La pelle rugosa e la perdita dei capelli sono i segni distintivi dell’invecchiamento. E se potessero essere invertiti? Keshav Singh, PhD e colleghi dell’Università di Alabama a Birmingham hanno fatto proprio questo in un modello di topo. Quando viene indotta una mutazione che porta alla disfunzione mitocondriale, il topo sviluppa una pelle rugosa e una perdita di capelli ampia e visibile nel giro di poche settimane. Quando la funzione mitocondriale viene ripristinata spegnendo il gene responsabile della disfunzione mitocondriale, il topo ritorna sulla pelle liscia e sulla pelliccia spessa, indistinguibile da un topo sano della stessa età. È importante sottolineare che la mutazione che fa questo è in un gene nucleare che colpisce i mitocondri, le centrali elettriche delle cellule. Numerosi mitocondri nelle cellule producono il 90% delle cellule energetiche chimiche che devono sopravvivere. Nell’uomo, durante l’invecchiamento si osserva un declino della funzione mitocondriale e la disfunzione mitocondriale può causare malattie legate all’età. Una deplezione del DNA nei mitocondri è anche implicata nelle cardiovasculopatie, nei disturbi neurologici associati all’età, nel diabete e nel cancro.
La mutazione nel modello del mouse viene indotta quando l’antibiotico doxiciclina viene aggiunto al cibo o all’acqua potabile. Questo causa l’esaurimento del DNA mitocondriale perché l’enzima per replicare il DNA diventa inattivo. In quattro settimane, i topi hanno mostrato capelli grigi, ridotta densità dei capelli, perdita di capelli, movimenti lenti e letargia, cambiamenti che ricordano l’invecchiamento naturale. La pelle rugosa è stata osservata da quattro a otto settimane dopo l’induzione della mutazione e le femmine avevano rughe più gravi della pelle rispetto ai maschi. Drammaticamente, questa perdita di capelli e la pelle rugosa potrebbero essere invertiti disattivando la mutazione. Poco altro è stato osservato in altri organi quando la mutazione è stata indotta, suggerendo un ruolo importante per i mitocondri nella pelle rispetto ad altri tessuti. La pelle rugosa ha mostrato cambiamenti simili a quelli osservati nell’invecchiamento sia intrinseco che estrinseco. L’invecchiamento intrinseco è il processo naturale dell’invecchiamento e l’invecchiamento estrinseco è l’effetto di fattori esterni che influenzano l’invecchiamento, come le rughe della pelle che si sviluppano dall’eccesso di sole o dal fumo di sigaretta cronico.
Tra i dettagli, la pelle di topi con mutazione indotta ha mostrato un aumento del numero di cellule della pelle, ispessimento anormale dello strato esterno, follicoli piliferi disfunzionali e aumento dell’infiammazione che sembrava contribuire alla patologia cutanea. Questi sono simili all’invecchiamento estrinseco della pelle negli esseri umani. I topi con DNA mitocondriale impoverito hanno mostrato anche l’espressione modificata di quattro marcatori associati all’età nelle cellule, simili all’invecchiamento intrinseco. La pelle ha anche mostrato interruzioni nell’equilibrio tra gli enzimi della metalloproteinasi della matrice e il loro inibitore tessuto-specifico (TIMP). Un equilibrio di questi due è necessario per mantenere le fibre di collagene nella pelle che prevengono le rughe. I mitocondri di topi con mutazione indotta avevano ridotto il contenuto di DNA mitocondriale, alterata espressione genica mitocondriale e instabilità dei grandi complessi nei mitocondri coinvolti nella produzione di energia. L’inversione della mutazione ha ripristinato la funzione mitocondriale, così come il deterioramento della pelle e dei capelli.
Ciò ha dimostrato che i mitocondri sono regolatori reversibili dell’invecchiamento cutaneo e della perdita di capelli, un’osservazione che il Dr. Singh definisce “sorprendente”, suggerendo che i meccanismi epigenetici alla base del cross-talk tra mitocondri e nuclei devono svolgere un ruolo importante nel ripristino della cute normale e fenotipo dei capelli. Tutti conoscono la presenza in commercio di creme e altri cosmetici che contengono un fattore anti-invecchiamento come il coenzima Q (CoQ10). Questo fattore sintetizzato da una branca della via biosintetica del colesterolo, è un cofattore essenziale per la normale produzione di energia dal parte dei mitocondri. Non di meno, l’integrazione alimentare con CoQ10 è stata impiegata per il trattamento dello scompenso cardiaco cronico, una condizione di invecchiamento accelerato del cuore. Per cui, queste nuove conoscenze dovrebbero fornire un’opportunità senza precedenti per strategie di sviluppo di farmaci preventivi e terapeutici per aumentare le funzioni mitocondriali. Ciò servirà al trattamento della patologia associata all’invecchiamento della pelle e dei capelli e di altre malattie umane, nelle quali la disfunzione mitocondriale svolge un ruolo significativo.
- a cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.
Pubblicazioni scientifiche
Singh B et al. Cell Death Dis. 2018 Jul 20; 9(7):735.
Singh KK et al. Semin Cancer Biol. 2017 Dec;47:4-6.
Herst PM, Front Endocrinol (Lausanne). 2017; 8:296.