Analisi dei Telomeri

Indicatore accurato di invecchiamento e di malattia



L’accorciamento dei telomeri si è rivelato nell’uomo la principale causa dell’invecchiamento e delle malattie correlate con l’età, quali i tumori, le malattie autoimmunitarie e cardiache. L’analisi della lunghezza dei telomeri è un indice accurato dell’età biologica rispetto a quella anagrafica ed è uno straordinario passo in avanti della medicina per curare le malattie croniche e favorire la longevità.

Telomeri, DNA e Cromosomi

Il DNA (Acido desossiribo-nucleico) è il codice genetico che contiene l’informazione necessaria per la struttura e il funzionamento del nostro corpo. È come l’hard disk di un computer che contiene tutte le informazioni per i programmi al suo interno. È un lungo filamento a forma di doppia elica aggrovigliato in forma di cromosomi. Nelle cellule umane ci sono 23 paia di cromosomi.

Le estremità dei bracci dei cromosomi (le punte arancione nella figura 1) sono chiamate “telomeri” (dal greco telos = fine, e meros = parte) cioè, letteralmente, le parti finali dei cromosomi. I telomeri hanno la funzione di proteggere il DNA e di stabilizzarlo. Per capire meglio si possono paragonare alle punte plastificate delle stringhe delle scarpe che le proteggono dallo sfilacciamento.


Le cellule umane contengono, al momento del concepimento, telomeri con una lunghezza media di 15.000 paia di basi (bps)[1].  Poiché a ogni replicazione cellulare i telomeri si accorciano di un po’ (Figura 3), nel corso del periodo embrionale, a causa dell’intensissima attività di replicazione cellulare, si perde una parte consistente di telomeri, equivalente in pratica alla lunghezza complessiva che si perderà nel corso del resto dell’intera vita.

Alla nascita la lunghezza media dei telomeri è di 10.000 bps (Figura 2). A 20 anni di età la lunghezza media è di circa 8.000 bps. Ogni anno di vita si perdono da 35 a 150 coppie di basi fino ad arrivare a una lunghezza minore di 4.500 bps; a questo livello i cromosomi diventano instabili e aumentano esponenzialmente le probabilità di avere problemi gravi di salute e di morire.

In realtà, ai fini della salute, più che il valore assoluto della lunghezza  dei telomeri è importante la velocità dell’accorciamento, cioè della perdita di coppie di basi. Una persona che perde in un anno 35 bps invecchia cinque volte più lentamente rispetto a una che ne perde 150. È importante ricordare però che le cellule possiedono meccanismi interni in grado di riparare i telomeri e anche di riallungarli.
Questi meccanismi possono essere attivati da diversi fattori. Vitamine, antiossidanti, dieta, acidi grassi omega-3, attività fisica e nutraceutica possono avere effetti sulla lunghezza dei telomeri e sul loro riallungamento.

Relazioni tra telomeri, salute e malattie dell’invecchiamento

Se non ci fossero i telomere o la loro lunghezza non fosse sufficiente le  estremità dei singoli cromosomi si potrebbero fondere insieme provocando disfunzioni cellulari fino alla morte delle cellule. Infatti è stato dimostrato che l’origine di un processo tumorale (cancerogenesi) consiste proprio nella fusione delle estremità dei cromosomi dovuta ai loro telomeri troppo corti. Si può quindi tranquillamente affermare che nella lunghezza dei telomeri risiede la predisposizione alle neoplasie o, viceversa, la protezione da esse.


Nel corso della vita i telomeri diventano sempre più corti e questo accorciamento sta alla base dell’invecchiamento.
Con ogni divisione cellular (Figura 3) una piccolo porzione di telomere non viene trascritta e questo provoca una loro graduale riduzione. Telomeri più corti causano instabilità del DNA, cioè del patrimonio genetico, e maggior predisposizione a manifestare malattie.

Più corti sono i telomeri, più avanza l’età biologica dell’organismo. Ed è vero anche il contrario: più lunghi sono i telomeri, più giovani biologicamente restano le cellule e meglio si conserva lo stato di salute.

Le ricerche sulla biologia dei telomeri e le scoperte dei meccanismi di invecchiamento nell’uomo fecero meritare il Premio Nobel per la Medicina 2009 ai tre scienziati E. Blackburn, C. Greider, J. Szosak (Figura 4). In passato si pensava che l’invecchiamento fosse dovuto all’accumularsi di danni a livello delle cellule e degli organi. Si pensava insomma che i danni si accumulassero e che l’organismo invecchiasse come una macchina usata che gradualmente si esaurisce. Sebbene ciò non sia completamente privo di fondamento, la scoperta della biologia dei telomeri rivelò una verità assai diversa.

Insomma, noi diventiamo vecchi non direttamente per via dell’accumulo di danni a livello delle nostre cellule, ma principalmente perché 
l’invecchiamento è programmato all’interno del nostro DNA. Per capire meglio, l’accumulo dei danni biologici induce le cellule a replicarsi più velocemente e questo determina l’accorciamento dei telomeri che a sua volta provoca l’invecchiamento cellulare e dell’intero organismo e, progressivamente, la sua  morte. In pratica, l’”esaurimento” non è la causa diretta dell’invecchiamento, ma il fattore di accelerazione del processo di invecchiamento. La differenza può sembrare irrilevante ma in realtà costituisce oggi un presupposto essenziale per poter influenzare la longevità e la salute.

Le cellule hanno a disposizione nel corso della vita un numero limitato di divisioni. Questo numero è di circa 50 volte ed è regolato dalla lunghezza dei telomeri. Quindi alla nascita noi abbiamo a disposizione un numero finito di divisioni cellulari e sta al nostro stile di vita determinarne la durata.

Se nella vita facciamo cose che danneggiano le nostre cellule, come fumare, non dormire a sufficienza,  avere abitudini alimentari sbagliate con carenze di vitamine, bere troppo alcool, usare droghe, essere obesi e sedentari, condurre una vita stressante, bere poca acqua e quindi essere disidratati, esporsi a sostanze tossiche, allora noi obblighiamo le nostre cellule a dividersi più velocemente per riparare I tessuti danneggiati e di conseguenza invecchiamo più velocemente. Infatti tutti i fattori descritti sopra sono correlati con una incidenza aumentata di malattie e anche di morte premature.




Età biologica ed età anagrafica 

Più velocemente le nostre cellule si dividono, più i nostri telomeri si riducono. E più le cellule sono danneggiate, più devono dividersi per riparare i danni.

È di tutta evidenza che due individui possono avere la stessa età anagrafica ma essere in condizioni biologiche completamente differenti e dunque avere un’età biologica molto diversa tra di loro. È come se la clessidra del tempo (Figura 5) avesse per ciascuno di noi un collo di dimensioni diverse e la sabbia contenuta nei bulbi scendesse con velocità diverse.

La lunghezza dei telomeri si è dimostrata un indicatore accurato  dell’età biologica di un individuo. Più lunghi sono i telomeri, più è giovane biologicamente l’organismo; più corti sono i telomeri, più probabilità ci sono di malattie dell’invecchiamento e di morte.

La ricerca insegna che preservare la lunghezza dei telomeri consente potenzialmente di prevenire e trattare le malattie dell’invecchiamento e rende possibile allungare la vita dell’uomo fino a un limite massimo teorico di circa 125 anni. È come se ciascuno di noi potesse regolare il calibro del collo della sua clessidra.

Misura della lunghezza dei telomeri

Le cellule umane hanno 46 cromosomi e ogni cromosoma ha 4 telomeri, per un totale di 184. Non tutti i telomeri si accorciano con la stessa velocità. Alcuni lo fanno più velocemente di altri per cui possono essere corti mentre altri sono lunghi.
 
Una analisi dei telomeri che misuri soltanto la loro lunghezza media non fornisce dati sulla percentuale di telomeri lunghi e, ancor più importante, di telomeri corti presenti nei cromosomi.

Un individuo potrebbe avere una buona lunghezza media dei telomeri, ma una elevata percentuale di telomeri corti che sfugge alla misurazione media. Il suo DNA potrebbe quindi essere instabile a causa dei telomeri più corti e predisporre a malattie corniche, anche in presenza di buoni valori medi di lunghezza del pool dei telomeri.

L’elemento più importante per valutare l’età biologica e la predisposizione alla malattia di una persona è la percentuale di
telomeri corti.


È quindi di vitale importanza misurare non soltanto la lunghezza media dei telomeri ma anche la lunghezza di ciascuno dei 184 telomeri, separatamente. Questa misurazione è possibile con una tecnica citogenetica chiamata  Q-FISH (Quantitative Fluorescent in Situ Hybridization).

Il nostro centro è l’unico al mondo che associa la tecnica Q-FISH di analisi dei telomere con la analisi metabolomica e il trattamento. Ciò consente la valutazione simultanea sia del DNA sia dei processi biochimici dell’organismo. 

Nel nostro Centro misuriamo tutti i singoli telomeri in ciascun cromosoma, per un totale di 184 telomeri.

Misurazioni ripetute a distanza di 6 mesi o di un anno forniscono informazioni importanti sulla velocità di cambiamento dei telomere corti, sulla risposta alla terapia e sulla necessità di eventuali ulteriori trattamenti.

Dal momento che la percentuale di telomeri corti è stata associate a quasi tutte le malattie corniche, la sua determinazione può essere uno strumento di valore inestimabile nelle mani di un medico che applica la medicina personalizzata. L’analisi della lunghezza dei telomeri è un passo avanti significativo della Medicina nei confronti delle malattie croniche e verso il raggiungimento di una “sana longevità”.
 



[1] Paio (o coppia) di basi (bps) è l’unità di misura della lunghezza dei telomeri. Il doppio filamento a elica del DNA è simile a una scala a pioli i cui pioli sono costituiti da due basi azotate legate tra di loro. Ciascun piolo è quindi costituito da una coppia di basi. Le basi azotate nel DNA sono 4: adenina (A), timina (T),  citosina (C), guanine (G). Le coppie, cioè i pioli, sono costituite da basi complementari, accoppiate tra loro sempre allo stesso modo: A-T e C-G; le sequenze dei pioli sono invece quasi infinite. 

Riferimenti bibliografici

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