Contatto: pierre@senellart.com

Ultima modifica
2009-02-24 13:24:37 UTC

L'invecchiamento biologico

Più che essere un reale lavoro di ricerca, cosa che segue riprende piuttosto liberamente le idee che il professore Steven Austad espone nel suo libro passionnant (1), di cui consiglio vivamente la lettura ad ogni persona interessata dall'argomento.

Drosophile	0,1
Topo	3
Anguilla	6
Tacchino	12,5
Capra	18
Pipistrello vampiro	19,5
Gatto	21
Canarino	24
Salamandra chiazzata	25
Leone	29
Bue	30
Grizzly	31
Piccolo pipistrello marrone	32
Cane	34
Piccione	35
Scimpanzè	37
Esturgeon	50
Alligatore	56
Elefante	57
Cavallo	62
Ara	64
Uomo	90
Tartaruga gigante	177

Longevità massima constatata (in anni) di alcune specie animali
(fonti: Encyclopædia Britannica, Quid et [1])

Invecchiamento e longevità

Si tratta inizialmente di definire precisamente l'invecchiamento biologico, che si chiama anche la senescenza, e di dare indicatori affidabili. Steven N. Austad (1) dà la definizione seguente dell'invecchiamento: il deterioramento progressivo della quasi-totalità delle funzioni dell'organismo nel corso del tempo.

Il primo criterio che viene allo spirito a caratterizzare l'invecchiamento sembra essere la longevità o speranza di vita, cioè la durata di vita media di un individuo. Tuttavia, è chiaro che questo dato non dipende soltanto dall'invecchiamento, ma anche da criteri ambientali. Consideriamo, come lo fecero il premio Nobel di medicina Peter Medawar, l'esempio ipotetico, ricco in insegnamenti, di una popolazione di tubi a prova in un laboratorio. Se si trascurano le incrinature che possono eventualmente influire sulla loro fragilità, questi tubi “non invecchiano„. Tuttavia, la pressione ambientale rappresentata qui dalle manipolazioni dei ricercatori e laborantins condurrà inevitabilmente alla rottura di ogni tubo a prova. Si può dunque completamente parlare della longevità di un tubo a prova, ma questa non ha alcun legame con un invecchiamento qualunque intrinseco ma dipende esclusivamente dall'abilità degli sperimentatori. Così, secondo i laboratori, la speranza di vita di un tubo a prova può essere moltiplicata da dieci. È lo stesso nelle popolazioni animali. Due gruppi di individui della stessa specie, che devono dunque presentare un invecchiamento biologico simile, potranno avere una longevità molto diversa a seconda che sia nella natura o in cattività, secondo il numero di predatori, ecc. egli ci occorre dunque rinunciare ad utilizzare il semplice criterio della longevità per caratterizzare l'invecchiamento biologico.

Si potrebbe essere allora tentato di utilizzare misure di prouesses sportivi: è ad esempio chiaro che una persona anziana non può fare concorrenza su uno 100 metri con un giovane uomo. Tuttavia, l'invecchiamento non è la sola causa di un eventuale ribasso di prestazioni: un atleta che si mette a fumare e non sorvegliare più la sua alimentazione vedrà senza dubbio i suoi risultati abbassarsi in modo spettacolare, senza che ciò sia dovuto all'invecchiamento del suo organismo. Problemi simili si verificano quando ci si interessa ad altre funzioni dell'organismo, come la memoria o la fertilità.

In realtà, un buono indicatore dell'invecchiamento sembra essere l'evoluzione del tasso di mortalità, che si può identificare alla probabilità di morire nell'anno che viene, ad un'età data. La mortalità segue all'età adulta una crescita esponenziale: se passa dall'dall'1% al 2% in un tempo dato, passerà dal 2% al 4% nello stesso tempo. Ovviamente, i tassi precisi di mortalità di individui di una stessa specie dipendono da numerosi fattori. Un uomo ad esempio avrà una debole probabilità di morire se vive in una società industrializzata e molto medicalizzata che se vive in una società basata sull'agricoltura e fortemente sensibile alle epidemie. Inoltre questi dati sono di diverse in tempo di guerra o in tempo di pace, o a seconda che si sia uomo o donna (le donne presentano nella quasi-totalità paesi dei tassi di mortalità inferiori a quelli degli uomini, per ragioni certamente biologiche e non sociologiche, ma ancora male comprese). Tuttavia, il tempo di raddoppio del tasso di mortalità sembra essere quasi una costante all'interno di una specie. Negli uomini, è quasi di otto anni. Può in realtà variare da 7 a 26 anni, ma se si considerano soltanto gli uomini di oltre 40 anni e che si eliminano le morti non dovute a ragioni naturali, si ottengono dati che possono ancora meno variare.

Così, il tempo di raddoppio del tasso di mortalità ci dà un indicatore pertinente per misurare la velocità dell'invecchiamento e comparare le diverse specie animali: dieci giorni per gli drosophiles, tre mesi per i topi di laboratori ed otto anni per gli esseri umani. Nell'ambito di una stessa specie, diseguaglianze di fronte all'invecchiamento sembrano tuttavia apparire: ad esempio, esistono famiglie i cui membri hanno spesso una grande longevità. Benché non si possa essere sicuro, potrebbe trattarsi soltanto di una migliore resistenza, trasmessa dai geni, ad alcune malattie, e non il rallentamento dell'invecchiamento. Si conoscono anche malattie, come la sindrome di Hutchinson-Gilford o la sindrome di Werner, che sembrano accelerare l'invecchiamento delle persone che ne sono raggiunte: caduta di peli, più grande rischio di alcune malattie cardiovascolari, più grande rischio di cancro per la sindrome di Werner. Tuttavia, tutti i segni della senescenza non appaiono: i pazienti non sono particolarmente toccati dal diabete o la malattia di Alzheimer. Non si tratterebbe dunque là di un reale invecchiamento accelerato ma della comparsa di alcuni sintomi spettacolari e tragici.

Perché dell'invecchiamento

Il numero di teorie che si affrontano nel settore dell'invecchiamento è impressionante: il gérontologue russo Zhores Medvedev ne ha contato più di 300. Tuttavia un grande numero fra esse non si interessa realmente alle cause, ma piuttosto alla meccanica della senescenza. In questo senso, non sono, necessariamente contradittorie e possono semplicemente descrivere molti aspetti di uno stesso fenomeno.

In materia di teoria perché dell'invecchiamento, tre ipotesi solo serie si sono affrontate e dei due fra esse si sono rivelate erronee. Ciò non vuole purtroppo dire che il terzo è il buono, i ricercatori mancando sempre di dati sulla causa dell'invecchiamento.

La teoria del bene della specie

L'evoluzione di una specie, attraverso la selezione naturale, può verificarsi soltanto se c'è un rinnovo delle generazioni. È in effetti soltanto con la riproduzione che nuove combinazioni di geni appaiono, che fornisce di nuove caratteristiche ad un individuo che può così essere meglio adattato al suo ambiente in cambiamento perpetuo. La teoria del bene della specie consiste nel dire che l'invecchiamento permette precisamente questo rinnovo delle generazioni, gli individui più vecchi morendo per lasciare posto ai più giovani. È dunque per il bene della specie, e non per il suo, che un individuo invecchia.

Uno dei fatti che sembrano essere maggiore questa teoria è il caso delle specie come il salmone o il topo marsupiale Antechinus. Quest'animali si riproducono una sola volta nel corso della loro vita, e subiscono immediatamente dopo un invecchiamento accelerato che provoca rapidamente la loro morte (soltanto i maschi nel caso di Antechinus). Sembra naturale spiegare ciò con la teoria del bene della specie: l'invecchiamento non è mentre una tappa naturale della vita, come la nascita o la riproduzione, questa tappa permettendo di accelerare la morte dell'individuo e dunque facilitare il rinnovo delle generazioni.

Tuttavia, questa teoria solleva un problema più grave: suppone che l'evoluzione scelga le caratteristiche che sono favorevoli al gruppo e non all'individuo. Ma ciò va contro i principi della biologia dell'evoluzione. Immaginiamo ad esempio una popolazione nella quale ogni femmina genera due bambini nel corso della sua vita, un maschio ed una femmina, e che tutti gli individui muoiono di morte naturale. Questa popolazione è perfettamente equilibrata. La popolazione restando di dimensione costante, le risorse non vengono a mancare ed il rinnovo delle generazioni è realizzato senza problemi. Supponiamo ora che un cambiamento si verifichi e che appaia ad una femmina un gene che raddoppia la longevità e dunque il numero di bambini. Questo gene è ovviamente cattivo per il gruppo poiché se si sparge, la popolazione seguirà una crescita esponenziale, cosa che porrà il problema della mancanza di risorse. Tuttavia, questo gene è buono per l'individuo che vive più a lungo e trasmette a più bambini il suo patrimonio genetico. Ciò che l'evoluzione predice, è che questo nuovo gene si sparga, poiché secondo le generazioni, la parte degli individui portatore di questo gene sarà sempre più importante. La selezione è realizzata dunque al livello dell'individuo e non del gruppo e la teoria del bene della specie si trova annullata.

La teoria del tasso di vita

Il metabolismo crea sottoprodotti (in particolare i radicali liberi) capaci di danneggiare le cellule e che sono certamente uno dei meccanismi importanti dell'invecchiamento. Si può dunque pensare che la velocità del metabolismo di un individuo - ciò che si può chiamare il proprio tasso di vita - condiziona il suo invecchiamento. Ogni cellula, di qualche specie animale che sia, avrebbe così lo stesso “capitale metabolico„, che si può vedere come il proprio consumo energetico. Le cellule, e dunque l'organismo, invecchierebbero così secondo il consumo di questo capitale.

Un grande numero di constatazioni sembra sostenere questa teoria: più un animale è grande, più ha cellule, e più vive vecchio (il che, in prima approssimazione significa che invecchia lentamente). Drosophiles che si mettono in un ambiente più freddo (il che riduce in egual misura la temperatura interna di quest'animali a sangue freddo) vive più a lungo, e si sa che un ribasso di temperatura causa un rallentamento delle reazioni chimiche che sono alla base del metabolismo. Infine, un'esperienza ha mostrare che se si sottoalimentassero ratti o topi di laboratorio dal 30% al 40% per relazione un'alimentazione non limitata, ma evitando la malnutrizione, quest'animali vivessero 20% al 40% più vecchi. Ciò può spiegarsi con la teoria del tasso di vita con un invecchiamento rallentato, in mancanza di combustibili al metabolismo.

La conseguenza che avrebbe avuto questa teoria sugli esseri umani se si fosse rivelata vero è abbastanza sorprendente: sarebbe stato necessario concludere che per invecchiare più lentamente, e dunque vivere più a lungo, occorrerebbe mangiare molto poco, ma sufficientemente, ed evitare ogni esercizio fisico, grande consumatore d'energia!

Tuttavia, un certo numero di animali sembravano fare eccezione a questa teoria. I pipistrelli, innanzitutto, vicini in dimensione di un grande numero di piccoli mammiferi terrestri, vivono molto più vecchi di quest'ultimi (mentre un topo vive soltanto alcuni anni, un pipistrello può vivere più di venti o trenta anni, secondo la sua specie). Questa particolarità aveva innanzitutto era spiegato dal fatto che un certo numero di specie di pipistrelli hibernent, e dunque hanno un metabolismo molto rallentato per un grande periodo della loro vita. La spiegazione non può tuttavia tenere, poiché ci si è accorti che altre specie di pipistrelli, che presentano la stessa longevità, hibernaient. Un altro contro-esempio alla teoria del tasso di vita viene dagli uccelli, che a dimensione uguale, hanno tassi metabolici ed una temperatura corporale più elevati di quelli dei mammiferi. Tuttavia, gli uccelli possono vivere ad un'età molto avanzata: corvi o pappagalli de plus di 50 anni non sono rari, e sembrerebbe anche che alcuni pappagalli abbiano superato i cento anni. Infine, si è constatato che i ratti sottoalimentati non diminuivano in realtà a lungo termine il loro metabolismo. La teoria del tasso di vita, molto seducente all'al minimo che possa essere, non è dunque valida.

La teoria evoluzionista dell'invecchiamento

La malattia di Huntington è una malattia genetica mentale ad emissione tardiva che conduce alla demenza quindi alla morte gli individui raggiunti, ed il cui studio ha permesso al biologo famoso Haldane di scoprire un punto importante per lo studio delle cause dell'invecchiamento. Ha constatato che questa malattia era anormalmente diffusa, poiché tocca una persona su 15.000 nelle popolazioni europee. La selezione naturale avrebbe dovuto quasi eliminarlo, riportandola a tassi come ad esempio la sindrome di Hutchinson-Gilford che tocca una persona su otto milioni. In realtà, la particolarità di questa malattia è che nel momento in cui colpisce i facchini del gene interessato, questi hanno già avuto praticamente tutti i bambini che avrebbero avuto se non fossero stati raggiunti. La malattia agendo in generale soltanto dopo il periodo di procreazione, la selezione naturale non può agire sopra, cosa che spiega il numero elevato di facchini.

Bene per comprendere il fenomeno, riprendiamo l'esempio della popolazione di tubi a prova. Supponiamo che ogni tubo generi un bambino tube, ogni anno della sua esistenza. Anche se i tubi non invecchiano, saranno inevitabilmente rotti. Ad esempio, il tasso di rottura ammonta al 50% all'anno. Un tubo ha allora una possibilità sedici di vivere 4 anni ed una possibilità su 1024 di vivere dieci anni. Supponiamo infine che appaia un gene “suicidio„ che causa l'esplosione del suo facchino all'età di 4 anni. Poiché un numero non trascurabile di tubi sarà sopravvissuto fino a quest'età e che saranno ancora in grado di procreare, questo gene sarà certamente eliminato dalla selezione naturale. Invece, se l'età dell'esplosione è ritardata a 10 anni, la sua influenza sulla popolazione sarà quasi-nulla e la selezione naturale non favorirà né sfavorirà questo gene. È ciò che avviene per la malattia di Huntington, è anche ciò che potrebbe avvenire per l'invecchiamento: quest'ultimo in un certo qual modo non era stato previsto dall'evoluzione, le sue conseguenze che appaiono soltanto perché viviamo in un ambiente iperprotetto.

È così possibile come i meccanismi (negativi) associate all'invecchiamento siano la contropartita di meccanismi positivi che si svolgono prima nella vita. Così, esperienze su porcellini d'India hanno mostrare che gli ormoni maschili e il testostérone potrebbero essere all'origine di cancri ad un'età avanzata. Ci potrebbe dunque essere un costo alla riproduzione. È del resto a seguito di un periodo di accoppiamenti liberi che il maschio Antenichus di cui abbiamo parlato più sù, meurt brutalmente.

Questa teoria evoluzionista dell'invecchiamento ha un certo numero di conseguenze: sono gli animali che subiscono una pressione ambientale forte che invecchiano più rapidamente. Sarebbe assurdo per loro sprecare dell'energia da ricambiare i meccanismi della senescenza mentre rischiano di morire rapidamente, della gamba di un predatore ad esempio. È dunque naturale che i grandi animali invecchiano più lentamente che i piccoli, che gli uccelli e pipistrelli, che dispongono del vantaggio che è il volo, vivono più a lungo dei mammiferi terrestri. E in effetti, ci si accorge che gli uccelli che non sono buoni ladri, come il pollame, lo struzzo o i pinguini, hanno longevità meno grandi, riportate alla loro dimensione, che gli altri uccelli (comparare ad esempio le longevità del tacchino e del piccione nella tabella quì sopra). Infine, i salmoni muoiono dopo la loro riproduzione poiché li era meglio per dedicare la loro energia alla procreazione, piuttosto che di sperare di sopravvivere un anno più. La teoria evoluzionista dell'invecchiamento sembra dunque spiegare perché la natura non ha più messo difese contro i meccanismi della senescenza.

I meccanismi dell'invecchiamento

Fonte: The Tallahassee Democrat

Uno dei principali meccanismi conosciuti dell'invecchiamento deriva dalla formazione, nel corso del metabolismo, di ossidanti, fra cui i radicali liberi. Quest'ultimi sono atomi o molecole che hanno un elettrone non accoppiato sul loro strato esterno e che reagiscono dunque molto fortemente con altre molecole, per stabilizzarsi e formare nuovi radicali liberi. Questo processo d'ossidazione può danneggiare qualsiasi parte della cellula, come il mitochondries che sono la sede del metabolismo o i DNA, sede dell'informazione genetica. Cambiamenti possono così essere causati, e si sa che sono tali cambiamenti che sono all'origine della formazione di cellule immortali, cioè un cancro. Di fronte a questa minaccia, l'organismo produce una quantità importante di antioxydants presunti stabilizzare i radicali liberi. Si sa che le vitamine A, C ed E sono di buoni antioxydants, ma il loro interesse in vivo nella lotta contro l'invecchiamento non è avverato. L'organismo si difende anche riparando le sequenze di DNA danneggiate (ciò è possibile poiché i bit di DNA vengono con paio, la sequenza di un bit che si deduce dalla sequenza dell'altra). Tuttavia, se la riparazione non ha il tempo di essere realizzato prima di un dédoublemement della cellula (una mitosi), il cambiamento diventa irrimediabile.

Un altro processo messo in gioco dall'invecchiamento è la reazione di glycosylation scoperta dal chimico francese Louis Maillard: le molecole di glucosio presenti nell'organismo possono combinarsi a varie proteine, che modificano così la loro struttura. Quando si sa che le funzioni delle proteine dipendono precisamente più la parte dal tempo della loro struttura, si comprendono i danni che possono essere causati. È, sembrerebbe -il, questo meccanismo che sarebbe in gioco nella malattia di Alzheimer. Là ancora, il corpo ha previsto difese: alcuni fagociti sembrano specializzati nella distruzione delle proteine danneggiate. Si nota che i due meccanismi precedentemente citati agiscono di concerto, i radicali liberi accelerando la glycosylation e quest'ultimo che può generare radicali liberi.

Conclusione - prospettive

Lo studio dell'invecchiamento è ancora un settore scientifico giovane e promettente. Se un grande numero di ipotesi è stato emesso, si manca di una teoria causale chiara. Quanto ad eventuali applicazioni mediche nel rallentamento dell'invecchiamento, ne non siamo ancora là. I prodotti miracoli che promettono effetti spettacolari in questa direzione hanno altrettanta validità scientifica che la fontana di gioventù. Tuttavia, tutte le speranze sono permesse in questo settore in piena ebollizione. Che sia auspicabile éthiquement o no, l'uomo di 150 anni non è certamente per domani, ma forse per dopodomani…

Bibliografia

1. Austad Steven N.; Why we age; New York; John Wiley & Sons, Inc. ; 1997.
2. “Cartella„; La ricerca; juillet-août 1999; n°322.

Grazie a Jacques Tréton per i suoi consigli bibliografici ed a Édouard Maurel-Segala per la sua rilettura.

---