Il tuo DNA potrebbe predire di più su di te rispetto al tuo aspetto. Secondo la teoria genetica dell’invecchiamento, i tuoi geni (così come le mutazioni in quei geni) sono responsabili di quanto a lungo vivrai. Ecco cosa dovresti sapere sui geni e sulla longevità, e dove la genetica si inserisce tra le varie teorie sull’invecchiamento.
Indice
Teoria genetica dell’invecchiamento
La teoria genetica dell’invecchiamento afferma che la durata della vita è in gran parte determinata dai geni che ereditiamo. Secondo la teoria, la nostra longevità è determinata principalmente al momento del concepimento e dipende in gran parte dai nostri genitori e dai loro geni.
La base di questa teoria è che i segmenti di DNA che si trovano alla fine dei cromosomi, chiamati telomeri , determinano la durata massima della vita di una cellula. I telomeri sono pezzi di DNA “spazzatura” alla fine dei cromosomi che diventano più corti ogni volta che una cellula si divide. Questi telomeri diventano sempre più corti e alla fine le cellule non possono dividersi senza perdere pezzi importanti di DNA.
Prima di addentrarci nei principi di come la genetica influenza l’invecchiamento e negli argomenti a favore e contro questa teoria, è utile discutere brevemente le categorie primarie delle teorie sull’invecchiamento e alcune delle teorie specifiche in queste categorie. Al momento, non esiste una teoria o una categoria di teorie che possa spiegare tutto ciò che osserviamo nel processo di invecchiamento.
Teorie dell’invecchiamento
Esistono due categorie principali di teorie sull’invecchiamento che differiscono fondamentalmente in ciò che può essere definito lo “scopo” dell’invecchiamento. Nella prima categoria, l’invecchiamento è essenzialmente un incidente; un accumulo di danni e usura del corpo che alla fine porta alla morte. Al contrario, le teorie sull’invecchiamento programmato vedono l’invecchiamento come un processo intenzionale, controllato in un modo che può essere paragonato ad altre fasi della vita come la pubertà.
Le teorie degli errori includono diverse teorie separate tra cui:
- Teoria dell’usura e dell’invecchiamento
- Tasso di vita teoria dell’invecchiamento
- Teoria del cross-linking proteico dell’invecchiamento
- Teoria dei radicali liberi dell’invecchiamento
- Teoria della mutazione somatica dell’invecchiamento
Le teorie programmate sull’invecchiamento vengono inoltre suddivise in diverse categorie in base al metodo con cui i nostri corpi sono programmati per invecchiare e morire.
- Longevità programmata – La longevità programmata sostiene che la vita è determinata dall’accensione e dallo spegnimento sequenziali dei geni.
- Teoria endocrina dell’invecchiamento
- Teoria immunologica dell’invecchiamento
Esiste una sovrapposizione significativa tra queste teorie e persino tra le categorie di teorie sull’invecchiamento.
Geni e funzioni corporee
Prima di discutere i concetti chiave relativi all’invecchiamento e alla genetica, rivediamo cos’è il nostro DNA e alcuni dei modi fondamentali in cui i geni influenzano la nostra durata di vita.
I nostri geni sono contenuti nel nostro DNA , che è presente nel nucleo (area interna) di ogni cellula del nostro corpo. (C’è anche DNA mitocondriale presente negli organelli chiamati mitocondri che sono presenti nel citoplasma della cellula.) Ognuno di noi ha 46 cromosomi che compongono il nostro DNA, 23 dei quali provengono dalle nostre madri e 23 dai nostri padri. Di questi, 44 sono autosomi e due sono i cromosomi sessuali, che determinano se saremo maschi o femmine. (Il DNA mitocondriale, al contrario, trasporta molte meno informazioni genetiche e viene ricevuto solo dalle nostre madri.)
All’interno di questi cromosomi si trovano i nostri geni, il nostro progetto genetico responsabile del trasporto delle informazioni per ogni processo che avrà luogo nelle nostre cellule. I nostri geni possono essere immaginati come una serie di lettere che compongono parole e frasi di istruzioni. Queste parole e frasi codificano la produzione di proteine che controllano ogni processo cellulare.
Se uno qualsiasi di questi geni viene danneggiato, ad esempio, da una mutazione che altera la serie di “lettere e parole” nelle istruzioni, potrebbe essere prodotta una proteina anomala, che a sua volta, svolge una funzione difettosa. Se si verifica una mutazione nelle proteine che regolano la crescita di una cellula, potrebbe verificarsi il cancro. Se questi geni vengono mutati dalla nascita, potrebbero verificarsi varie sindromi ereditarie. Ad esempio, la fibrosi cistica è una condizione in cui un bambino eredita due geni mutati che controllano una proteina che regola i canali responsabili del movimento del cloruro attraverso le cellule nelle ghiandole sudoripare, nelle ghiandole digestive e altro ancora. Il risultato di questa singola mutazione determina un ispessimento del muco prodotto da queste ghiandole e i problemi risultanti che sono associati a questa condizione.
Come i geni influenzano la durata della vita
Non serve uno studio elaborato per stabilire che i nostri geni svolgono almeno un ruolo nella longevità. Le persone i cui genitori e antenati hanno vissuto più a lungo, tendono a vivere più a lungo e viceversa. Allo stesso tempo, sappiamo che la genetica da sola non è l’unica causa dell’invecchiamento. Gli studi che esaminano gemelli identici rivelano che c’è chiaramente qualcos’altro in corso; gemelli identici che hanno geni identici non vivono sempre lo stesso numero di anni.
Alcuni geni sono benefici e aumentano la longevità. Ad esempio, il gene che aiuta una persona a metabolizzare il colesterolo ridurrebbe il rischio di una persona di malattie cardiache.
Alcune mutazioni genetiche sono ereditarie e possono accorciare la durata della vita. Tuttavia, le mutazioni possono verificarsi anche dopo la nascita, poiché l’esposizione a tossine, radicali liberi e radiazioni può causare cambiamenti genetici. (Le mutazioni genetiche acquisite dopo la nascita sono chiamate mutazioni genetiche acquisite o somatiche.) La maggior parte delle mutazioni non sono dannose per te e alcune possono persino essere benefiche. Questo perché le mutazioni genetiche creano diversità genetica, che mantiene sane le popolazioni. Altre mutazioni, chiamate mutazioni silenti, non hanno alcun effetto sul corpo.
Alcuni geni, quando mutati, sono dannosi, come quelli che aumentano il rischio di cancro. Molte persone hanno familiarità con le mutazioni BRCA1 e BRCA2 che predispongono al cancro al seno. Questi geni sono chiamati geni oncosoppressori che codificano per proteine che controllano la riparazione del DNA danneggiato (o l’eliminazione della cellula con DNA danneggiato se la riparazione non è possibile).
Diverse malattie e condizioni correlate a mutazioni genetiche ereditarie possono avere un impatto diretto sulla durata della vita. Tra queste, la fibrosi cistica, l’anemia falciforme, la malattia di Tay-Sachs e la malattia di Huntington, per citarne alcune.
Concetti chiave nella teoria genetica dell’invecchiamento
I concetti chiave della genetica e dell’invecchiamento includono diversi concetti e idee importanti, che vanno dall’accorciamento dei telomeri alle teorie sul ruolo delle cellule staminali nell’invecchiamento.
Telomeri
Alla fine di ognuno dei nostri cromosomi si trova un pezzo di DNA “spazzatura” chiamato telomero. I telomeri non codificano per nessuna proteina ma sembrano avere una funzione protettiva, impedendo alle estremità del DNA di attaccarsi ad altri pezzi di DNA o di formare un cerchio. Ogni volta che una cellula si divide, un po’ più di telomero viene tagliato via. Alla fine, non rimane più niente di questo DNA spazzatura e un ulteriore taglio può danneggiare i cromosomi e i geni, così che la cellula muore.
In generale, la cellula media è in grado di dividersi 50 volte prima che il telomero sia esaurito (il limite di Hayflick). Le cellule cancerose hanno trovato un modo per non rimuovere, e talvolta persino aggiungere, una sezione del telomero. Inoltre, alcune cellule come i globuli bianchi non subiscono questo processo di accorciamento del telomero. Sembra che mentre i geni in tutte le nostre cellule hanno la parola in codice per l’enzima telomerasi che inibisce l’accorciamento del telomero e forse ne provoca persino l’allungamento, il gene è solo “attivato” o “espresso”, come dicono i genetisti, in cellule come i globuli bianchi e le cellule cancerose. Gli scienziati hanno teorizzato che se questa telomerasi potesse in qualche modo essere attivata in altre cellule (ma non così tanto da far impazzire la loro crescita come nelle cellule cancerose), il nostro limite di età potrebbe essere ampliato.
Studi hanno dimostrato che alcune condizioni croniche, come l’ipertensione, sono associate a una minore attività della telomerasi, mentre una dieta sana e l’esercizio fisico sono associati a telomeri più lunghi. Anche il sovrappeso è associato a telomeri più corti.
Geni della longevità
I geni della longevità sono geni specifici associati alla longevità. Due geni direttamente associati alla longevità sono SIRT1 (sirtuina 1) e SIRT2. Gli scienziati che hanno esaminato un gruppo di oltre 800 persone di età pari o superiore a 100 anni hanno trovato tre differenze significative nei geni associati all’invecchiamento.
Senescenza cellulare
La senescenza cellulare si riferisce al processo mediante il quale le cellule decadono nel tempo. Ciò può essere correlato all’accorciamento dei telomeri o al processo di apoptosi (o suicidio cellulare) in cui le cellule vecchie o danneggiate vengono rimosse.
Cellule staminali
Le cellule staminali pluripotenti sono cellule immature che hanno il potenziale per diventare qualsiasi tipo di cellula nel corpo. Si teorizza che l’invecchiamento possa essere correlato all’esaurimento delle cellule staminali o alla perdita della capacità delle cellule staminali di differenziarsi o maturare in diversi tipi di cellule. È importante notare che questa teoria si riferisce alle cellule staminali adulte, non alle cellule staminali embrionali. A differenza delle cellule staminali embrionali, le cellule staminali adulte non possono maturare in nessun tipo di cellula, ma solo in un certo numero di tipi di cellule. La maggior parte delle cellule nel nostro corpo è differenziata, o completamente matura, e le cellule staminali sono solo un piccolo numero di cellule presenti nel corpo.
Un esempio di un tipo di tessuto in cui la rigenerazione è possibile con questo metodo è il fegato. Questo è in contrasto con il tessuto cerebrale che di solito non ha questo potenziale rigenerativo. Ora ci sono prove che le cellule staminali stesse possono essere influenzate dal processo di invecchiamento, ma queste teorie sono simili alla questione dell’uovo e della gallina. Non è certo che l’invecchiamento avvenga a causa di cambiamenti nelle cellule staminali, o se invece i cambiamenti nelle cellule staminali siano dovuti al processo di invecchiamento.
Epigenetica
L’epigenetica si riferisce all’espressione dei geni. In altre parole, un gene può essere presente ma può essere attivato o disattivato. Sappiamo che ci sono alcuni geni nel corpo che sono attivati solo per un certo periodo di tempo. Il campo dell’epigenetica sta anche aiutando gli scienziati a capire come i fattori ambientali possono funzionare entro i limiti della genetica per proteggere o predisporre alla malattia.
Tre principali teorie genetiche dell’invecchiamento
Come notato sopra, c’è una quantità significativa di prove che esaminano l’importanza dei geni nella sopravvivenza prevista. Quando si esaminano le teorie genetiche, queste vengono suddivise in tre scuole di pensiero primarie.
- La prima teoria sostiene che l’invecchiamento è legato a mutazioni che incidono sulla sopravvivenza a lungo termine e che è legato all’accumulo di mutazioni genetiche che non vengono riparate.
- Un’altra teoria sostiene che l’invecchiamento sia legato agli effetti tardivi di alcuni geni e viene definita antagonismo pleiotropico.
- Un’altra teoria, suggerita basandosi sulla sopravvivenza degli opossum, è che un ambiente che presenta pochi pericoli che interferiscono con l’aspettativa di vita si tradurrebbe in un aumento di membri con mutazioni che rallentano il processo di invecchiamento.
Prove a sostegno della teoria
Esistono diverse prove che supportano, almeno in parte, la teoria genetica dell’invecchiamento.
Forse la prova più forte a sostegno della teoria genetica sono le notevoli differenze specie-specifiche nella sopravvivenza massima, con alcune specie (come le farfalle) che hanno una durata di vita molto breve, mentre altre, come gli elefanti e le balene, sono simili alla nostra. All’interno di una singola specie, la sopravvivenza è simile, ma può essere molto diversa tra due specie che sono altrimenti simili per dimensioni.
Gli studi sui gemelli supportano anche una componente genetica, poiché i gemelli identici (monozigoti) sono molto più simili in termini di aspettativa di vita rispetto ai gemelli non identici o dizigoti. Valutare gemelli identici cresciuti insieme e confrontarli con gemelli identici cresciuti separatamente può aiutare a distinguere fattori comportamentali come la dieta e altre abitudini di vita come causa delle tendenze familiari in termini di longevità.
Ulteriori prove su larga scala sono state trovate esaminando l’effetto delle mutazioni genetiche in altri animali. In alcuni vermi e in alcuni topi, una singola mutazione genetica può prolungare la sopravvivenza di oltre il 50 percento.
Inoltre, stiamo trovando prove di alcuni dei meccanismi specifici coinvolti nella teoria genetica. Le misurazioni dirette della lunghezza dei telomeri hanno dimostrato che i telomeri sono vulnerabili a fattori genetici che possono accelerare il tasso di invecchiamento.
Prove contro le teorie genetiche dell’invecchiamento
Uno degli argomenti più forti contro una teoria genetica dell’invecchiamento o una “durata di vita programmata” deriva da una prospettiva evolutiva. Perché dovrebbe esserci una durata di vita specifica oltre la riproduzione? In altre parole, quale “scopo” c’è per la vita dopo che una persona si è riprodotta ed è vissuta abbastanza a lungo da crescere la propria prole fino all’età adulta?
È anche chiaro da ciò che sappiamo sullo stile di vita e sulle malattie che ci sono molti altri fattori nell’invecchiamento. I gemelli identici possono avere durate di vita molto diverse a seconda delle loro esposizioni, dei loro fattori di stile di vita (come il fumo) e dei modelli di attività fisica.
La conclusione
Si stima che i geni possano spiegare al massimo il 35 percento della durata della vita, ma c’è ancora molto che non capiamo sull’invecchiamento rispetto a ciò che capiamo. Nel complesso, è probabile che l’invecchiamento sia un processo multifattoriale, il che significa che è probabilmente una combinazione di diverse teorie. È anche importante notare che le teorie discusse qui non si escludono a vicenda. Il concetto di epigenetica, o se un gene presente sia o meno “espresso”, può confondere ulteriormente la nostra comprensione.
Oltre alla genetica, ci sono altri fattori determinanti dell’invecchiamento, come i nostri comportamenti, le esposizioni e la semplice fortuna. Non sei spacciato se i tuoi familiari tendono a morire giovani e non puoi ignorare la tua salute anche se i tuoi familiari tendono a vivere a lungo.
Cosa puoi fare per ridurre l’invecchiamento “genetico” delle tue cellule?
Ci insegnano a seguire una dieta sana e a essere attivi e questi fattori dello stile di vita sono probabilmente altrettanto importanti, indipendentemente da quanto la nostra genetica sia coinvolta nell’invecchiamento. Le stesse pratiche che sembrano mantenere sani gli organi e i tessuti del nostro corpo possono anche mantenere sani i nostri geni e cromosomi.
Indipendentemente dalle cause specifiche dell’invecchiamento, può fare la differenza:
- Esercizio fisico – Gli studi hanno dimostrato che l’attività fisica non solo aiuta il cuore e i polmoni a funzionare bene, ma allunga anche i telomeri.
- Segui una dieta sana – Una dieta ricca di frutta e verdura è associata a una maggiore attività della telomerasi (in effetti, un minore accorciamento dei telomeri nelle cellule). Una dieta ricca di acidi grassi omega-3 è associata a telomeri più lunghi, ma una dieta ricca di acidi grassi omega-6 è l’opposto e associata a telomeri più corti. Inoltre, l’assunzione di bibite gassate è associata a telomeri più corti. Il resveratrolo, l’ingrediente responsabile dell’eccitazione nel bere vino rosso (ma presente anche nel succo d’uva rosso analcolico) sembra attivare la proteina della longevità SIRT
- Ridurre lo stress
- Evitare agenti cancerogeni
- Mantenere un peso sano – Non solo l’obesità è collegata ad alcuni dei meccanismi genetici associati all’invecchiamento sopra menzionati (come l’accorciamento dei telomeri), ma studi ripetuti hanno scoperto benefici sulla longevità associati alla restrizione calorica. Il primo principio nello stile di vita per la prevenzione del cancro proposto dall’American Institute for Research on Cancer (essere il più magri possibile senza essere sottopeso) potrebbe svolgere un ruolo nella longevità così come nella prevenzione del cancro e nella prevenzione della recidiva del cancro.