Mitocondrio, il nostro alleato nella longevità

Il segreto della nostra longevità risiede nel mitocondrio. Universalmente riconosciuto come la centrale energetica di una cellula, questo piccolo organo è vitale nel produrre l’energia sotto forma di ATP, di cui ogni cellula del corpo ha bisogno per funzionare.

Il progressivo declino della funzione e dell’integrità cellulare, che si manifesta clinicamente come una maggiore vulnerabilità agli esiti avversi e alla morte, è fondamentale per l’invecchiamento biologico.

L’invecchiamento è caratterizzato da molteplici disordini biologici che aumentano il rischio di sviluppare diverse malattie croniche (p. es., malattie cardiovascolari, diabete, cancro e neurodegenerazione) e il declino funzionale, che contribuiscono entrambi a eventi negativi sulla salute (p. es., scarsa qualità della vita, morbilità, disabilità, perdita di indipendenza, istituzionalizzazione, morte).

In particolare, sono 9 i processi biologici recentemente proposti come “pilastri dell’invecchiamento”:

1. instabilità genomica;
2. logoramento dei telomeri;
3. alterazioni epigenetiche;
4. perdita di proteostasi;
5. sensing dei nutrienti deregolato;
6. disfunzione mitocondriale;
7. senescenza cellulare;
8. esaurimento delle cellule staminali;
9. comunicazione intercellulare alterata (compresa l’infiammazione cronica di basso grado).

Questi “pilastri dell’invecchiamento” non si escludono a vicenda, rendendo la questione intricata e lasciando numerose domande senza risposta.

La teoria della catastrofe dei rifiuti dell’invecchiamento sostiene che la perdita di efficienza dei meccanismi di controllo della qualità cellulare, in particolare l’autofagia, si traduce nel progressivo accumulo di “rifiuti” intracellulari, inclusi gli aggregati proteici, i mitocondri danneggiati e la lipofuscina, che deprime ulteriormente i processi di riciclo cellulare e l’omeostasi.

Mentre i componenti extracellulari vengono consegnati e degradati nei lisosomi tramite la via endocitica, i materiali citosolici, inclusi i mitocondri disfunzionali, sono diretti ai lisosomi tramite l’autofagia, il principale meccanismo di riciclo intracellulare.

Un tale scenario illustra bene l’urgenza di districare i determinanti dell’invecchiamento per escogitare strategie in grado di estendere la durata della salute e favorire l’invecchiamento attivo.

Il deterioramento dei mitocondri è sempre più riconosciuto come correlato alla nostra salute in generale e alla patogenesi di malattie croniche associate all’invecchiamento cellulare. Negli ultimi decenni molti studi hanno messo in luce non soltanto il rapporto tra sana nutrizione e longevità, ma anche tra la funzione mitocondriale e la nostra salute.

L’obiettivo di questo articolo è quindi descrivere prima di tutto cosa sono e a cosa servono i mitocondri, ma anche il ruolo che l’alimentazione può avere nello svolgimento delle loro funzioni.

Mitocondrio: cos’è e come funziona

L’origine dei mitocondri è tanto antica quanto affascinante. Il sequenziamento completo dei genomi mitocondriali, infatti, ha confermato che l’antenato di questi organelli così essenziali altro non è che un eubatterio procariota.

Ereditato esclusivamente per via materna (non a caso l’ovulo è la cellula che ne contiene di più), ha una forma di fagiolo di dimensioni dell’ordine di grandezza dei micron (milionesimi di metro). Piccolissimo, insomma, ma estremamente complesso ed efficiente.

Tutte le cellule hanno mitocondri. Il loro numero però varia da centinaia a migliaia e dipende dal tipo di cellula. Ad esempio, quelle ad alta richiesta energetica (presenti nel cervello, nei nervi, nella retina, nel muscolo scheletrico e cardiaco) ne contengono di più.

La struttura del mitocondrio è uguale negli organismi animali e vegetali:

• una membrana mitocondriale esterna, che lo racchiude completamente, composta da lipidi, proteine e ricca di enzimi;
• una membrana interna impermeabile, ricca di cardiolipina (fosfolipide) e ripiegata su se stessa a formare creste mitocondriali che contengono molecole essenziali per produrre ATP;
• tra le due membrane si trova uno spazio intermembrana che riveste un ruolo importante nella sintesi di ATP;
• al centro, poi, si trova la matrice interna dei mitocondri, ricca di enzimi mitocondriali, ribosomi e DNA, essenziale nelle funzioni di respirazione cellulare.

La respirazione delle cellule è un processo biochimico multistep in cui il glucosio viene completamente ossidato per formare anidride carbonica (CO2), acqua (H2O) ed energia ATP (adenosina trifosfato).

Si tratta di un processo complesso che racchiude diversi cicli metabolici deputati a produrre energia, ovvero il ciclo di Krebs o dell’acido citrico, della β-ossidazione degli acidi grassi e della fosforilazione ossidativa.

In condizioni normali, quest’ultima non produce soltanto ATP ma anche i radicali liberi (ROS). Alterazioni di questo processo e difetti che coinvolgono gli enzimi utilizzati possono avere come conseguenza l’eccessiva produzione di radicali liberi.

Come vedremo nel prossimo paragrafo, la presenza oltre i limite di queste molecole è il nemico numero uno della nostra salute.

Leggi anche:”Digiuno intermittente: capovolgere l’interruttore metabolico”.

Perché i mitocondri sono essenziali per la longevità

I radicali liberi (ROS) sono molecole molto reattive e variabili,capaci di reagire con ogni molecola si trovi vicino a loro, detraendo un elettrone e rendendola a sua volta un radicale libero. Inizia in questo modo il processo di ossidazione, ossia una serie di reazioni a catena che si propagano rapidamente.

Se non arrestata, l’ossidazione può essere dannosa per le cellule e dare origine a danni estesi anche al DNA mitocondriale, limitando la funzionalità di questo piccolo organo.

Il mitocondrio possiede una personale difesa, capace di neutralizzare l’azione dannosa dei ROS mentre progressivamente si formano. Trattasi degli enzimi catalasi e del superossido dismutasi.

Di norma con l’avanzare dell’età, il livello di antiossidanti presente all’interno dei mitocondri diminuisce (circa il 10% per decennio, partendo dai 30 anni). Nel momento in cui questi sistemi di difesa risultano inefficaci, si verifica una condizione di stress ossidativo delle cellule, pioniera di:

• Senescenza cellulare;
• Malattie correlate all’età;
• Morte delle cellule;
• Tumori;
• Patologie cardiovascolari e neurodegenerative.

Quando le difese naturali risultano abbassate, i radicali liberi possono danneggiare non solo le cellule, ma i mitocondri stessi fino a compromettere irreversibilmente il loro DNA. Questo senza dubbio influisce sulle funzioni dei mitocondri e sulla quantità di energia che questi riescono a produrre.

Nel momento in cui i mitocondri non svolgono la loro normale funzione, è impossibile non farci caso. Il nostro sistema immunitario si indebolisce, ci sentiamo meno energici, ci risulta più difficoltoso riprenderci da malattie e appariamo più vecchi, perché di conseguenza anche le cellule della pelle non riescono più a produrre abbastanza elastina e collagene.

Quando l’energia viene meno, le cellule non lavorano come dovrebbero, ha inizio un lento decadimento che può essere chiamato anche invecchiamento cellulare.

Con questa premessa, è appurato che il mantenimento in buona salute del mitocondrio e la sua funzione sia essenziale per la longevità delle cellule e, dunque, per il benessere del nostro corpo. Per farlo possiamo servirci di due fondamentali strumenti: restrizione calorica e attività fisica.

Come mantenere in salute i mitocondri?

È fuori di dubbio che dieta, composizione corporea ed esercizio fisico siano i tre pilastri collegati ad una migliore aspettativa e qualità della vita.

Studi recenti si sono concentrati in particolare sulla restrizione calorica (RC) come strumento più efficace per aumentare la longevità. La riduzione di calorie sembrerebbe agire sull’efficienza delle SIRT, un complesso di 7 geni responsabili della produzione delle sirtuine, proteine in grado di prolungare significativamente la vita delle cellule.

Le sirtuine, infatti, controllano alcuni degli enzimi chiave coinvolti nella respirazione mitocondriale. Pertanto agiscono incrementando il processo che trasforma le calorie assunte in energia cellulare. Ma sono coinvolte anche in:

1. rallentamento dell’invecchiamento cellulare;
2. protezione dallo stress ossidativo;
3. riparazione del DNA;
4. perdita di massa grassa;
5. prevenzione di malattie metaboliche (diabete, insulino-resistenza, obesità).

La riduzione dell’intake calorico, anche del 30-40% rispetto al fabbisogno normale, genera una condizione di stress metabolico per le cellule, che attiva le sirtuine mitocondriali (in particolare Sirt3 e Sirt4).

Queste stimolano la produzione di Nicotin-Amide Dinuclotide (NAD) che a sua volta favorisce la rimozione di gruppi acetilici e scarti tossici, proteggendo le cellule da invecchiamento e morte.

Anche l’attività fisica di tipo aerobico agisce allo stesso modo, generando un analogo stimolo per le sirtuine, con l’effetto di rendere più efficienti i mitocondri ed eliminare tutti quegli elementi cellulari danneggiati, responsabili della senescenza.

Va detto però che, finora, gli studi sperimentali sull’efficacia della restrizione calorica nella salute mitocondriale si sono concentrati soprattutto su topi, moscerini e batteri, il cui processo di invecchiamento è molto diverso da quello degli esseri umani.

Quanto tale intervento nutrizionale sia davvero rilevante ai fini della longevità dell’essere umano è ancora oggetto di studio. Estremamente interessanti sono le numerose ricerche antiaging con oggetto l’isola giapponese di Okinawa, tra i cui abitanti vi è un elevato numero di ultracentenari. Alcuni studiosi suggeriscono che il segreto potrebbe essere proprio nella loro dieta frugale e all’elevato contenuto di alimenti antiossidanti.

In attesa di una conferma scientifica, è possibile comunque affermare quanto un’alimentazione con un apporto adeguato di nutrienti e una costante attività fisica siano essenziali per mantenere in buone condizioni tutto il nostro organismo, mitocondri compresi.

Il futuro si costruisce nel presente.

E se l’invecchiamento dell’organismo va di pari passo con quello del mitocondrio delle nostre cellule, allora, a ben guardare l’unica nostra salvezza per una vecchiaia quanto più possibile priva di malanni è cominciare sin da ora ad adottare uno stile di vita sano.

Fonti

• Tommasini M. – Mitocondri, dieta e longevità – 2020;
• Cacciapuoti Fulvio, Cacciapuoti Federico – Sirtuine, restrizione calorica e longevità. Ruolo del resveratrolo – Trends Med 2008;
• Willcox D.C., Willcox B.J. et al. – Caloric restriction and human longevity: what can we learn from
• the Okinawans? – Biogerontology, 2006.