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TEORIE DELL’INVECCHIAMENTO: DISFUNZIONE MITOCONDRIALE

I mitocondri sono minuscoli organelli intracellulari e sono tra le strutture più complesse all'interno della cellula. Hanno sia una membrana esterna che una interna. La maggior parte delle reazioni che producono energia avvengono nella membrana interna, dove si trovano quattro complessi proteici responsabili della respirazione cellulare. Ossidano combustibili biologici come lipidi, proteine e glucidi. Quindi raccolgono l’energia immagazzinata in tali combustibili e alla fine la convertono in adenosina trifosfato (ATP), la molecola necessaria per alimentare molti processi cellulari che richiedono energia.

Tutto ciò che interferisce con il funzionamento di questa struttura può minare la capacità dei mitocondri di produrre energia.

 

L'analisi della funzione mitocondriale nei tessuti, come il muscolo scheletrico dei soggetti più anziani, rivela un declino della capacità respiratoria mitocondriale fino al circa il 50% rispetto ai soggetti più giovani e una riduzione dell'ATP. Questi deficit mitocondriali sono strettamente correlati al declino funzionale della forza muscolare e sono ritenuti da molti un fattore causale della sarcopenia correlata all'età.

I mitocondri sono anche gli unici componenti delle cellule, a parte il nucleo, a possedere DNA. Il DNA mitocondriale è molto più corto del DNA nucleare, ma non per questo meno importante. La maggior parte delle proteine mitocondriali hanno origine nel DNA nucleare della cellula e vengono poi importate nei mitocondri. Ma un certo numero di proteine essenziali per la produzione di energia proviene dal DNA mitocondriale e il danno a questo DNA può paralizzare la capacità del mitocondrio di produrre energia. Tra i sottoprodotti della produzione di energia mitocondriale ci sono le “specie reattive dell’ossigeno” (ROS): molte di queste specie reattive dell'ossigeno sono radicali liberi ovvero specie chimiche che presentano un elettrone spaiato nell’orbitale più esterno.  I radicali liberi dell’ossigeno, se non vengono rapidamente neutralizzati dagli antiossidanti, possono causare notevoli danni alle membrane e al DNA mitocondriale in quanto il DNA mitocondriale non è così protetto come il DNA nucleare, che è rivestito di proteine. Il DNA mitocondriale “nudo” diventa un facile bersaglio per le specie reattive dell’ossigeno. Il danno causato dai radicali liberi avvia un ciclo che si autoalimenta in cui il danno ossidativo compromette la funzione mitocondriale, che si traduce nella generazione di quantità ancora maggiori di radicali liberi dell’ossigeno. Nel corso del tempo, i mitocondri colpiti diventano così inefficienti, al punto da non essere più in grado di generare energia sufficiente per soddisfare le richieste cellulari. Questo è il motivo per cui i mitocondri delle cellule degli individui più anziani tendono ad essere meno efficienti di quelli delle cellule dei giovani.


La disfunzione mitocondriale è correlata a diverse malattie legate all'età come malattie neurodegenerative e cardiache, sarcopenia e diabete
TEORIE DELL'INVECCHIAMENTO: Disfunzione Mitocondriale

La disfunzione mitocondriale è correlata a diverse malattie legate all'età. Le prime mutazioni patogene nel DNA mitocondriale furono segnalate nel 1988 e ad oggi i ricercatori ne hanno identificate più di 50.

Oltre che dal danno al DNA mitocondriale, le malattie possono avere origine anche dal danno ossidativo alle proteine e ai lipidi nei mitocondri stessi e sono quelle che comunemente associamo all’invecchiamento. La disfunzione mitocondriale è stata associata a numerose malattie neurodegenerative come, ad esempio, il morbo di Parkinson, la malattia di Huntington e quella di Alzheimer, a malattie cardiache e al rischio di diabete di tipo 2. 

Lo studio della disfunzione mitocondriale e della sua relazione con l’invecchiamento è ancora un’area di indagine relativamente giovane in biologia. I mitocondri, chiusi dalla loro doppia membrana, rappresentano un ostacolo alla manipolazione genetica e ad altre forme di manipolazione. È improbabile che il decadimento mitocondriale venga fermato in tempi brevi, ma gli scienziati sembrano fiduciosi che il processo possa essere rallentato e, con esso, il processo di invecchiamento e lo sviluppo di una serie di malattie legate all'età.

 
  • American Federation for Aging Research (AFAR). Mitochondria and aging, 2016.

  • Jang JY et Al. The role of mitochondria in aging. J Clin Invest, 2018, DOI: 10.1172/JCI120842

  • López-Otín C. et Al. The hallmarks of aging. Cell, 2013, DOI: 10.1016/j.cell.2013.05.039

  • Picca A. et Al. Update on mitochondria and muscle aging: all wrong roads lead to sarcopenia. Biol Chem, 2018, DOI: 10.1515/hsz-2017-0331

  • Santanasto AJ. Et Al. Skeletal Muscle Mitochondrial Function and Fatigability in Older Adults. J Gerontol A Biol Sci Med Sci, 2015, DOI: 10.1093/gerona/glu134



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