Scoperte tracce biochimiche di longevità e salute nella talpa senza pelo
DIANE RICHMOND
NOTE
E NOTIZIE - Anno XIII – 12 settembre 2015.
Testi pubblicati sul sito
www.brainmindlife.org della Società Nazionale di Neuroscienze “Brain, Mind
& Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a notizie o commenti relativi a
fatti ed eventi rilevanti per la Società, la sezione “note e notizie” presenta
settimanalmente lavori neuroscientifici selezionati fra quelli pubblicati o in
corso di pubblicazione sulle maggiori riviste e il cui argomento è oggetto di
studio dei soci componenti lo staff dei
recensori della Commissione Scientifica
della Società.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]
Nessuno sarebbe disposto a riconoscergli la palma dell’animale più bello, e in pochi ricercatori suscita la tenerezza di una cavia o la simpatia di un marmoset, ossia le scimmie pupazzetto del Nuovo Mondo, ma la popolarità dell’eterocefalo glabro o talpa senza pelo è improvvisamente cresciuta in modo esplosivo. La ragione di questo interesse è che lo studio della sua biologia potrebbe chiarire i motivi della sua straordinaria longevità ed integrità in età avanzata, aiutando la ricerca ad individuare meccanismi e processi sui quali intervenire per migliorare condizioni e durata della nostra vita.
La talpa senza pelo è, in senso proprio, un animale sui generis, in quanto costituisce l’unico rappresentante del genere Heterocephalus; classificato nel 1842 da Ruppel con il nome Heterocephalus glaber, la talpa senza pelo è un mammifero appartenente all’Ordine dei Roditori, alla Famiglia delle Bathyergidae, al Genere Heterocephalus della Specie glaber. Comune nelle regioni africane della Somalia e dell’Etiopia, è presente anche altrove.
Anche se fra i naturalisti statunitensi questi animaletti sono noti come naked mole-rats (NMR), la loro anatomia tradisce l’appartenenza al Sottordine degli Istricomorfi, quasi fossero degli istrici, oltre che privi di aculei, praticamente scorticati. Proprio da questa caratteristica cute senza pelo, grinzosa ma tale da risultare semitrasparente, ha avuto origine l’appellativo comune in Italia, che ci ricorda le ragioni adattative responsabili di questa particolare espressione fenotipica. Il dato più rilevante per la biologia evoluzionistica è che Heterocephalus glaber costituisce la specie più antica di roditori viventi. Le “talpe nude”, che sembrano essere gli unici mammiferi privi di regolazione omeotermica della temperatura corporea, formano colonie in cui una sola femmina regina provvede alla riproduzione.
Vivendo sottoterra in una nicchia ecologica termicamente stabile, questi animali hanno evoluto alcuni tratti realmente eccezionali, quali estesi periodi di assoluta integrità fisica, declino cognitivo con l’età di entità trascurabile e marcata resistenza alle malattie collegate all’invecchiamento. Paragonate alle specie più comuni di topi, che non vivono oltre i quattro anni e muoiono di malattie tumorali, le talpe senza pelo, che possono superare il terzo decennio di vita e non si ammalano di tumori, sono state studiate proprio per questa resistenza alla cancerogenesi, e uno studio di due anni fa ha indicato una possibile causa molecolare di questa virtù biologica[1].
È eccitante e promettente studiare un organismo nel quale i processi biochimici legati all’invecchiamento sono ridotti e ritardati, mentre quelli legati alla neurodegenerazione e ad altri stati patologici legati alla senescenza sembrano essere del tutto assenti. Per cercare di individuare i meccanismi molecolari responsabili di queste proprietà, identificando precisi target di studio biochimici e neurochimici, Triplett e colleghi hanno condotto un’analisi accurata di alcuni fra i sistemi molecolari più rilevanti per la vita e la salute della cellula, tralasciando verifiche già condotte in precedenti lavori[2]. In tal modo hanno identificato 13 proteine potenzialmente rilevanti per i meccanismi molecolari alla base delle virtù biologiche del roditore (Triplett J. C., et al., Metabolic clues to salubrious longevity in the brain of the longest-lived rodent: the naked mole-rat. Journal of Neurochemistry 134 (3): 538-550, Aug 2015).
La provenienza degli autori dello
studio è la seguente: Department of Chemistry, University of Kentucky,
Lexington, Kentucky (USA); Sam and Ann Barsop Institute foe Longevity and Aging
Studies, University of Texas Health Science Center, San Antonio, Texas (USA); Department
of Cellular and Structural Biology, University of Texas Health Science Center,
San Antonio, Texas (USA); Department of Physiology, University of Texas Health
Science Center, San Antonio, Texas (USA); Department of Nephrology and
Proteomics Center University of Louisville, Louisville, Kentucky (USA);
Sanders-Brown Center on Aging, University of Kentucky, Lexington, Kentucky
(USA).
La pubblicazione sul Journal of Neurochemistry dello studio qui recensito non meraviglia, sebbene i ricercatori non abbiano identificato molecole e meccanismi esclusivi del sistema nervoso: chi conosce la storia e l’evoluzione della neurochimica, o semplicemente abbia seguito la nostra presentazione dell’ultima edizione di Basic Neurochemistry, ha ben presente quanto questa disciplina sia intimamente fusa con la biochimica stessa, e come sia improponibile lo studio molecolare, strutturale e metabolico di cellule neuroniche e gliali, prescindendo dalle nozioni più generali della chimica biologica. In effetti, Triplett e colleghi sono andati al cuore di funzioni cellulari pressoché universali ed hanno esplorato uno dei più importanti tra i processi biologici fondamentali, cioè la produzione di ATP da parte della cellula: il processo che fornisce il carburante necessario allo svolgimento di tutte le attività cellulari richiedenti energia.
Non sorprende che un segno distintivo delle patologie legate all’età, come le malattie neurodegenerative e neoplastiche, sia rappresentato dall’alterazione di vie metaboliche o della loro regolazione. Impiegando un approccio proteomico, mediante elettroforesi bidimensionale in gel di poliacrilamide, i ricercatori hanno valutato, secondo un criterio età-dipendente, alterazioni nei livelli di espressione e fosforilazione di proteine metaboliche nei cervelli di esemplari di Heterocephalus glaber di età compresa fra i 2 e i 24 anni.
In tal modo, sono state identificate 13 proteine con alterazione dei livelli o dello stato di fosforilazione; tali macromolecole polipeptidiche giocano un ruolo di rilievo in varie vie metaboliche, quali: 1) la glicolisi; 2) la β-ossidazione degli acidi grassi; 3) la navetta acido malico (malato) – acido aspartico (aspartato); 4) Il ciclo degli acidi tricarbossilici (Ciclo di Krebs); 5) la catena del trasporto elettronico; 6) la produzione di NADPH; 7) la sintesi di glutammato (il principale neurotrasmettitore eccitatorio nel cervello dei mammiferi).
La sperimentazione, per il cui dettaglio si raccomanda la lettura del testo dell’articolo originale, ha consentito di acquisire nuove conoscenze circa le vie biochimiche potenzialmente implicate in aspetti metabolici dell’invecchiamento fisiologico. Tali nozioni sono state ottenute mediante l’identificazione di proteine chiave, grazie alle quali il cervello di Heterocephalus glaber risponde e si adatta al processo di invecchiamento, e di proteine che hanno consentito l’adattamento cerebrale che permette di resistere alle forze della neurodegenerazione legata all’età.
In sintesi, si può dire che lo studio di Triplett e colleghi ha esaminato le variazioni nel proteoma e nel fosfoproteoma del cervello di talpe senza pelo di età compresa fra i 2 e i 24 anni, identificando 13 proteine con modificato profilo di espressione o fosforilazione, ragionevolmente associato con le funzioni metaboliche sostenute e conservate negli esemplari più anziani e verosimilmente responsabili di un’accresciuta durata dei periodi di salute e della vita stessa di queste curiose creature.
La verifica e la conferma di quanto emerso da questa sperimentazione, consentiranno di concepire studi che applichino queste nuove acquisizioni alla ricerca sull’invecchiamento umano e sulle possibilità di ridurre i danni della senescenza ed accrescere la durata della vita.
L’autrice della nota ringrazia la
dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e invita alla lettura
delle recensioni di argomento connesso che appaiono nella sezione “NOTE E
NOTIZIE” del sito (utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA”).
La Società Nazionale di Neuroscienze BM&L-Italia, affiliata alla International Society of Neuroscience, è registrata presso l’Agenzia delle Entrate di Firenze, Ufficio Firenze 1, in data 16 gennaio 2003 con codice fiscale 94098840484, come organizzazione scientifica e culturale non-profit.
[1] Andrei Seluanov e colleghi hanno scoperto che i fibroblasti di questa specie producono una quantità molto più alta del topo e dell’uomo della forma di acido ialuronico a lunga catena; tale molecola, quale parte della sostanza fondamentale extracellulare, costituirebbe un ostacolo alla riproduzione e all’espansione delle cellule pre-tumorali. La stessa ragione della pelle grinzosa (abbondanza di acido ialuronico a lunga catena) costituirebbe la protezione anti-cancro. Tuttavia, Vadim Gladyshev e colleghi, sequenziando il genoma dell’animale, hanno rilevato che nell’eterocefalo glabro numerosi geni associati dalla ricerca oncologica al cancro differiscono da quelli omologhi di tutti gli altri vertebrati (v. Ewen Callaway, Single molecule prevents mole rats from getting cancer. Nature Neuroscience 19 June 2013). Altri studi in corso sono condotti dal team di Rochelle Buffenstein, che ha partecipato al lavoro qui recensito e possiede la più grande colonia di talpe nude, costituita da 2500 esemplari.
[2] Si nota che, seguendo una teoria che considera l’invecchiamento come conseguenza e somma dei danni prodotti dalle specie reattive dell’O2, sono state valutate sia la possibilità che l’eterocefalo glabro produca una quantità minore di radicali liberi, sia che i sistemi cellulari siano più resistenti alla loro azione tossica. La verifica sperimentale sembra aver escluso entrambe le possibilità.