Quali sono alcune teorie mitocondriali dell'invecchiamento?
L'invecchiamento, o senescenza, è generalmente visto come un componente necessario della vita umana. La gerontologia comprende lo studio dei processi di invecchiamento e degli effetti dell'invecchiamento e un ramo intrigante della gerontologia cerca di comprendere i processi biologici che facilitano l'invecchiamento. Esistono molte teorie sull'invecchiamento e più di alcune considerano il ruolo di una minuscola struttura cellulare di cui molti individui probabilmente non sono nemmeno a conoscenza: il mitocondione. Questa struttura aiuta in molte funzioni cellulari e i disturbi in una delle seguenti funzioni potrebbero potenzialmente indurre l'invecchiamento: divisione cellulare, segnalazione cellulare e morte cellulare. Forse la teoria mitocondriale più nota dell'invecchiamento riguarda l'impatto di molecole di ossigeno instabili chiamate radicali liberi sulle strutture mitocondriali.
I mitocondri potrebbero essere pensati come fabbriche di energia delle cellule. Ogni cellula umana possiede ovunque da dozzine a migliaia di queste fabbriche. Ogni piccolo mitocondrio lavora per produrre energia che alimenta vari processi, dalla respirazione al camminare. Creano questa energia abbattendo le molecole degli alimenti in elettroni che vengono poi immagazzinati in fasci di energia adenosintrifosfato (ATP).
Le strutture mitocondriali hanno un diverso tipo di acido desossiribonucleico (DNA) rispetto ad altre parti cellulari. Il DNA contenuto nei mitocondri è noto come DNA mitocondriale (mDNA) e non contiene lo stesso livello di protezione del DNA tradizionale. Sia gli enzimi che le proteine chiamate istoni in genere proteggono il DNA da qualsiasi danno grave, ma all'MDNA mancano queste sostanze. Pertanto, poiché un mitocondrio subisce danni, così fanno i processi energetici che dettano così tanta capacità umana. La degenerazione cellulare è quindi uno degli approcci più significativi alle teorie mitocondriali dell'invecchiamento.
Una suddivisione strettamente associata della teoria mitocondriale dell'invecchiamento della degenerazione cellulare è la teoria dei radicali liberi. La maggior parte delle molecole nel corpo opera in modo stabile e prevedibile, tuttavia può ancora insorgere instabilità, in particolare nelle molecole di ossigeno del corpo. Una volta che le molecole di ossigeno perdono il loro ordine, vengono chiamate radicali liberi. Queste particelle caotiche possono provocare gravi danni in aree fragili e prosperano nelle aree mitocondriali, poiché ogni mitocondrio esegue la respirazione per le cellule. A causa della loro mancanza di protezione, i filamenti di DNA mitocondriale sono tra i più vulnerabili per un attacco di radicali liberi.
I mitocondri hanno altre funzioni chiave oltre alla produzione di energia, e ciascuna di queste funzioni può servire da obiettivo per le teorie mitocondriali dell'invecchiamento. Ad esempio, le sostanze sono un'importante pietra miliare della divisione cellulare, grazie alla quale una cellula si divide in più nuove cellule. Questo processo aiuta a sostituire le cellule vecchie e usurate, quindi se la divisione cellulare rallenta o si arresta, gli effetti della proliferazione delle vecchie cellule si avvertiranno sia all'interno che all'esterno del corpo. I mitocondri disfunzionali avranno un grande impatto sulle capacità di divisione cellulare.
Su una nota correlata, queste strutture possono anche dettare in gran parte la morte cellulare programmata: un processo in cui le cellule si autodistruggono. Diversi processi che potrebbero facilitare questo suicidio includono la frammentazione del DNA, la mutazione delle membrane cellulari e la scomposizione e la riduzione del nucleo cellulare. Se la morte cellulare programmata si manifesta attraverso l'invecchiamento come credono molti ricercatori, allora il ruolo del mitocondrio nel facilitare la morte cellulare programmata aggiunge ancora un altro aspetto alle teorie mitocondriali dell'invecchiamento.
Le cellule possono comunicare tra loro in gran parte anche a causa dei mitocondri. I mitocondri aiutano nella segnalazione cellulare, dove le cellule trasmettono impulsi di informazioni relative all'equilibrio, alla riparazione dei tessuti e ad altri processi. Il danno mitocondriale prolungato può causare errori in questa elaborazione delle informazioni. I ricercatori si sono concentrati sulle teorie degli errori e danno la colpa a questo risultato per molte malattie. I teorici dell'invecchiamento possono anche attribuire la segnalazione cellulare difettosa ai processi di invecchiamento.
Molti fattori possono influenzare la salute e il funzionamento di un mitocondrio. Come accennato in precedenza, la teoria dei radicali liberi fornisce una spiegazione per i mitocondri difettosi. Le mutazioni cellulari possono infliggere danni simili e queste mutazioni possono derivare dalla dieta, da condizioni ereditarie o da semplici possibilità. A volte, il danno si verifica a causa dell'usura naturale nel tempo. Poiché la maggior parte delle cellule della pelle ha un solo mitocondrio per sostenerle per tutta la vita, forse non sorprende che la pelle sia una delle aree più visibili per gli effetti dell'invecchiamento.
La ricerca sulle teorie mitocondriali dell'invecchiamento ha portato ad alcune raccomandazioni di rimedio. Per uno, si ritiene che le vitamine del complesso B allevino e correggano alcune delle defezioni enzimatiche causate dal danno mitocondriale. Inoltre, le sostanze acido lipoico e alcar possono reindirizzare le attività di produzione di energia del cervello verso i mitocondri quando questi processi sono stati altrimenti ostacolati.