Sommario: Le diete ipocaloriche riducono l’infiammazione, ritardano l’insorgenza di malattie legate all’età e prolungano la durata della vita, come riporta un nuovo studio.
Fonte: Salk Institute
Se vuoi ridurre i livelli di infiammazione in tutto il corpo, ritardare l’insorgenza di malattie legate all’età e vivere più a lungo, mangia meno cibo. Questa è la conclusione di un nuovo studio condotto da scienziati statunitensi e cinesi che fornisce il rapporto più dettagliato finora sugli effetti cellulari di una dieta ipocalorica nei ratti. Mentre i benefici della restrizione calorica sono noti da tempo, i nuovi risultati mostrano come questa restrizione può proteggere contro l’invecchiamento nei percorsi cellulari, come dettagliato in Cell il 27 febbraio 2020.
“Sapevamo già che la restrizione calorica aumenta la durata della vita, ma ora abbiamo mostrato tutti i cambiamenti che avvengono a livello di una singola cellula per causare questo”, dice Juan Carlos Izpisua Belmonte, un autore senior del nuovo documento, professore nel Salk’s Gene Expression Laboratory e titolare della Roger Guillemin Chair. “
L’invecchiamento è il più alto fattore di rischio per molte malattie umane, tra cui il cancro, la demenza, il diabete e la sindrome metabolica. La restrizione calorica ha dimostrato in modelli animali di essere uno degli interventi più efficaci contro queste malattie legate all’età. E anche se i ricercatori sanno che le singole cellule subiscono molti cambiamenti come un organismo invecchia, non hanno saputo come la restrizione calorica potrebbe influenzare questi cambiamenti.
Nel nuovo documento, Belmonte e i suoi collaboratori – tra cui tre ex allievi del suo laboratorio Salk che ora sono professori in esecuzione i propri programmi di ricerca in Cina – confrontato ratti che mangiavano il 30 per cento meno calorie con ratti su diete normali. Le diete degli animali sono stati controllati dall’età 18 mesi attraverso 27 mesi. (Negli esseri umani, questo sarebbe approssimativamente equivalente a qualcuno che segue una dieta ipocalorica dai 50 ai 70 anni.)
All’inizio e alla fine della dieta, il team di Belmonte ha isolato e analizzato un totale di 168.703 cellule di 40 tipi di cellule nei 56 ratti. Le cellule provenivano da tessuti grassi, fegato, reni, aorta, pelle, midollo osseo, cervello e muscoli. In ogni cellula isolata, i ricercatori hanno usato la tecnologia del sequenziamento genetico di una singola cellula per misurare i livelli di attività dei geni. Hanno anche guardato la composizione complessiva dei tipi di cellule all’interno di ogni dato tessuto. Poi, hanno confrontato topi vecchi e giovani con ogni dieta.
Molti dei cambiamenti che si sono verificati quando i topi con la dieta normale sono invecchiati non si sono verificati nei topi con una dieta ristretta; anche in età avanzata, molti dei tessuti e delle cellule degli animali con la dieta assomigliavano molto a quelli dei topi giovani. Complessivamente, il 57% dei cambiamenti legati all’età nella composizione cellulare osservati nei tessuti dei ratti a dieta normale non erano presenti nei ratti a dieta ipocalorica.
“Questo approccio non solo ci ha detto l’effetto della restrizione calorica su questi tipi di cellule, ma ha anche fornito lo studio più completo e dettagliato di ciò che accade a livello di singola cellula durante l’invecchiamento”, dice l’autore corrispondente Guang-Hui Liu, un professore dell’Accademia cinese delle scienze.
Alcune delle cellule e dei geni più colpiti dalla dieta legati all’immunità, all’infiammazione e al metabolismo dei lipidi. Il numero di cellule immunitarie in quasi tutti i tessuti studiati è aumentato drammaticamente con l’invecchiamento dei ratti di controllo, ma non è stato influenzato dall’età nei ratti con calorie limitate. Nel tessuto adiposo bruno – un tipo di tessuto adiposo – una dieta ipocalorica ha invertito i livelli di espressione di molti geni anti-infiammatori a quelli visti nei giovani animali.
“La scoperta principale dello studio attuale è che l’aumento della risposta infiammatoria durante l’invecchiamento potrebbe essere sistematicamente repressa dalla restrizione calorica” dice l’autore corrispondente Jing Qu, anche lui professore all’Accademia cinese delle scienze.
Quando i ricercatori si sono concentrati sui fattori di trascrizione – essenzialmente interruttori principali che possono modificare ampiamente l’attività di molti altri geni – che sono stati alterati dalla restrizione calorica, uno si è distinto. I livelli del fattore di trascrizione Ybx1 sono stati alterati dalla dieta in 23 diversi tipi di cellule. Gli scienziati ritengono che Ybx1 può essere un fattore di trascrizione legato all’età e stanno progettando ulteriori ricerche sui suoi effetti.
“La gente dice che ‘tu sei quello che mangi’, e stiamo trovando che essere vero in un sacco di modi,” dice Concepcion Rodriguez Esteban, un altro degli autori della carta e un ricercatore del personale a Salk. “Lo stato delle tue cellule quando invecchi dipende chiaramente dalle tue interazioni con il tuo ambiente, che include cosa e quanto mangi.”
Credit: Salk Institute.
Il team sta ora cercando di utilizzare queste informazioni nel tentativo di scoprire obiettivi di farmaci per l’invecchiamento e implementare strategie per aumentare la durata della vita e della salute.
Finanziamento: Il lavoro e i ricercatori coinvolti sono stati supportati da sovvenzioni del National Key Research and Development Program of China, dello Strategic Priority Research Program of the Chinese Academy of Sciences, della National Natural Science Foundation of China, della Beijing Natural Science Foundation, della Beijing Municipal Commission of Health and Family Planning, dell’Advanced Innovation Center for Human Brain Protection, dello State Key Laboratory of Membrane Biology, della Moxie Foundation e della Glenn Foundation.
Gli altri ricercatori dello studio erano Shuai Ma, Shuhui Sun, Lingling Geng, Moshi Song, Wei Wang, Yanxia Ye, Qianzhao Ji, Zhiran Zou, Si Wang, e Qi Zhou della Chinese Academy of Sciences; Xiaojuan He, Wei Li, Piu Chan e Weiqi Zhang dello Xuanwu Hospital Capital Medical University; Xiao Long del Peking Union Medical College Hospital; e Guoji Guo della Zhejiang University School of Medicine.
Gli autori non riportano conflitti di interesse finanziari o di altro tipo.
Fonte:
Salk Institute
Contatti media:
Salk Communications – Salk Institute
Fonte immagine:
L’immagine è accreditata al Salk Institute.
Ricerca originale: Closed access
“Caloric Restriction Reprograms the Single-Cell Transcriptional Landscape of Rattus Norvegicus Aging”. Juan Carlos Izpisua Belmonte et al.
Cell doi:10.1016/j.cell.2020.02.008.
Abstract
La restrizione calorica riprogramma il paesaggio trascrizionale monocellulare dell’invecchiamento del Rattus Norvegicus
Highlights
– Un atlante trascrittomico multicellulare per l’invecchiamento e la CR in un mammifero
– La CR allevia l’accumulo pro-infiammatorio legato all’invecchiamentol’accumulo correlato all’invecchiamento di cellule pro-infiammatorie in vari tessuti
– La CR attenua i cambiamenti di espressione genica specifici del tipo cellulare associati all’invecchiamento
Sommario
L’invecchiamento provoca un declino funzionale nei tessuti di tutto il corpo che può essere ritardato dalla restrizione calorica (CR). Tuttavia, i profili cellulari e le firme di invecchiamento, così come quelli migliorati da CR, rimangono poco chiari. Qui, abbiamo costruito completi atlanti trascrittomica singola cellula e singolo nucleo in vari tessuti di ratto in fase di invecchiamento e CR. CR ha attenuato i cambiamenti legati all’invecchiamento nella composizione del tipo di cellule, nell’espressione genica e nelle reti di regolazione trascrizionale del nucleo. Le cellule immunitarie sono aumentate durante l’invecchiamento, e CR ha invertito favorevolmente l’ecosistema immunitario alterato dall’invecchiamento. La previsione computazionale ha rivelato che i modelli anormali di comunicazione cellula-cellula osservati durante l’invecchiamento, compresa l’eccessiva interazione ligando-recettore proinfiammatorio, sono stati invertiti dalla CR. Il nostro lavoro fornisce paesaggi trascrizionali multicellulari associati all’invecchiamento e alla CR in un mammifero, migliora la nostra comprensione della robustezza della CR come intervento geroprotettivo, e scopre come l’intervento metabolico può agire sul sistema immunitario per modificare il processo di invecchiamento.