Occhi ed invecchiamento: il gene per gli omega-3 come marker e come bersaglio

L’età cronologica prevede livelli relativi di prestazioni mentali e fisiche, rischi di malattie nei disturbi comuni e mortalità. L’uso dell’età cronologica è limitato, tuttavia, nello spiegare la notevole variazione biologica tra individui di un’età simile. L’età biologica è un concetto che tenta di quantificare diversi stati di invecchiamento influenzati dalla genetica e da una varietà di fattori ambientali. Mentre gli studi epidemiologici sono riusciti a fornire valutazioni quantitative dell’impatto di fattori discreti sulla longevità umana, i progressi della biologia molecolare offrono ora la capacità di guardare oltre gli effetti a livello di popolazione e di affinare gli effetti di fattori specifici sull’invecchiamento all’interno dei singoli organismi. Recentemente è stato sviluppato un modello quantitativo per l’invecchiamento basato su modelli di metilazione del DNA su tutto il genoma usando misurazioni a 470.000 CpG (isole CG metilate) da campioni di sangue intero di una vasta coorte di individui umani che abbracciano una vasta fascia di età. Diversi modelli funzionano su più tessuti, suggerendo la possibilità di un comune orologio molecolare, regolato in parte dai cambiamenti nel metiloma. Inoltre, questi modelli di metilazione sono fortemente correlati con la senescenza cellulare e l’invecchiamento.

Le regioni regolatorie di diversi geni vengono progressivamente metilate con l’aumentare dell’età cronologica, suggerendo un legame funzionale tra età, metilazione del DNA ed espressione genica. La metilazione è un semplice processo biochimico in cui gruppi di atomi di carbonio e idrogeno vengono trasferiti da una sostanza all’altra. Nel caso del DNA, la metilazione delle regioni regolatorie influisce negativamente sull’espressione del gene. La metilazione del DNA viene utilizzata in tutto il corpo umano, essenzialmente attivando e disattivando gli interruttori biologici per massimizzare il funzionamento efficiente. Ha ruoli regolatori chiave nei sistemi cardiovascolare, neurologico, riproduttivo e disintossicante del corpo. Negli ultimi anni, ci sono stati molti lavori e progressi nell’identificazione di possibili biomarcatori che predicono l’età biologica (non cronologica) degli individui. Tali biomarcatori sarebbero utili per identificare il rischio e lo stato delle malattie legate all’età. ELOVL2 è tra i geni che attirano maggiore interesse. ELOVL2 è un biomarker affermato dell’età. In un nuovo articolo sulla rivista Aging Cell, i ricercatori della School of Medicine dell’Università della California di San Diego affermano che il gene sembra svolgere un ruolo chiave nell’invecchiamento funzionale e anatomico associato all’età in vivo nelle retine di topo.

In particolare, il gruppo di ricerca, guidato dall’autore senior Dorota Skowronska-Krawczyk, PhD, assistente professore presso il Dipartimento di Oftalmologia della Famiglia di Viterbi presso l’UC San Diego Shiley Eye Institute, ha scoperto che una diminuzione legata all’età dell’espressione genica ELOVL2 era associata ad un aumento del DNA metilazione del suo promotore. Quando i ricercatori hanno invertito l’ipermetilazione in vivo, hanno aumentato l’espressione di ELOVL2 e salvato il declino correlato all’età della funzione visiva nei topi. ELOVL2 è coinvolto nella produzione di acidi grassi polinsaturi omega-3 e omega-6 a catena lunga, che vengono utilizzati in diverse funzioni biologiche cruciali, come la produzione di energia, la risposta all’infiammazione e il mantenimento dell’integrità della membrana cellulare. Il gene si trova nell’uomo e nei topi. In particolare, ELOVL2 regola i livelli di acido docosaesaenoico o DHA, un acido grasso omega-3 polinsaturo ampiamente presente nel cervello e nella retina. Il DHA è associato a numerosi effetti benefici. In particolare, la sua presenza nei fotorecettori negli occhi promuove una sana funzione retinica, protegge dai danni da luce intensa o stress ossidativo e regola recettori cellulari che attraverso il DNA mantengono il metabolismo dei carboidrati e dei lipidi (recettori PPARs).

La sua presenza costante stata collegata al miglioramento di una varietà di condizioni della visione, dalla degenerazione maculare senile, retinopatia diabetica e alla sindrome sicca (occhi asciutti). Studi epidemiologici suggeriscono che un basso apporto dietetico di acidi grassi omega-3 é associato a un rischio più elevato di AMD. Inoltre, sono state identificate mutazioni in ELOVL4, un enzima della famiglia di ELOVL2, nella distrofia maculare Stargardt-simile (STGD3), una patologia retinica giovanile con depositi maculari che ricordano la AMD. I ricercatori evidenziano come i risultati indicano che ELOVL2 regola attivamente l’invecchiamento nella retina del topo, fornendo un collegamento molecolare tra allungamento degli acidi grassi polinsaturi e funzioni visive. La Dr.ssa Skowronska-Krawczyk ha affermato che il lavoro ha dimostrato per la prima volta che un gene dell’orologio di metilazione ha avuto un ruolo funzionale nell’invecchiamento di un organo, in questo caso l’occhio: “Mi è stato chiesto se penso che ELOVL2 sia il gene che provochi l’invecchiamento. Dopo averci pensato, non è irragionevole pensare che un’espressione di ELOVL2 più bassa possa essere alla base di molte condizioni legate all’età. Il lavoro futuro nel nostro laboratorio affronterà questa domanda”.

  • A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica

Pubblicazioni scientifiche

Chen D et al., Skowronska-Krawczyk D. Aging Cell 2020; Jan 14:e13100. 

Ding Y, Yang J et al. J Exp Clin Cancer Res. 2019 Dec 19; 38(1):498. 

Sturm G, Cardenas A et al. Epigenetics. 2019 Oct; 14(10):961-976. 

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- Laurea in Medicina e Chirurgia nel 1998 (MD Degree in 1998) - Specialista in Biochimica Clinica nel 2002 (Clinical Biochemistry specialty in 2002) - Dottorato in Neurobiologia nel 2006 (Neurobiology PhD in 2006) - Ha soggiornato negli Stati Uniti, Baltimora (MD) come ricercatore alle dipendenze del National Institute on Drug Abuse (NIDA/NIH) e poi alla Johns Hopkins University, dal 2004 al 2008. - Dal 2009 si occupa di Medicina personalizzata. - Detentore di un brevetto sulla preparazione di prodotti gluten-free a partire da regolare farina di frumento immunologicamente neutralizzata (owner of a patent concerning the production of bakery gluten-free products, starting from regular wheat flour). - Responsabile del reparto Ricerca e Sviluppo per la società CoFood s.r.l. (leader of the R&D for the partnership CoFood s.r.l.) - Autore di un libro riguardante la salute e l'alimentazione, con approfondimenti su come questa condizioni tutti i sistemi corporei. - Autore di articoli su informazione medica, salute e benessere sui siti web salutesicilia.com e medicomunicare.it