perché l'uovo da cui provenivamo era nelle ovaie di nostra madre al momento della sua nascita, " ha spiegato. "Quindi questo significa, nel mio caso, perché mia nonna è nata nel 1878, Potrei benissimo portare con me alcune tracce dell'ambiente ottocentesco, che includeva un'esposizione molto maggiore alle malattie infettive perché non c'erano antibiotici".

Finch ha detto che spera che il modello più completo su come i geni, ambiente, e le variazioni casuali nel tempo interagiscono per influenzare l'invecchiamento inducono una nuova discussione su ciò che il campo in rapido sviluppo della medicina di precisione deve prendere in considerazione per promuovere un invecchiamento sano.

"Penso che ci sarà un riconoscimento molto maggiore nella comprensione dei modelli individuali di invecchiamento, " ha detto. "Possiamo definirlo solo fino a un certo punto conoscendo i rischi genetici; dobbiamo avere una comprensione più completa delle esposizioni vitali, ambienti e stili di vita di un individuo per avere una migliore comprensione del rischio genetico per particolari malattie".

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