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Invecchiamento e longevità: vie genetiche mitocondriali

Nell'ultimo decennio abbiamo assistito a una crescita della popolazione anziana. Nel processo di invecchiamento è inclusa un'ampia serie di sfide socioeconomiche e biochimiche. Mentre la specie umana ha aumentato la propria longevità, l'invecchiamento e i meccanismi molecolari che ne derivano devono essere affrontati e modulati per ridurre il rischio di malattie degenerative. 

Comprendendo la funzione molecolare dell'invecchiamento, possiamo dirlo mitocondriale la funzione è una pietra miliare di questo processo. Pertanto, abbiamo bisogno di un approccio anti-invecchiamento multidisciplinare per migliorare la funzione mitocondriale per trattare, modulare e invertire le malattie degenerative.

Invecchiamento:

L'invecchiamento si associa a un progressivo declino della funzione degli organi, aumentando il rischio di malattie degenerative e di morte. Da un punto di vista molecolare, l'invecchiamento è una conseguenza dell'accumulo di danni nei tessuti, come membrane lipidiche, proteine ​​e sequenze di DNA. Inoltre, la ricerca genetica ha identificato molteplici vie di segnalazione mitocondriale che influenzano il tasso di invecchiamento degli organismi. Inoltre, questi percorsi si sono evoluti per modulare i processi critici, che dipendono direttamente dalla disponibilità di substrati come nutrienti ed energia. 

La maggior parte delle teorie evolutive sull'invecchiamento riporta che è meno probabile che questo meccanismo sia un processo programmato, in cui il meccanismo consiste nel sacrificare l'individuo più anziano a favore del giovane. Altrimenti noto come selezione naturale. D'altra parte, la ricerca sostiene il principio in base al quale l'ottimizzazione delle risorse, come l'energia e i nutrienti, contribuisce alla crescita e alla riproduzione o alle funzioni di mantenimento e riparazione negli organismi. In effetti, questa teoria potrebbe spiegare le differenze nell'invecchiamento tra le specie. Ad esempio, alcune specie hanno dato la priorità alla crescita e alla riproduzione, aumentando l'invecchiamento e degenerazione Vota. D'altra parte, le specie più longeve hanno concentrato le loro risorse sulla riparazione e il mantenimento, consentendo l'adattamento genetico all'ambiente che porta a una migliore sopravvivenza. 

Se questa teoria è corretta (e credo che lo sia), il passo successivo è determinare quali componenti cellulari raccolgono il maggior danno nella loro struttura, portando al declino funzionale. Di conseguenza, ciò fornirà un approccio pratico che fornirà i substrati per modulare i percorsi che garantiscono il mantenimento e la riparazione dell'organismo.

I mitocondri e le sue funzioni.

Comunemente noti come la centrale elettrica della cellula, i mitocondri sono organelli legati alla membrana. L'anatomia dei mitocondri è composta da 4 compartimenti significativi, ognuno dei quali con la sua funzione strutturale.

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  • Membrana esterna mitocondriale: Si tratta di una struttura altamente porosa, perforata con ampi canali che consentono l'ingresso di molecole. Contiene anche enzimi coinvolti nella sintesi dei lipidi mitocondriali.
  • Spazio intermembrana mitocondriale: Lo spazio tra la membrana interna ed esterna, questo compartimento raccoglie i protoni H, consentendo la formazione di ATP da parte dell'ATP-sintasi.
  • Membrana interna mitocondriale: È considerato uno strato impermeabile composto da creste ricche di cardiolipina. Contiene tutti i complessi proteici della catena di trasporto degli elettroni (ETC) e l'ATP sintasi. 
  • Matrice mitocondriale: Questo è lo spazio interno del mitocondrio. Contiene gli enzimi del ciclo di Krebs, mtDNA, ribosomi, GSH, mtRNA e ossido nitrico.

Le funzioni mitocondriali si basano sull'integrità della sua struttura anatomica che consente la raccolta di protoni H+ e mantiene i gradienti ionici, il buffering del calcio, la produzione di ROS, la segnalazione cellulare, la regolazione della crescita e la produzione di energia sotto forma di ATP. Inoltre, tutte queste capacità posizionano la funzione mitocondriale al centro della ricerca bioenergetica.

La funzione mitocondriale, la riparazione e l'apoptosi dipendono da un intricato percorso bidirezionale tra il mitocondriale e il nucleo. Inoltre, la struttura del mtDNA è organizzata in nucleoidi, che sono strettamente associati alla membrana interna mitocondriale. In effetti, la membrana interna produce ROS e questo meccanismo è il motivo per cui si prevede che il mtDNA subisca un danno ossidativo costante. Tuttavia, le vie di riparazione del DNA, come la riparazione dell'escissione della base (BER), sembrano svolgere un ruolo cruciale nella riparazione della struttura del DNA principalmente attraverso nucleotidi riciclati dai processi metabolici mitocondriali o importati dal citoplasma.

Pertanto qualsiasi difetto genetico sui meccanismi che forniscono nucleotidi si rifletterebbe nelle sindromi da deplezione del mtDNA (MDS), con conseguente disfunzione mitocondriale.

L'invecchiamento è diventato una diagnosi, non solo qualcosa che accade nel tempo. Tutte le teorie sottolineano che la disregolazione della funzione mitocondriale è una pietra angolare di significative disfunzioni d'organo e malattie degenerative. Comprendere come i mitocondri regolano, modulano e producono energia e ROS fornirà il trattamento adeguato per contrastare il processo ossidativo e aumentare la biogenesi mitocondriale. – Ana Paola Rodríguez Arciniega, MS

Riferimenti:

Akbari, Mansour et al. "I mitocondri nelle vie di segnalazione che controllano la longevità e la salute". Revisioni della ricerca sull'invecchiamento vol. 54 (2019): 100940. doi:10.1016/j.arr.2019.100940

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