Non scherzare con la meiosi

Come la salute riproduttiva influenzi la salute generale e l’invecchiamento

Una nuova ricerca su un modello animale di invecchiamento suggerisce un possibile meccanismo per cui le persone con menopausa precoce o altre condizioni genetiche che colpiscono il sistema riproduttivo hanno maggiori probabilità di contrarre malattie cardiovascolari, diabete e demenza.

L’interruzione di un processo chiamato meiosi nelle cellule riproduttive di C. elegans ha portato a un calo della salute dei vermi e ha innescato una firma genetica dell’invecchiamento accelerato simile a quella degli esseri umani che invecchiano, secondo il nuovo studio, condotto dall’Università di Pittsburgh e dai ricercatori dell’UPMC e pubblicato su Aging Cell .

“Questo studio è entusiasmante perché è la prima prova diretta che la manipolazione della salute delle cellule riproduttive porta a un invecchiamento precoce e a un calo della salute”, ha affermato l’autore senior Arjumand Ghazi, Ph.D., professore associato di pediatria, biologia dello sviluppo e cellule biologia e fisiologia al Pitt e all’UPMC Children’s Hospital di Pittsburgh. “Le implicazioni di questa scoperta sono profonde: suggerisce che lo stato del sistema riproduttivo è importante non solo per produrre figli, ma anche per la salute generale”.

Sebbene gli effetti dell’invecchiamento sulla fertilità siano ben consolidati, la ricerca negli ultimi due decenni ha iniziato a rivelare che l’idoneità riproduttiva, a sua volta, influisce sull’invecchiamento e sulla salute delle persone. Il problema è che testare direttamente questo tipo di causa ed effetto negli esseri umani è difficile. Così Ghazi e il suo team si sono rivolti a un minuscolo verme nematode chiamato Caenorhabditis elegans , un sistema ideale in cui studiare l’invecchiamento perché ha una vita breve (dalla culla alla tomba richiede solo tre settimane) e condivide molti percorsi genetici con le persone.

I ricercatori hanno esaminato la meiosi, un tipo di divisione cellulare che si verifica solo nelle cellule destinate a diventare spermatozoi o uova ed è presente in tutte le specie, dal lievito all’uomo. Hanno scoperto che gli animali con mutazioni nei geni della meiosi avevano una durata della vita più breve rispetto alle loro controparti normali. I mutanti hanno anche mostrato misure peggiori della salute generale, incluso un calo prematuro della mobilità, della funzione muscolare e della memoria.

“La parte eccitante di questo lavoro sulla salute è stata che questi animali hanno anche mostrato segni di alterata omeostasi proteica”, ha detto Ghazi. “La rottura dell’equilibrio delle proteine ??all’interno delle cellule è al centro delle malattie neurodegenerative legate all’età, come il morbo di Alzheimer”.

Quando i ricercatori hanno migliorato l’omeostasi proteica nei vermi, è stata prevenuta una certa perdita di durata della vita. Questi risultati indicano la proteostasi interrotta come un meccanismo chiave che collega la salute riproduttiva e l’invecchiamento.

Successivamente, il team ha esaminato i cambiamenti dell’espressione genica in C. elegans . Al giorno 1 dell’età adulta, i mutanti della meiosi esprimevano geni che erano notevolmente simili a quei vermi normali che non esprimevano fino al giorno 10.

“In termini umani, è come se qualcuno sulla ventina avesse l’aspetto fisico, la fisiologia e le firme genetiche di un settantenne”, ha spiegato Ghazi. “Fare pasticci con la meiosi ha effetti drammatici sulla salute e accelera l’invecchiamento in C. elegans “.

Molti degli stessi geni controllano l’invecchiamento nei vermi e negli esseri umani. Quindi i ricercatori hanno chiesto se la firma del gene dei mutanti della meiosi avesse qualche somiglianza con i geni degli esseri umani che invecchiano. Hanno scoperto che questo era davvero il caso, una scoperta notevole in quanto suggerisce che l’interruzione del sistema riproduttivo può produrre cambiamenti simili dai vermi agli esseri umani.

Poiché C. elegans può essere utilizzato per fare scoperte fondamentali non possibili negli esseri umani e in sistemi più complessi, questa scoperta apre grandi possibilità per capire come il sistema riproduttivo modella l’invecchiamento, ha detto Ghazi.

Ora sta pianificando di collaborare con UPMC Magee-Womens Hospital e Magee-Womens Research Institute per approfondire ulteriormente questa domanda nei pazienti umani che, a causa di malattie genetiche, vanno incontro a menopausa estremamente prematura e presentano complicazioni come malattie cardiache, malattie autoimmuni e osteoporosi.  

“Informati dal nostro lavoro su C. elegans , vogliamo sviluppare un pannello di geni legati all’età e usarlo per controllare il sangue e la saliva dei pazienti”, ha affermato Ghazi. “Se vediamo prove che gli stessi geni sono elevati nei pazienti, sarebbe un primo passo importante verso l’estensione di tali studi alle donne che subiscono la menopausa precoce e l’infertilità precoce”.

Ghazi spera che alla fine questo lavoro possa informare i test per la diagnosi precoce dei danni alla salute innescati da anomalie riproduttive e nuovi trattamenti o il riutilizzo di farmaci esistenti per trattare tali malattie legate all’età.

Altri autori che hanno contribuito a questo studio sono Julia A. Loose, Ph.D., Francis RG Amrit, Ph.D., Thayjas Patil e Judith L. Yanowitz, Ph.D., tutti di Pitt o UPMC.

Questo lavoro è stato sostenuto dal National Institutes of Health (R01AG051659, 1R56AG066682 e R01GM104007).