Una dieta da fame raddoppia la vita (dei vermi)

Gli scienziati sospettano che lo stesso processo operi nelle cellule tumorali

[23 giugno 2014]

I ricercatori statunitensi della Duke University ricordano che «la secolare ricerca della fontana dell’eterna giovinezza ha prodotto solo un paio di collegamenti promettenti, uno dei quali comporta una dieta estrema emaciante», ma un nuovo studio finanziato dall’American Cancer Society Postdoctoral Fellowship Award e dal National Institutes of Health  su  minuscolo verme nematode Caenorhabditis elegans  comincia a spiegare questa meraviglia della restrizione calorica e ci fa capire qualcosa di più sul modo più semplice per essere più longevi.

I ricercatori della Duke University ha scoperto che «la ricerca di cibo da parte del C. elegans innesca uno stato di sviluppo bloccato: mentre l’organismo, alla ricerca di cibo, continua a dimenarsi per farlo, le sue cellule e i suoi  organi sono sospese in uno stato senza età, quiescente. Quando il cibo diventa di nuovo abbondante, il verme sviluppa come previsto, ma può vivere il doppio del tempo normale».

David R. Sherwood, professore associato di biologia alla Duke University, spiega cosa emerge dai risultati che sono stati pubblicati su PloS Genetics: «E’ possibile che le diete low-nutrient  seguano le stesse strade anche per noi, per mettere le nostre cellule in uno stato di quiescenza. Il trucco è quello di trovare un modo per manipolare farmacologicamente questo processo in modo da ottenere i benefici anti-invecchiamento senza il dolore della restrizione della dieta».

Negli ultimi 80 anni, i ricercatori hanno messo a dieta un bestiario di organismi-modello e hanno visto come la privazione di cibo possa estendere la durata della vita di ratti, topi, lieviti, mosche, ragni, pesci, scimmie e vermi, dal 30 al 200% in più rispetto ai loro simili che si alimentano liberamente.

Nel mondo reale, fuori dai laboratori di ricerca, gli organismi come C. elegans vivono periodi di abbondanza e carestia che influenzano certamente  il loro sviluppo e longevità.  Ryan Baugh, che insegna medicina alla la Duke, ha dimostrato che le uova di  C. elegans messe in un ambiente privo di sostanze nutritive hanno arrestato il loro sviluppo, quindi ha chiesto a Sherwood di indagare se limitare la dieta fino al punto di morire di fame avrebbe lo stesso effetto più tardi, nella vita. I vermi C. elegans sono un modello di studio eccezionale: sono traslucidi e composti da poche centinaia di cellule, rendendo così facili da osservare con un microscopio i cambiamenti nello sviluppo.

Sherwood e il suo borsista post-dottorato Adam Schindler hanno deciso di concentrarsi sulle ultime due tappe dello sviluppo larvale di C. elegans – chiamate L3 e L4 – quando si stanno ancora sviluppando tessuti e organi essenziali come la vulva, e spiegano che «durante queste fasi, la vulva del verme si sviluppa da un granello di tre celle a una pallina leggermente più grande di 22 cellule». I ricercatori hanno scoperto che quando hanno fatto mancare il cibo in diversi periodi L3 e L4, lo sviluppo si è bloccato quando la vulva era nella fase tre cellule o nella fase 22 cellule, ma non in mezzo.

Quando hanno ampliato la loro ricerca i due scienziati hanno scoperto che non solo la vulva, ma tutti i tessuti e le cellule nell’organismo sembravano rimanere bloccati in questi due checkpoint principali. «Questi punti di controllo sono come i caselli lungo l’autostrada dello sviluppo – evidenziano – Se l’organismo ha abbastanza nutrienti, il suo sviluppo può passare attraverso il prossimo casello. Se non ha abbastanza, rimane al casello fino a che non ha costruito i nutrienti necessari per fare così il resto del percorso».

Schindler sottolinea che «lo sviluppo non è un processo continuo senza sosta. Gli organismi devono monitorare il loro ambiente e decidere se sia o non sia riconducibile al loro sviluppo. Se non lo è, si fermano; se lo è, avanzano. Quei posti di blocco sembrano esistere per permettere all’animale di prendere questa decisione. E la decisione ha delle implicazioni, perché le risorse o vanno allo sviluppo o alla sopravvivenza».

Lo studio ha scoperto che il C. elegans potrebbe stare a digiuno per almeno due settimane e  poi svilupparsi ancora normalmente una volta che riprende ad alimentarsi. Dato che lo sviluppo non avviene mentre il verme è nel suo stato di quiescenza, in sostanza la fame raddoppia di due settimane la durata della vita del C. elegans. Quindi capire cosa innesca queste “decisione” potrebbe fornire indicazioni sul perché i tessuti degenerano durante l’invecchiamento e rivelare come fermare il processo degenerativo.

Secondo Sherwood, «questo studio ha implicazioni non solo per l’invecchiamento, ma anche per il cancro. Uno dei più grandi misteri del cancro è come le cellule tumorali metastatizzano presto e poi giacciano dormienti per anni prima di risvegliarsi. La mia ipotesi è che i percorsi dei vermi che arrestano queste cellule per poi svegliarle di nuovo siano gli stessi percorsi che stanno dietro le metastasi tumorali umane».

I ricercatori dalla o Duke University  stanno attualmente eseguendo una serie di studi genetici per vedere se  riescono a trovare un altro modo per forzare il C. elegans a realizzare questi percorsi di sviluppo.