Alla scoperta dei segreti della longevità!

I segreti della longevità: possono provenire dallo studio di piccoli vermi come i nematodi
Nulla è più certo nella vita che la morte. Con l'avanzare dell'età, si diventa molto più sensibili alle malattie gravi come il cancro e le malattie cardiache, perché i meccanismi che consentono di evitare che in precedenza in vita cominciano a fallire. Indossiamo fuori, diventano molto meno mobili come i nostri muscoli e le articolazioni smettono di funzionare correttamente, e perdono la funzione cognitiva, come il nostro sistema nervoso si deteriorano. In parole povere, l'invecchiamento è il fattore di rischio più grande singolo per la morte.Il processo di invecchiamento è anche una marcia inarrestabile verso il nostro declino finale, con la fragilità e la malattia che porta ad una scarsa qualità di vita in seguito per molti anziani. Questo ha conseguenze sociali ed economiche enormi. Chi non può essere toccato dalla intensità della persona anziana che perde la memoria - l'essenza stessa di ciò che sono - o sconvolto dal fatto che negli ultimi cinque anni di costo vita più al servizio sanitario di tutto il resto del vita messi insieme?Le diverse specie animali hanno selvaggiamente differenti durate di vita , da poche ore a diversi secoli.Tutte le caratteristiche comuni ad una particolare specie, come modello del corpo, della capacità riproduttiva, dimensioni del cervello e così via, sono geneticamente programmati.In altre parole, tali caratteristiche sono definite dal genoma - la somma totale di tutto il DNA di un organismo.Così la durata della vita, come qualsiasi altra caratteristica, deve anche essere geneticamente programmato.Ma che i geni controllano la durata della vita? Invecchiamento biologico è estremamente complesso, così è possibile individuare particolari geni come causale? Ebbene sì lo è. Negli esseri umani, alcuni dei migliori studi genetici di invecchiamento provengono da un'analisi di invecchiamento precoce (progeroide) sindromi come la sindrome di Werner (WS). A causa di mutazioni in un singolo gene, i pazienti WS presentano una vasta gamma di cambiamenti dovuti all'età (dai capelli grigi per le malattie cardiovascolari e il cancro) altamente prematuramente, con una età media di morte di circa 47.Affascinante ed importante se lo studio delle sindromi progeroidi sono, il problema è che tali sindromi sono molto rare e, per ovvie ragioni, è impossibile sperimentare e sondare la funzione dei singoli geni umani in modo sistematico. È perfettamente possibile studiare le cellule umane in coltura, ma ciò non può risolvere funzione genica di un intero organismo dove gli effetti su diversi tipi di cellule e tessuti e sistemi interi organi possono essere monitorati.

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C. elegans sotto il microscopioCredit: Pubblico dominio

Guardando le mutazioni

Allora, qual è l'alternativa? Come circa i nematode Caenorhabditis elegans verme? C.elegans è un nematode che vivono nel suolo lungo 1 millimetro composta di soli 1.000 cellule. Ha una durata di circa tre settimane, ma fondamentalmente questi nematodi invecchiare in modi che sono biochimicamente e fisiologicamente molto simile al nostro .Come altri cosiddetti organismi modello utilizzati nella ricerca biomedica, C. elegans è anche sorprendentemente simile agli esseri umani a livello genetico, con controparti di 60-80% dei geni umani e più di un terzo dei geni riconosciuti come "ortologhi" (derivati ​​dallo stesso gene nel loro ultimo antenato comune). C. elegans è stato usato per 40 anni per illuminare una collezione impressionante di processi biologici, dalla neuro-trasmissione di morte cellulare programmata .La forza di usare C. elegans come sistema modello è la sua riconducibilità ad analisi genetica. Gli animali sono esposti ad agenti che danneggiano il DNA (mutageni) e gli animali mutanti risultanti vengono valutati tramite l'osservazione semplici o più sofisticate indagini biologiche, per selezionare quelle che presentano caratteristiche che illuminano processi biologici interessanti.I ricercatori che sono interessati le basi genetiche dello sviluppo, ad esempio, avrebbero selezionare mutanti che mostrano anomalie dello sviluppo. Le cellule muscolari potrebbero essere nel posto sbagliato o cellule intestinali potrebbero essere sostituiti da neuroni. Questi mutanti sarebbero così definiscono i geni che sono fondamentali per il normale sviluppo - quando vanno male ci sono problemi.Il prossimo trucco è quello di capire quale gene che è fondamentale per questo processo è difettoso in ogni ceppo mutante. Una volta che la sua identità è nota, il ricercatore potrebbe poi andare a studiare come quel gene ha lavorato a livello molecolare.

Raddoppiare la durata della vita in buona salute

Venti anni fa, questa meravigliosamente semplice approccio sperimentale è stato applicato per l'invecchiamento - e un passo fondamentale è stato l'isolamento di mutanti con durata estesa. Breve durata della vita potrebbe essere attribuito ad un animale che era semplicemente "malato", ma l'estensione durata di vita deve significare il programma genetico che controlla era stato ostacolato in qualche modo fondamentale.Il mutante più importante da essere stato isolato il gene daf-2. C.elegans con questa mutazione vivono il doppio del tempo come vermi normali. Sarebbe come noi che vivono fino a 200 anni. Ma non solo, gli animali sono stati trovati per essere più sani per molto più tempo.Modificando un gene, malattie legate all'età sono state tutte rinviate in questi animali più longevo. Questo ha portato i ricercatori a ipotizzare che gli animali devono avere il potenziale latente di vivere molto più a lungo di quello che normalmente fanno, trasformando le idee circa la passiva, natura entropica di invecchiamento - causata da cambiamenti molecolari e accumulo di prodotti di scarto - completamente sulla loro testa.Daf-2 deve normalmente accelerano l'invecchiamento in qualche modo e la durata della vita così la caratteristica mutante è esteso.

Fare il fieno mentre il sole splende

Daf-2 si rivelò codificare un recettore ormone simile al recettore / fattore di crescita insulino-simile (IGF,) negli esseri umani, che è una proteina presente sulle membrane cellulari che trasmette segnali nella cellula. Quando daf-2 non funziona correttamente, tesi segnali di cambiamento. Molti effetti a catena su altri geni agiscono cumulativamente ad avere grandi effetti sull'invecchiamento, e questi effetti sono stati trovati per essere mediato da un altro gene chiamato daf-16 / FOXO.Il daf-2 / DAF-16 percorso ha ora, attraverso anni di analisi genetica dettagliata, sono affiancati da molti altri giocatori genetiche e percorsi complessi, feedback e interazioni sono emerse .Se si dovesse postulare un meccanismo onnicomprensiva di invecchiamento, si sarebbe basato sulla constatazione che molte mutazioni che estendono la durata della vita influenzano i geni dello stress-risposta - quelli che aiutano le cellule far fronte a sollecitazioni come ad esempio un cambiamento di temperatura, o quelli che senso nutrienti. Quando il cibo è abbondante e livelli di stress basso, questi geni rendono il fieno mentre il sole splende per sostenere la crescita e la riproduzione. Ma in condizioni difficili prendono un "le cose possono solo migliorare" atteggiamento - le loro attività cambiamento, scatenando uno spostamento tutto fisiologico verso la protezione delle cellule e la manutenzione. Questo cambiamento si estende la durata della vita, uno stato che può essere imitato (o attivato) da mutazioni nei geni come daf-2, che rilevano le condizioni ambientali.In altre parole, daf-2 e daf-16 fanno parte della macchina che fa il punto della situazione che prevale ambientali e imposta il corso appropriato, sia un "Live in fretta e muori giovane" o "cerca di rimanere vivo per vedere se le cose migliorano" approccio . In daf-2 mutanti quest'ultimo programma sembra essere lo stato di default, anche in assenza di stress.

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Soia cisti nemotode (glicine Heterodera) ed è l'uovoCredit: Pubblico dominio

Effetti umani

Non geni simili regolano la durata della vita negli esseri umani? Sembra che lo fanno: mutazioni nel gene del recettore dell'insulina sono associate con la longevità in una coorte giapponese ; quelli che mettere in pericolo l'IGF-1 funzione dei recettori sono comunemente visto in una popolazione di Ashkenazi centenari ebrei ; e FOXO varianti genetiche sono stati collegati alla longevità in diverse popolazioni di tutto il mondo.E andando indietro nella direzione opposta - ora sappiamo che la controparte verme gene WS riduce la durata della vita senza fine, quando inattivati, così come avviene negli esseri umani .Così l'umile C. elegans verme leader nella ricerca sull'invecchiamento, proprio come si fa, rivelando segreti per tante altre vie di ricerca biologica. Non ci resta che assemblare i pezzi del puzzle per esporre il quadro generale.Potrebbe essere questa la ricerca un giorno essere tradotto in farmaci che rallentano il processo di invecchiamento?Oppure, ancora più importante, potrebbero le malattie della vecchiaia essere evitati, estendendo la nostra healthspan? E 'certamente ragionevole ipotizzare che i farmaci che imitano gli effetti di insulina / IGF e FOXO mutazioni, ad esempio, potrebbe avere questo effetto.Ma c'è ancora molto da conoscere la biologia di base di invecchiamento, se si vuole "curare" la vecchiaia.