Ricerche

I miglioramenti nella salute pubblica hanno consentito all’umanità di vivere fino a un’età più avanzata che mai, ma, per molte persone, questi ulteriori anni d’oro non sono di buona salute. L’invecchiamento è una parte naturale della vita, ma è associato a un’incidenza notevolmente maggiore della maggior parte delle malattie croniche, tra cui vari tipi di cancro, diabete e morbo di Alzheimer.

Il laboratorio di Kris Burkewitz, assistente professore di biologia cellulare e dello sviluppo alla Vanderbilt University di Nashville (Tennessee/USA), vuole capire se esiste un modo per spezzare i legami tra il processo di invecchiamento e le malattie, in modo da poter rimanere sani più a lungo, permettendoci di vivere meglio i nostri ultimi anni. Per raggiungere questo obiettivo, si concentra su come le cellule organizzano i loro compartimenti interni (organelli), e come le strutture degli organelli possono influenzare funzione cellulare, metabolismo e rischio di malattie.

Nel suo studio più recente, pubblicato su Nature Cell Biology, Burkewitz descrive un nuovo modo in cui le cellule si adattano al processo di invecchiamento: rimodellando attivamente il reticolo endoplasmatico (RE), uno degli organelli più grandi e complessi della cellula. Il suo team ha scoperto che le cellule che invecchiano rimodellano il loro RE attraverso un processo chiamato RE-fagia, che punta selettivamente specifici sottodomini RE per la scomposizione.

La scoperta che la RE-fagia è coinvolta nell’invecchiamento evidenzia questo processo come un possibile bersaglio farmacologico per condizioni croniche legate all’età come le malattie neurodegenerative e vari contesti di malattie metaboliche.

Cosa sapevamo

“Mentre molti studi precedenti avevano documentato come i livelli dei diversi macchinari cellulari cambiano con l’età, noi ci stiamo concentrando invece su come l’invecchiamento influenza il modo in cui le cellule ospitano e organizzano questi macchinari all’interno delle loro complesse architetture interne”, ha detto Burkewitz.

L’efficienza della funzione e del metabolismo di una cellula dipende da come questi insiemi di macchinari sono organizzati e distribuiti al suo interno. Un modo utile per immaginare come l’architettura interna di una cellula influisce sulla sua funzione è immaginare una fabbrica che costruisce molti prodotti complessi. Secondo Burkewitz, quella fabbrica ha bisogno di molti macchinari specializzati, ma anche se sono tutti presenti, la fabbrica funziona bene solo se sono disposti nella giusta posizione e sequenza.

"Quando lo spazio è limitato o le esigenze di produzione cambiano, la fabbrica deve riorganizzare la propria configurazione per realizzare i prodotti giusti", ha affermato Burkewitz. “Se l’organizzazione si rompe, la produzione diventa molto inefficiente”.

Una delle strutture più grandi e importanti di una cellula è il RE, un labirinto di fogli e tubuli interconnessi che non solo è un centro importante di produzione di proteine ​​e lipidi, ma funge da impalcatura per organizzare altre parti della cellula. Nonostante questi ruoli critici, gli scienziati sapevano sorprendentemente poco su come la struttura del RE può cambiare negli animali che invecchiano.

Cosa è stato scoperto

"Non abbiamo solo aggiunto un pezzo al puzzle dell'invecchiamento, abbiamo trovato un'intera sezione che non è stata nemmeno toccata", ha affermato Eric Donahue, PhD'25, il primo autore dello studio.

Donahue, Burkewitz e il loro team hanno usato nuovi strumenti genetici e la microscopia ottica ed elettronica avanzata per visualizzare come è modellato e organizzato il RE all'interno delle cellule dei vermi viventi Caenorhabditis elegans (C. elegans), un modello ampiamente impiegato per la ricerca sull'invecchiamento. I vermi C. elegans possiedono una combinazione unica di caratteristiche che li rendono il modello ideale per studiare l'invecchiamento: sono trasparenti e invecchiano rapidamente, una combinazione che consente ai ricercatori di osservare cosa succede all'interno delle cellule di animali intatti e invecchiati.

Burkewitz e il suo team hanno scoperto che, man mano che gli animali invecchiano, riducono drasticamente la quantità di RE 'grezzo' nelle loro cellule, che è coinvolto nella creazione di più proteine; la quantità di RE tubulare, che è associata più strettamente alla produzione di lipidi o grassi, è influenzata solo leggermente. Questo cambiamento si conforma a temi più ampi dell’invecchiamento, come il declino della nostra capacità di mantenere le proteine ​​funzionali e i cambiamenti nel metabolismo che ci portano ad accumulare grasso in posti nuovi; sono necessarie ulteriori ricerche per stabilire questi collegamenti causali.

I ricercatori hanno anche scoperto che le cellule usano il processo RE-fagia per rimodellare il proprio RE durante l’invecchiamento e che la RE-fagia è collegata alla durata della vita, contribuendo attivamente a un invecchiamento sano.

Cosa viene ora?

Il laboratorio di Burkewitz continuerà a studiare le diverse strutture del RE e il modo in cui possono promuovere diversi esiti metabolici su scala cellulare e sull'intero organismo. Poiché il RE è uno dei principali regolatori dell'organizzazione di tutti gli altri compartimenti all'interno della cellula, sarà importante chiedersi in che modo il suo rimodellamento durante l'invecchiamento influisce sull'organizzazione di altri componenti cellulari.

"I cambiamenti nel RE si verificano relativamente presto nel processo di invecchiamento", ha detto Burkewitz. “Una delle implicazioni più interessanti di tutto ciò è che potrebbe essere uno dei fattori scatenanti di ciò che verrà dopo: disfunzioni e malattie”.

Se gli scienziati riuscissero a capire qual è esattamente lo scatenante, potrebbero essere in grado di impedirne l’attivazione.