Perché invecchiamo? Ecco le 4 teorie che lo spiegano

Ci sono state molte teorie sull'invecchiamento e sul perché invecchiamo nel corso dei secoli. Attualmente, quelle più accreditate sono 4 teorie che vedremo in questo articolo.

Nel corso dei secoli sono emerse molte teorie e spiegazioni sull'invecchiamento.

Ad esempio, il greco Galeno di Pergamo, che prestò servizio come medico ufficiale di corte dell'imperatore romano Marco Aurelio, credeva che l'invecchiamento fosse una perdita di due dei quattro umori corporei, calore e umidità, nel tempo.

Più recentemente, Erasmus Darwin (nonno di Charles) ha suggerito la teoria che l'invecchiamento fosse una perdita di "irritabilità" e risposta alle sensazioni nei tessuti.

Da allora sono stati proposti tutti i tipi di teorie diverse sul motivo per cui invecchiamo, ma non esiste un'unica causa accettata dall'intera comunità scientifica. In effetti, alcuni scienziati si stanno persino chiedendo se "invecchiamento" esista davvero, o se sia solo un termine che usiamo per cercare di raggruppare diversi processi selvaggiamente diversi che si verificano insieme nel tempo.

Ci sono 9 cause dell'invecchiamento che sono ben accettate dalla comunità scientifica come indicatori dell'invecchiamento (cambiamenti epigenetici, perdita della proteostasi, disfunzione mitocondriale, instabilità genomica, attrito dei telomeri, senescenza cellulare, esaurimento delle cellule staminali, alterata comunicazione intercellulare, rilevamento di nutrienti non regolati ), ma non c'è ancora consenso sul fatto che siano la causa dell'invecchiamento stesso o semplicemente il risultato visibile del processo di invecchiamento.

Esistono tante teorie sull'invecchiamento quanti sono gli scienziati che lavorano sul problema, ma la maggior parte di esse può essere raggruppata in due grandi categorie:

- Teorie dell'accumulazione del danno

- Teorie programmate dell'invecchiamento

Vediamo in cosa consiste ciascuna di esse.

Al loro livello più elementare, le teorie sull'accumulo di danni dell'invecchiamento, a volte chiamate anche teorie dell'errore sull'invecchiamento o teorie sull'invecchiamento dell'usura, postulano che l'invecchiamento sia il risultato di un lento accumulo di danni al corpo nel corso del tempo.

Con l'avanzare dell'età, fattori esterni e interni come radiazioni cosmiche, infezioni da batteri e virus nocivi e persino tossine come l'inquinamento atmosferico causano molte piccole rotture ed errori nel complesso meccanismo cellulare che ci mantiene in vita e ripara i nostri corpi.

Man mano che questi errori si accumulano, si sommano e causano più errori e danni, risultando in un effetto a cascata che ci rende più deboli e più suscettibili a malattie come il cancro, l'Alzheimer e le infezioni.

Conosciuta anche come teoria del danno ossidativo dell'invecchiamento (e occasionalmente come teoria mitocondriale dell'invecchiamento), questa teoria è una delle più antiche di questo elenco (proposta originariamente negli anni '50).

Sebbene fosse molto popolare 10-15 anni fa, è stato recentemente messo in discussione per vari motivi.

I radicali liberi, chiamati anche "specie reattive dell'ossigeno" (ROS), sono molecole con un elettrone spaiato che li induce a "rubare" elettroni dalle molecole vicine.

La teoria dell'invecchiamento dei radicali liberi propone che i radicali liberi causino l'invecchiamento alterando la funzione delle molecole da cui rubano gli elettroni. Ciò può causare una reazione a catena, poiché le molecole a cui sono stati rubati gli elettroni devono ora rubare un elettrone da un'altra molecola vicina.

Poiché molte molecole biologiche sono costruite in modi molto specifici, rubare loro un elettrone può renderle incapaci di funzionare correttamente.

Alla fine (secondo la teoria), questo danno si accumula nel tempo e sempre più parti di una cellula smettono di funzionare, portando alla morte o alla senescenza cellulare.

Mentre gli esperimenti iniziali su questa teoria in modelli di topi e moscerini della frutta erano promettenti, dimostrando che i topi con livelli più bassi di radicali liberi vivevano più a lungo e i moscerini della frutta esposti a più danni ossidativi vivevano meno, i risultati della ricerca recente sono stati più contrastanti.

Ad esempio, nell'uomo, diversi antiossidanti come il beta-carotene, la vitamina A e la vitamina E, lungi dal prevenire i danni dei radicali liberi, possono effettivamente aumentare la mortalità e molti ampi studi hanno dimostrato che gli antiossidanti non riducono le malattie legate all'età.

Tuttavia, va notato che la funzione degli antiossidanti integrati, così come degli antiossidanti endogeni, richiede un equilibrio di omeostasi (né troppa protezione né troppo poca protezione contro i ROS).

Ulteriori studi hanno dimostrato che, in alcuni casi, l'aumento della quantità di radicali liberi negli animali potrebbe effettivamente aumentare la longevità in casi specifici: ancora, esiste un punto debole di adattamento/ormesi contro lo stress ossidativo.

Inoltre, le specie reattive dell'ossigeno sono ora postulate come importanti molecole di segnalazione nel corpo.

Pertanto, sebbene la teoria dell'invecchiamento dei radicali liberi abbia ancora i suoi aderenti, deve essere combinata con le altre teorie in una prospettiva ibrida che integri il diverso danno mitocondriale, genomico e cellulare/proteico.

Il nostro DNA e la nostra genetica determinano molto sulla nostra salute e longevità, quindi non dovrebbe sorprendere che siano anche responsabili di come e perché invecchiamo.

La teoria dell'invecchiamento del danno al DNA, originariamente proposta negli anni '60, ipotizza che con l'avanzare dell'età, il meccanismo di riparazione cellulare che di solito corregge le rotture del filamento del DNA, i collegamenti incrociati e gli errori di trascrizione smette di funzionare come prima.

Ciò significa che tutti questi piccoli frammenti di danno al DNA, che sono causati da numerosi meccanismi, dagli errori di copiatura accidentali alle radiazioni e ai radicali liberi che abbiamo visto in precedenza, iniziano lentamente ad accumularsi nelle cellule.

Poiché questo danno al DNA peggiora in miliardi di cellule diverse del nostro corpo, molte di esse muoiono, smettono di funzionare correttamente o diventano cellule zombi senescenti che inviano segnali dannosi ai vicini sani.

L'effetto combinato di tutto questo è che il corpo diventa meno funzionale, più debole e più suscettibile alle malattie.

La teoria del danno al DNA dell'invecchiamento ha anche un bel po' di ricerche a sostegno, compresi gli studi che dimostrano che i centenari hanno livelli più elevati di enzimi di riparazione del DNA nei loro corpi e che i topi con mutazioni che non consentono loro di riparare il danno al DNA tendono a invecchiare più velocemente.

Inoltre, alcune malattie dell'invecchiamento precoce nell'uomo, chiamate progeria (o sindrome di Hutchinson-Gilford), sono causate da difetti del DNA e fanno sì che le persone cronologicamente giovani soffrano di molti dei sintomi della vecchiaia, come rughe, malattie cardiovascolari e problemi di forza ossea.

Detto questo, alcune prove contrastanti nei topi, vale a dire che i topi mutati senza determinati geni di riparazione del DNA non invecchiano più velocemente, suggeriscono che forse solo specifici tipi di danno al DNA sono importanti per l'invecchiamento.

Conosciuta anche come teoria epigenetica dell'invecchiamento, questa è una teoria abbastanza nuova, proposta da importanti ricercatori sull'estensione della vita come il dottor David Sinclair di Harvard (che ha scritto il libro “Longevità” che abbiamo recensito nel nostro Book Club) e il dottor Steve Horvath, il creatore dell'orologio epigenetico per misurare l'età biologica (su cui si basano molti dei test del DNA che misurano l'età biologica presenti sul mercato tra cui quello Trume che è stato recensito da Raffaele qui). Può essere considerato per alcuni aspetti come un sottoinsieme della teoria del danno al DNA dell'invecchiamento, ma è abbastanza distinto da essere considerato separatamente.

L'epigenetica si riferisce al modo in cui il DNA e i geni sono impacchettati attorno a proteine chiamate istoni. Quando il DNA si avvolge strettamente attorno a un istone, quella sezione non esprime i suoi geni. Solo quando il DNA è svolto i suoi geni sono accessibili e attivi. Tutto questo, oltre ad alcuni fattori come le molecole chiamate gruppi metilici che si attaccano agli istoni, è chiamato epigenoma.

Secondo le informazioni o la teoria epigenetica dell'invecchiamento, il danno all'epigenoma (il modo in cui il DNA viene confezionato ed espresso) causa l'invecchiamento.

L'epigenoma determina quale tipo di cellula è una cellula esprimendo e sopprimendo geni specifici. Una cellula della pelle esprimerà determinati geni ma non altri, mentre una cellula del cuore esprimerà e sopprimerà geni completamente diversi.

Tuttavia, poiché danni come tossine, radiazioni e radicali liberi interrompono l'epigenoma, le cellule iniziano a "dimenticare" che tipo di cellula sono. Se questo danno non viene riparato, le cellule della pelle possono iniziare a comportarsi come le cellule del cuore e viceversa, portando a tutti i tipi di problemi e alla fine alla morte o alla senescenza cellulare.

La cosa promettente di questa teoria è che, a differenza del DNA, che non cambia realmente nel corso della vita, l'epigenoma è in continua evoluzione ed è in realtà (relativamente) facile da modificare. Tutti i tipi di abitudini di vita, dal fumo, al bere, all'esercizio fisico e alla dieta, hanno dimostrato di influenzare e alterare l'epigenetica.

Ci sono alcune ricerche recenti (in particolare utilizzando gli orologi epigenetici di Horvath) che correlano il danno epigenetico e i cambiamenti con la suscettibilità alle malattie legate all'età, nonché un aumento del rischio di mortalità cellulare e senescenza, ma c'è ancora molta ricerca e lavoro da fare.

A differenza delle teorie sull'accumulo di danni sull'invecchiamento, le teorie programmate sull'invecchiamento sostengono che l'invecchiamento è un processo programmato dal corpo, o dall'evoluzione, per bloccare deliberatamente i meccanismi di riparazione e consentire al corpo di invecchiare, decomporsi e infine morire.

Sebbene ci siano diverse teorie programmate sull'invecchiamento, differiscono principalmente nei meccanismi di come il "programma" viene "eseguito" nel corpo, non nel ragionamento per cui il programma esiste in primo luogo, quindi sono abbastanza simili tra loro.

Se l'invecchiamento è un programma centrale che il corpo esegue apposta, la domanda più importante a cui dobbiamo rispondere è: perché?

Secondo la teoria darwiniana, l'evoluzione dovrebbe selezionare i tratti che consentono a un individuo di sopravvivere abbastanza a lungo da riprodursi e trasmettere i propri geni. Allora perché sceglieresti invece un programma biologico che indebolisca l'individuo e lo renda più suscettibile alle malattie e alla morte nel tempo?

La teoria della selezione di gruppo dell'invecchiamento risponde a questa domanda rimuovendo il focus evolutivo dall'individuo al gruppo.

In sostanza, questa teoria (a volte chiamata anche teoria dell'invecchiamento della selezione dei parenti) sostiene che la sopravvivenza di gruppo è più importante nel trasmettere la genetica nel tempo, quindi uno dei motivi per cui l'invecchiamento potrebbe essersi evoluto è che è benefico per il gruppo anche se è dannoso per l'individuo.

Ci sono alcune prove sperimentali a sostegno di questa teoria evolutiva dell'invecchiamento.

Ad esempio, la scoperta di "geni della longevità" in organismi come il lievito e nell'uomo che, una volta attivati, possono rallentare il processo di invecchiamento e persino, in alcuni casi, ringiovanire l'organismo invecchiato, suggerisce che potrebbe esserci un motivo evolutivo per cui questi geni si spengono con l'avanzare dell'età.

L'esistenza di quello che sembra essere un "orologio biologico" universale, evolutivamente conservato attraverso più specie, utilizzando una variazione dell'orologio epigenetico basato sulla metilazione di Steve Horvath, potrebbe anche suggerire che esiste un programma centrale che regola l'invecchiamento a livello dell'organismo.

E la scoperta che la diluizione del sangue nei topi anziani essenzialmente con una soluzione salina ha causato l'inversione dell'invecchiamento e il ringiovanimento dei tessuti suggerisce che potrebbero esserci molecole di segnalazione pro-invecchiamento nel sangue che "raccontano" a tutti le altre parti del corpo che invecchiano.

Inoltre, sia il lievito che i lombrichi mostrano processi biologici che causano attivamente senescenza e morte e recenti studi di modellizzazione al computer hanno suggerito che tali processi potrebbero aumentare l'idoneità delle colonie di lombrichi nel loro insieme.

Alcune ricerche mediche precedenti sui tassi di mortalità di uccelli e mammiferi supportano anche l'idea che l'invecchiamento possa essere uno strumento evolutivo per mantenere costanti i tassi di mortalità della popolazione per evitare la sovrappopolazione che potrebbe portare alla morte di massa di gruppi.

Le critiche alla teoria della selezione di gruppo dell'invecchiamento si concentrano sui punti di forza relativi della selezione individuale rispetto a quella di gruppo nell'evoluzione, sostenendo che la selezione di gruppo è normalmente una forza molto più debole della selezione individuale.

Inoltre, i critici suggeriscono che ci sono ragioni alternative per cui i geni della longevità potrebbero "spegnersi" con l'età, come la "pleiotropia antagonista". Pleiotropia è il greco antico per "più modi" e qui si riferisce al fenomeno di un gene che influenza molteplici tratti apparentemente non correlati. La teoria antagonista della pleiotropia dell'invecchiamento afferma che si può fare un compromesso con alcuni geni della longevità che, sebbene possano aiutarci a mantenerci sani quando siamo giovani, in realtà hanno effetti dannosi per un periodo di tempo sufficientemente lungo, ma che tali effetti Quelli dannosi si verificano solo dopo che ci siamo riprodotti, quindi l'evoluzione non sceglie di mitigarli.

Nel corso dei secoli sono emerse molte teorie e spiegazioni sull'invecchiamento. Da allora sono stati proposti tutti i tipi di teorie diverse sul motivo per cui invecchiamo, ma non esiste un'unica causa accettata dall'intera comunità scientifica.

Ci sono tante teorie sull'invecchiamento quanti sono gli scienziati che lavorano sul problema, ma la maggior parte di esse può essere raggruppata in due grandi categorie: Teorie sull'accumulo del danno e Teorie programmate sull'invecchiamento.

Al loro livello più elementare, le teorie sull'accumulo di danni dell'invecchiamento, a volte chiamate anche teorie dell'errore sull'invecchiamento o teorie sull'invecchiamento dell'usura, postulano che l'invecchiamento sia il risultato di un lento accumulo di danni al corpo nel corso del tempo. All'interno di questo ci sono 3 teorie principali: la teoria dei radicali liberi, la teoria del danno al DNA e la teoria dell'informazione dell'invecchiamento.

La teoria dell'invecchiamento dei radicali liberi propone che i radicali liberi causino l'invecchiamento alterando la funzione delle molecole da cui rubano gli elettroni. Ciò può causare una reazione a catena, poiché le molecole a cui sono stati rubati gli elettroni devono ora rubare un elettrone da un'altra molecola vicina.

La teoria del danno al DNA dell'invecchiamento ipotizza che con l'avanzare dell'età, il meccanismo di riparazione cellulare che normalmente corregge le rotture del filamento del DNA, i collegamenti incrociati e gli errori di trascrizione smetta di funzionare come prima. Ciò significa che tutti questi piccoli frammenti di danno al DNA, che sono causati da numerosi meccanismi, dagli errori di copiatura accidentali alle radiazioni e ai radicali liberi che abbiamo visto in precedenza, iniziano lentamente ad accumularsi nelle cellule.

La teoria dell'informazione sull'invecchiamento ritiene che il danno all'epigenoma (il modo in cui il DNA viene confezionato ed espresso) causi l'invecchiamento. L'epigenoma determina quale tipo di cellula è una cellula esprimendo e sopprimendo geni specifici. Una cellula della pelle esprimerà determinati geni ma non altri, mentre una cellula del cuore esprimerà e sopprimerà geni completamente diversi.

A differenza delle teorie sull'accumulo di danni sull'invecchiamento, le teorie programmate sull'invecchiamento sostengono che l'invecchiamento è un processo programmato dal corpo, o dall'evoluzione, per bloccare deliberatamente i meccanismi di riparazione e consentire al corpo di invecchiare, decomporsi e infine morire.

In sostanza, la teoria della selezione di gruppo dell'invecchiamento (a volte chiamata anche teoria della selezione dei parenti dell'invecchiamento) sostiene che la sopravvivenza di gruppo è più importante nella trasmissione della genetica nel tempo, quindi uno dei motivi per cui l'invecchiamento potrebbe essersi evoluto è che è benefico per il gruppo anche se è dannoso per l'individuo.