Se chiedi a un ricercatore anti-invecchiamento qual è la critica più grande al suo campo, la risposta standard sarà: "La maggior parte della ricerca viene fatta sui topi, e i topi non sono esseri umani". La rapamicina è riuscita a prolungare la vita dei topi di percentuali che vanno da pochi punti a decine di punti in vari esperimenti. Dasatinib + quercetina ha eliminato le cellule staminali zombie nei topi e ha ripristinato la loro agilità. Ma ogni successo di questo tipo viene sempre messo in discussione nell'ultimo paragrafo: "Funzionerà sulle persone?"
Un nuovo studio pubblicato su PNAS (la rivista dell'Accademia Nazionale delle Scienze degli Stati Uniti) offre una nuova prospettiva su questa domanda, e questa volta non a livello cellulare ma a livello dell'intera rete cerebrale. I ricercatori, guidati dal Prof. Gagan Wig dell'Università del Texas a Dallas, hanno misurato come si disgrega l'organizzazione delle reti funzionali nel cervello con l'età, confrontando il modello tra topi ed esseri umani. Quello che hanno scoperto: il modello di declino è condiviso e conservato tra le due specie.
La tecnologia: risonanza magnetica funzionale (fMRI) in topi svegli
Il cervello non è una collezione di aree isolate. È organizzato in moduli, gruppi di aree che lavorano insieme e sono specializzati in compiti, ad esempio la rete visiva, la rete motoria o la rete attiva quando siamo a riposo. Un indice chiave della salute di questa organizzazione si chiama segregazione dei sistemi (system segregation): quanto ogni modulo "parla" principalmente con se stesso e si mescola meno con altri moduli. Un'alta segregazione è un segno di un cervello organizzato e giovane; quando i confini si offuscano e i moduli si mescolano, è un segno di invecchiamento.
Per misurarlo, è necessario vedere il cervello in azione, ed è esattamente ciò che fa la risonanza magnetica funzionale (fMRI) a riposo: monitora le fluttuazioni del flusso sanguigno cerebrale e mostra quali aree sono sincronizzate tra loro. L'innovazione tecnica qui è che i topi sono stati scansionati da svegli e non sotto anestesia, consentendo un confronto più equo con gli esseri umani scansionati da svegli. È importante chiarire: in questo studio non sono state isolate né sequenziate cellule, né è stata misurata l'espressione genica. Tutta l'analisi è a livello delle reti funzionali.
L'impianto: 82 topi per tutta la vita contro dati umani
Il team ha scansionato con fMRI 82 topi in diversi momenti della loro vita, da circa 3 mesi a circa 20 mesi, un intervallo che corrisponde approssimativamente all'età da 18 a 70 anni negli esseri umani. Il modello di reti ottenuto nei topi è stato confrontato con dati fMRI umani noti. Il confronto ha permesso di verificare una domanda diretta: lo stesso processo di disgregazione dell'organizzazione delle reti che conosciamo in noi con l'età si verifica anche nel cervello del topo?
Il risultato principale: declino conservato della segregazione dei sistemi
La risposta è stata sì. La segregazione dei sistemi esiste nel cervello del topo e diminuisce con l'età, esattamente come accade negli esseri umani. In altre parole, anche nel topo anziano i moduli cerebrali perdono la loro differenziazione e iniziano a mescolarsi, lo stesso modello che caratterizza un cervello umano che invecchia. Come ha affermato Ezra Winter-Nelson, il dottorando che ha guidato lo studio nel laboratorio di Wig: "Il modo in cui i moduli cerebrali comunicano tra loro come insieme è un indice della salute del cervello che sembra verificarsi in modo simile sia negli esseri umani che nei topi".
Questo è esattamente il tipo di prova che il campo dell'invecchiamento stava cercando: non un singolo percorso molecolare, ma un principio organizzativo a livello cerebrale conservato tra le specie. Se la struttura di base del modo di disgregarsi è identica, il cervello del topo diventa un modello più legittimo per lo studio dell'invecchiamento del cervello umano.
Cosa è diverso? Gli esseri umani invecchiano più velocemente in relazione alla durata della vita
La somiglianza non cancella le differenze, e proprio la differenza interessante è sorprendente. Quando si pondera il tasso di declino in relazione alla durata della vita di ciascuna specie, gli esseri umani mostrano un declino più rapido nella segregazione dei sistemi rispetto ai topi. Come ha detto il Prof. Wig: "Quando si pondera in relazione alla loro durata di vita, gli esseri umani mostrano un declino più rapido legato all'età in questa organizzazione". L'ipotesi che ne deriva: potrebbe essere che gli esseri umani siano più vulnerabili al declino cerebrale e cognitivo rispetto ai topi, e non meno.
Perché questo è importante per la ricerca anti-invecchiamento?
Le implicazioni del risultato toccano la radice della critica al campo:
Rafforzamento della traduzione dal laboratorio alla clinica
Una delle riserve ricorrenti in ogni esperimento sui topi è che forse il loro cervello invecchia semplicemente in modo diverso. Questo risultato riduce questa riserva a un livello importante: se il principio di organizzazione delle reti cerebrali e il modo in cui si disgrega sono conservati tra le specie, è più probabile che le intuizioni sulla salute del cervello dal topo siano rilevanti anche per noi. Non è una garanzia che ogni trattamento funzioni, ma è un vento a favore per l'uso del topo come modello per lo studio del cervello che invecchia.
Un indice uniforme per la salute cerebrale
La segregazione dei sistemi diventa uno strumento di misurazione che può essere applicato in entrambe le specie con lo stesso linguaggio. Così, in linea di principio, è possibile testare un intervento nel topo utilizzando l'indice di rete e tradurlo direttamente nell'indice corrispondente negli esseri umani, invece di basarsi solo su letture comportamentali.
È importante sottolineare cosa lo studio non ha esaminato
Per mantenere la precisione: questo è uno studio di imaging di rete, non uno studio cellulare o molecolare. Non ha misurato l'infiammazione microgliale, la perdita di mielina, l'espressione genica sinaptica o il metabolismo degli astrociti. Questi sono processi reali nell'invecchiamento cerebrale, ma semplicemente non sono stati misurati qui, e non possono essere attribuiti a questo studio.
Anche argomenti come la neurogenesi (creazione di nuovi neuroni) o la scomparsa di cellule staminali neurali negli esseri umani sono un contesto generale noto sulle differenze tra le specie, ma non sono un risultato del presente studio. Il risultato di questo studio è mirato e chiaro: un modello condiviso di declino nell'organizzazione delle reti funzionali con l'età.
Il riassunto
Per anni, gli scettici hanno detto: "Come si può studiare l'invecchiamento del cervello umano da un topo?". Il team dell'Università del Texas a Dallas ha dato una risposta a livello della rete cerebrale: sia nel cervello del topo che in quello umano, l'organizzazione delle reti funzionali si disgrega con l'età con lo stesso modello di base, sebbene in noi avvenga più rapidamente in relazione alla durata della vita. Questo non significa che tutto ciò che funziona nei topi funzionerà nelle persone, ma stabilisce il topo come un modello di qualità superiore per lo studio dell'invecchiamento cerebrale e offre un indice uniforme per la salute cerebrale con cui lavorare in entrambe le specie.
Riferimenti:
PNAS: Correspondence of large-scale functional brain network decline across aging mice and humans
UT Dallas News: Shared brain network aging patterns identified in humans, mice
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