Il codice del telomero alla fine della vita: dov'è il limite della durata della vita?

Prodotto da: Science Popularization China

Autore: Cheng Yiqing, Zhang Peng (Centro scientifico sui campi magnetici elevati, Istituti di scienze fisiche di Hefei, Accademia cinese delle scienze)

Produttore: China Science Expo

Nota dell'editore: per decifrare gli ultimi misteri delle scienze della vita, il progetto tecnologico all'avanguardia di China Science Popularization ha lanciato una serie di articoli intitolata "Nuove conoscenze della vita", che interpreta i fenomeni della vita e svela i misteri della biologia da una prospettiva unica. Addentriamoci nel mondo della vita ed esploriamo infinite possibilità.

Secondo i documenti storici, Qin Shi Huang inviò più volte gli alchimisti all'estero alla ricerca di elisir che consentissero di raggiungere l'immortalità. L'imperatore Wu di Han fu ingannato più volte nella sua ricerca dell'immortalità, ma ne rimase ossessionato... Non è difficile vedere che nel corso delle migliaia di anni di storia della civiltà cinese, c'è sempre stato un desiderio infinito e una ricerca fanatica dell'immortalità.

Che siano imperatori, generali o persone comuni, tutti desiderano ardentemente un modo per raggiungere la vita eterna. Non solo, i vari miti e leggende che circolano nel mondo, le varie opere cinematografiche e televisive presentate al pubblico e perfino le semplici e calorose benedizioni della vita come "vivi una lunga vita" e "vivi a lungo quanto le Montagne del Sud", riflettono tutti l'infinito desiderio dell'umanità di "longevità".

La nascita, l'invecchiamento, la malattia e la morte sono nella natura umana

(Fonte foto: galleria fotografica veer)

Tuttavia, chiunque conosca il finale della storia sa che coloro che perseguono l'immortalità non possono sfuggire al destino finale della morte. Di conseguenza, le persone hanno gradualmente accettato che nascita, invecchiamento, malattia e morte sono leggi oggettive che si verificano naturalmente e si sono rese conto che l'idea irragionevole di immortalità non è altro che un'illusione irrealistica.

I limiti della divisione cellulare: la fine della vita umana

Con l'evoluzione dei tempi e il progresso della scienza e della tecnologia, gli esseri umani hanno iniziato a osservare e analizzare nuovamente il mondo da una prospettiva scientifica. Gli scienziati cominciarono a esplorare il mondo interiore della vita, dall'esterno verso l'interno, e gradualmente scoprirono i misteri della vita. Infatti, che si tratti di invecchiamento o di morte, è possibile tracciare il "naturale verificarsi" di questi fenomeni vitali.

Negli anni '60, scienziati come Hayflick scoprirono che esiste un limite massimo al numero di volte in cui le normali cellule embrionali umane possono dividersi. Dopo un certo numero di divisioni, le cellule smetteranno di dividersi e la vita umana avrà fine. In base a questa teoria, la durata massima della vita umana è di circa 120-150 anni.

Allora perché le cellule smettono di dividersi? Cosa limita esattamente la durata della vita umana?

L'orologio della vita - Telomeri

Sappiamo tutti che i cromosomi sono importanti trasportatori di informazioni genetiche. Possono trasmettere con precisione le informazioni genetiche alle cellule figlie durante ogni divisione cellulare. È proprio grazie alla loro esistenza che ogni specie può mantenere la propria unicità pur venendo tramandata di generazione in generazione, realizzando così il principio "si raccoglie ciò che si semina", consentendo a tutti gli organismi in natura di prosperare in modo ordinato. Pertanto, l'importanza dei cromosomi per la vita è evidente.

Telomeri

(Fonte foto: galleria fotografica veer)

I telomeri sono piccole strutture formate da DNA e proteine, situate alle estremità dei cromosomi nelle cellule. Ricoprono e proteggono le estremità dei cromosomi come fossero cappucci. I telomeri non solo proteggono l'integrità dei cromosomi, ma controllano anche il ciclo di divisione delle cellule umane.

La moderna ricerca in biologia molecolare ha scoperto che ogni divisione cellulare è accompagnata dalla replicazione dei cromosomi e che ogni replicazione dei cromosomi avviene a costo della perdita di una parte dell'estremità (il telomero). Pertanto, man mano che aumenta il numero di divisioni cellulari, i telomeri diventano sempre più corti, fino a diventare così corti che la cellula non riesce più a dividersi normalmente, non riesce più a rinnovarsi e muore. Quindi oggi l'opinione prevalente nella comunità scientifica è che la lunghezza dei telomeri indichi il processo di invecchiamento e morte cellulare e, di conseguenza, determini la durata della vita umana.

Processo di invecchiamento

(Fonte foto: galleria fotografica veer)

Vale a dire che, in assenza di traumi e malattie, poiché i telomeri si accorciano gradualmente, il corpo umano continuerà a invecchiare fino alla morte. Studi hanno dimostrato che, per quanto riguarda gli individui, le persone con telomeri più lunghi vivono più a lungo. La lunghezza estremamente corta dei telomeri è strettamente correlata alla morte causata da neoplasie ematopoietiche, malattie cardiovascolari, malattie digestive e respiratorie, farmaci, ecc. È interessante notare che alcuni scienziati hanno confrontato i linfociti T maschili e femminili e hanno scoperto che esiste una differenza di genere nella lunghezza media dei telomeri: i telomeri delle donne sono più lunghi di quelli degli uomini e sono in media 8 anni "più giovani" degli uomini.

Confronto della lunghezza media dei telomeri delle cellule T maschili e femminili mediante due metodi

(Fonte dell'immagine: Riferimento [4])

Inoltre, oltre ai fattori congeniti che influenzano la lunghezza dei telomeri, anche l'ambiente acquisito può avere un impatto su di essa. Ad esempio, alcuni scienziati hanno scoperto che anche lo stress psicologico può danneggiare i telomeri. Si può notare che mantenere un atteggiamento positivo e positivo nei confronti della vita è molto importante anche per la salute e la longevità. Quindi, i telomeri possono essere allungati?

Danni ai telomeri causati dallo stress psicologico

(Fonte dell'immagine: Riferimento [2])

Telomerasi: la chiave della longevità?

Infatti, già nel 2009 diversi scienziati americani scoprirono i telomeri e scoprirono anche l'esistenza nel corpo di una sostanza in grado di catalizzare l'allungamento dei telomeri: la telomerasi. La telomerasi è un complesso RNA-proteina che utilizza il proprio RNA come modello per estendere il DNA alle estremità dei cromosomi attraverso il processo di trascrizione inversa.

Il lobo centrale catalitico della telomerasi umana (blu) in complesso con gli istoni (rosa e marrone) e il DNA telomerico

(Fonte foto: galleria fotografica veer)

In teoria, l'esistenza della telomerasi può compensare la perdita di telomeri causata dalla divisione cellulare, consentendo alle cellule di dividersi indefinitamente. Tuttavia, l'attività della telomerasi nelle cellule somatiche normali è molto bassa, ovvero la velocità con cui la telomerasi estende i telomeri è molto inferiore alla velocità con cui i telomeri vengono consumati. Ecco perché, nonostante la telomerasi sia presente nel corpo umano, non può impedire la tendenza generale all'accorciamento dei telomeri nelle normali cellule somatiche e non può rendere le cellule immortali.

Sebbene l'attività della telomerasi nelle normali cellule somatiche sia molto bassa, vi sono alcune cellule speciali, come le cellule embrionali e le cellule germinali, nelle quali l'attività della telomerasi è molto elevata. Il DNA dei telomeri in queste cellule non si accorcia con l'aumento del numero di divisioni cellulari e ha la capacità di proliferare indefinitamente.

È quindi possibile attivare in qualche modo l'attività della telomerasi nelle normali cellule somatiche per raggiungere l'immortalità umana?

La scelta della vita: immortalità o morte?

Infatti, nel corpo umano ci sono alcune cellule somatiche la cui attività della telomerasi aumenta improvvisamente, ottenendo così una proliferazione cellulare illimitata: si tratta delle cellule cancerose. Esatto, le cellule tumorali che terrorizzano gli esseri umani sono immortali. Pertanto, se l'attività della telomerasi nelle normali cellule somatiche viene attivata, le cellule si divideranno indefinitamente e si svilupperanno ulteriormente in cellule cancerose. Le cellule cancerose che crescono in modo incontrollato alla fine si trasformeranno in tumori. Il risultato è: le cellule diventano immortali, ma la persona muore.

Cromosomi con telomeri

(Fonte foto: galleria fotografica veer)

Da questa prospettiva, l'attività della telomerasi è limitata nelle cellule somatiche umane, provocando l'accorciamento dei telomeri durante ogni divisione cellulare, il che sembra fornire un meccanismo naturale per limitare la tumorigenesi e uccidere le cellule cancerose sul nascere.

Ciò dimostra che i vari meccanismi operativi del corpo umano sono estremamente sofisticati. Il normale accorciamento dei telomeri è molto importante per il mantenimento della salute umana. Raggiungono il necessario equilibrio tra la limitazione della durata di vita delle cellule e quella del corpo umano, prevenendo l'insorgenza del cancro e stabilendo al contempo un limite alla durata della vita.

Al momento non si sa ancora se in futuro sarà possibile raggiungere l'immortalità, ma ciò che è certo è che gli scienziati stanno lavorando duramente per esplorare la verità sulla vita. Man mano che gli scienziati conducono ricerche più approfondite sul corpo umano e sul meccanismo di accorciamento dei telomeri, nonché con il continuo sviluppo della tecnologia medica, la durata media della vita umana aumenterà gradualmente.

Riferimenti:

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[2] Lin J, Epel E. Stress e accorciamento dei telomeri: approfondimenti dai meccanismi cellulari. Invecchiamento Res Rev. 2022 gennaio;73:101507.

[3] Ye Q, Apsley AT, Etzel L, Hastings WJ, Kozlosky JT, Walker C, Wolf SE, Shalev I. Lunghezza dei telomeri ed età cronologica nel corso della vita umana: una revisione sistematica e meta-analisi di

414 campioni di studio comprendenti 743.019 individui. Invecchiamento Res Rev. 2023 settembre;90:102031.

[4] Primo Ministro Lansdorp. Differenze sessuali nella lunghezza dei telomeri, nella durata della vita e nei livelli di discherina embrionale. Cellula che invecchia. Maggio 2022;21(5):e13614.

[5] Zhu Y, Liu X, Ding X, Wang F, Geng X. Telomero e il suo ruolo nei percorsi di invecchiamento: accorciamento del telomero, senescenza cellulare e disfunzione mitocondriale. Biogerontologia. Febbraio 2019;20(1):1-16.

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[7] Sandin S, Rhodes D. Struttura della telomerasi. Curr Opinione Struttura Biol. Aprile 2014;25(100):104-10.