Cosa succede quando il sistema immunitario invecchia - e questo processo può essere fermato?
Invecchiamento in rapido movimento: i pesci a vita breve offrono nuovi spunti di riflessione sul sistema immunitario che invecchia
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Il nostro sistema immunitario protegge l'organismo da infezioni e cambiamenti dannosi per tutta la vita. Tuttavia, con l'età perde la sua efficacia, con conseguente aumento del rischio di malattie. Ma cosa succede quando il sistema immunitario invecchia - e questo processo può essere fermato?
In uno studio pubblicato su Nature Aging (articolo di copertina), i ricercatori del Leibniz Institute on Aging - Fritz Lipmann Institute (FLI) hanno compiuto un passo importante per rispondere a queste domande. Hanno utilizzato la durata di vita estremamente breve del pesce turchese(Nothobranchius furzeri) e hanno identificato le caratteristiche chiave dell'invecchiamento immunitario in poche settimane. Ciò rende questo modello particolarmente adatto a scoperte meccaniche rapide e a testare potenziali interventi.
Lo studio combina diversi metodi analitici, come la citometria, la trascrittomica a singola cellula, la proteomica, la classificazione delle immagini supportata dall'intelligenza artificiale, l'imaging in situ, l'istologia e i test immunologici funzionali. Con la nuova risorsa aperta di multiomica KIAMO, fornisce una panoramica completa dell'invecchiamento immunitario in un vertebrato dalla vita breve. Il lavoro è iniziato presso il Max Planck Institute for Biology of Ageing (MPI-AGE) di Colonia ed è proseguito presso il FLI di Jena.
I ricercatori hanno dimostrato che le caratteristiche chiave dell'invecchiamento immunitario sono presenti nel pesce selvatico e sono sorprendentemente simili a quelle osservate nei mammiferi e nell'uomo. Lo studio fornisce una visione unica dei meccanismi del cosiddetto "invecchiamento immunitario". Poiché i killifish vivono solo per pochi mesi, i processi di invecchiamento possono essere osservati in rapida successione nell'arco di poche settimane: un grande vantaggio per la ricerca sperimentale.
"Il sistema dei killifish ci sorprende ancora una volta perché rivela che gli aspetti chiave dell'invecchiamento immunitario - sia a livello molecolare che cellulare - sono profondamente conservati a livello evolutivo", afferma il Prof. Dario Riccardo Valenzano, pioniere della ricerca sui killifish e Direttore Scientifico dell'FLI. "I nostri risultati dimostrano che il killifish potrebbe essere un modello ottimale per testare interventi che, mirando all'invecchiamento immunitario, migliorino l'invecchiamento sistemico".
I processi infiammatori aumentano con l'età
Uno dei risultati principali dello studio è la presenza di una marcata firma infiammatoria sistemica nei pesci anziani, spesso definita "inflammaging". Le analisi del sangue hanno rivelato un aumento dei livelli di proteine della fase acuta e di marcatori di squilibrio metabolico. Simili firme infiammatorie sono ben note nei mammiferi e negli esseri umani che invecchiano e sono associate a un'ampia gamma di malattie legate all'età.
Cambiamenti nella fabbrica delle cellule immunitarie
I cambiamenti legati all'età sono stati particolarmente evidenti nel midollo renale, principale organo ematopoietico dei pesci e controparte funzionale del midollo osseo dei mammiferi. Con l'aumentare dell'età, i ricercatori hanno osservato rimodellamento strutturale, fibrosi, alterazioni dei tessuti e cambiamenti nelle popolazioni di cellule immunitarie.
Allo stesso tempo, i dati indicano un'espansione delle cellule immunitarie progenitrici e staminali. Tuttavia, queste cellule accumulano danni al DNA a doppio filamento e mostrano marcatori ridotti di riparazione attiva del DNA. È importante notare che questo accumulo di danni al DNA non può essere spiegato dalla sola replicazione, suggerendo uno stato coerente con la senescenza cellulare e una ridotta capacità di differenziazione.
"Sono sempre stato affascinato dall'idea che i processi biologici, compreso l'invecchiamento, seguano principi che possono essere compresi ed eventualmente tradotti in interventi. Piuttosto che accettare il declino come inevitabile, il modello Killifish ci offre un modo per analizzare i meccanismi di invecchiamento in un arco di tempo ridotto, ricapitolando aspetti chiave dell'invecchiamento immunitario osservato nei mammiferi", spiega Gabriele Morabito, dottorando e primo autore dello studio.
Risposta immunitaria compromessa in età avanzata
Gli esperimenti funzionali hanno confermato queste osservazioni. Le cellule immunitarie isolate da killifish anziani hanno risposto in modo significativamente meno forte alla stimolazione batterica rispetto alle cellule di animali giovani.
Negli esperimenti di coltura cellulare, il pretrattamento con un senolitico ha parzialmente ripristinato le risposte immunitarie giovanili in vitro, indicando che le cellule senescenti possono contribuire al declino funzionale del sistema immunitario che invecchia.
Ciò suggerisce che le cellule senescenti contribuiscono attivamente alla compromissione della risposta immunitaria legata all'età. Il killifish rappresenta quindi un modello promettente per testare interventi mirati all'invecchiamento immunitario.
Nuova risorsa aperta per la comunità di ricerca
Parallelamente allo studio, i ricercatori hanno creato una piattaforma multiomica accessibile al pubblico chiamata KIAMO (Killifish Immune Aging Multi-Omics). La piattaforma mette a disposizione della comunità di ricerca internazionale ampie serie di dati molecolari, tra cui profili di espressione genica di singole cellule, dati proteomici e risorse di imaging.
Un organismo modello per studiare l'invecchiamento immunitario
Sebbene lo studio fornisca informazioni dettagliate sull'invecchiamento immunitario nel sistema ematopoietico, rimangono importanti domande. Non è ancora chiaro quanto questi cambiamenti influenzino i processi di invecchiamento in altri organi.
Tuttavia, secondo il Prof. Valenzano, il killifish offre un'opportunità unica per indagare sperimentalmente queste relazioni. Grazie alla sua breve durata di vita, alla biologia immunitaria conservata e alla risorsa KIAMO di recente istituzione, il killifish turchese fornisce una potente piattaforma sperimentale per studiare l'invecchiamento immunitario nei vertebrati e per accelerare lo sviluppo di strategie volte a migliorare la salute durante l'invecchiamento.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
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