Digiuno-immagine: queste immagini mostrano come tre nematodi Caenorhabditis elegans utilizzano e ricostituiscono il grasso (verde) durante l’alimentazione, il digiuno e la rialimentazione: pieno quando si nutre (a sinistra), ridotto durante il digiuno (al centro) e ricostituito dopo la rialimentazione (a destra). I ricercatori dell’UT Southwestern hanno scoperto che brevi cicli di digiuno possono prolungare la durata della vita di oltre il 60%, favorendo una vita più lunga e sana. Credito: UT Southwestern Medical Center
La restrizione calorica è da tempo riconosciuta come un metodo efficace per allungare la vita e i periodi di digiuno intermittente si sono dimostrati più efficaci di una dieta costante. Tuttavia, il meccanismo alla base di questo fenomeno non era chiaro. Una ricerca condotta da scienziati dell’UT Southwestern Medical Center e pubblicata su Nature Communications suggerisce che non sia il digiuno in sé a prolungare la vita, ma il modo in cui il corpo si riadatta metabolicamente durante la fase di rialimentazione successiva al digiuno. Sebbene i risultati siano stati ottenuti su Caenorhabditis elegans, un nematode spesso utilizzato come modello di laboratorio, potrebbero in futuro portare a nuovi metodi per migliorare la salute degli esseri umani.
Rifocalizzare l’attenzione sulla rialimentazione
“Le nostre scoperte spostano l’attenzione su un aspetto trascurato del metabolismo: la fase di rialimentazione. I nostri dati suggeriscono che gli effetti benefici del digiuno intermittente sulla salute non sono semplicemente il risultato del digiuno in sé, ma dipendono da come il meccanismo metabolico si ricalibra durante la successiva transizione verso uno stato di alimentazione normale”, ha affermato il responsabile dello studio Peter Douglas, Ph.D., Professore associato di biologia molecolare e membro dell’Hamon Center for Regenerative Science and Medicine presso la UT Southwestern.
Il Dottor Douglas ha condotto lo studio insieme a Lexus Tatge, Ph.D., ex membro del laboratorio Douglas.
Quando gli organismi digiunano, le loro cellule consumano rapidamente le scarse riserve di glucosio e iniziano a scomporre i lipidi immagazzinati, una potente fonte di energia. Questo processo, chiamato catabolismo, è mediato da una proteina nota come NHR-49, che si attiva quando i livelli di glucosio si abbassano e stimola le cellule a digerire i lipidi.
La rialimentazione provoca la disattivazione di NHR-49, impedendo alle cellule di degradare i lipidi e consentendo loro di ricostituire le proprie riserve.
La doppia funzione di NHR-49 nel metabolismo
Nel 2022, il Dottor Douglas e i suoi colleghi hanno pubblicato uno studio che dimostrava come NHR-49 funga anche da sensore per le riserve lipidiche intracellulari, attivando un meccanismo che previene la carenza di nutrienti nelle cellule quando le riserve lipidiche si esauriscono.
Il Dottor Douglas e i suoi colleghi sospettavano che l’attività di NHR-49 potesse essere fondamentale per i benefici del digiuno in termini di prolungamento della vita. Per verificare questa ipotesi, il team ha utilizzato l’ingegneria genetica per eliminare NHR-49 in C. elegans, quindi ha sottoposto i vermi a digiuno per 24 ore.
Sorprendentemente, ciò non ha ridotto l’allungamento della vita. Il digiuno ha comunque aumentato la durata media della vita dei vermi modificati di circa il 41% e ha fatto sì che i vermi più anziani si comportassero in modo più giovanile, manifestandosi con una maggiore attività motoria, proprio come accadeva con il digiuno nei C. elegans con NHR-49 intatto.
Per intuizione, i ricercatori hanno deciso di esaminare il rovescio della medaglia dell’attivazione di NHR-49: cosa succedeva quando i vermi venivano rialimentati dopo un periodo di digiuno e NHR-49 si disattivava?
Per fare ciò, avevano bisogno di capire meglio come l’NHR-49 si inattiva naturalmente.
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L’interruttore enzimatico che disattiva NHR-49
Esperimenti condotti da Vincent Tagliabracci, Ph.D., Professore associato di biologia molecolare presso l’UTSW e ricercatore dell’Howard Hughes Medical Institute, e da Victor Lopez, Ph.D., ricercatore post-dottorato nel laboratorio Tagliabracci, hanno rivelato che ciò avviene quando un enzima noto come proteina chinasi CK1 alfa 1 (KIN-19) modifica chimicamente NHR-49 attraverso un processo chiamato fosforilazione.
Quando il Dottor Douglas e i suoi colleghi hanno manipolato questo sistema per mantenere attivo l’NHR-49, che preservava la degradazione dei lipidi anche quando il C. elegans veniva rialimentato, hanno eliminato qualsiasi prolungamento della vita derivante dal digiuno.
Cosa potrebbe significare questo per l’invecchiamento umano
“Nel complesso“, ha affermato il Dottor Douglas, “questi risultati suggeriscono che la capacità di disattivare efficacemente NHR-49 dopo il digiuno è un fattore chiave nella capacità della restrizione calorica di allungare la durata della vita. Trovare il modo di manipolare questo sistema potrebbe in futuro aiutare le persone a vivere più a lungo senza bisogno di digiunare. I nostri risultati colmano una lacuna tra il metabolismo lipidico e la ricerca sull’invecchiamento. Prendendo di mira l’invecchiamento, il principale fattore di rischio per le malattie umane, passiamo dal trattamento di singole patologie a un modello di medicina preventiva che migliora la qualità della vita di tutti gli individui“.
Fonte: Nature Communications