Restrizione calorica-immagine: fonte: Unsplash/CC0 Dominio pubblico
Le mutazioni sono cambiamenti nelle “lettere” molecolari che compongono il DNA, il progetto genetico delle cellule. Con l’età, le mutazioni si accumulano in ogni cellula quando il DNA viene danneggiato o quando le cellule commettono errori nella sua riparazione o replicazione. La maggior parte delle mutazioni è innocua, ma quando alterano i geni, possono causare il cancro e altre malattie.
Precedenti studi sugli animali hanno dimostrato che una drastica riduzione dell’apporto calorico, detta restrizione calorica, allunga la durata della vita e rallenta alcuni aspetti dell’invecchiamento. Tuttavia, non era ancora stato studiato se la restrizione calorica rallenti anche il tasso di mutazioni che si verificano con l’età a livello dell’intero genoma, ovvero l’insieme completo del materiale genetico presente in ogni cellula.
Riduzione delle mutazioni a livello dell’intero genoma
Ora un nuovo studio, pubblicato su Cell, ha dimostrato che la restrizione calorica ha ridotto il livello di mutazioni in diversi tessuti di topi che sono stati alimentati con il 30% di calorie in meno rispetto a quelle che avrebbero ingerito se avessero potuto mangiare liberamente.
Mentre studi precedenti si sono concentrati su come tale restrizione calorica modifichi le mutazioni in singoli geni, il nuovo lavoro ha determinato per la prima volta il suo impatto sui modelli di mutazione in un’ampia porzione del genoma.
Guidato da ricercatori del NYU Langone Health e degli University Hospitals Cleveland, in collaborazione con ricercatori dell’University of Texas Southwestern Medical Center e dei National Institutes of Health, lo studio ha analizzato l’effetto della restrizione calorica su diversi tipi di cambiamenti genetici.
Hanno scoperto che, in misura variabile a seconda dei tessuti, il trattamento riduceva il livello di mutazioni di sostituzione, in cui una base del DNA viene scambiata con un’altra, e di mutazioni di inserzione e delezione, in cui una o più basi del DNA vengono aggiunte o rimosse dal genoma. Gli autori sono giunti a queste conclusioni utilizzando una tecnologia avanzata di sequenziamento del DNA, che rileva le mutazioni nel DNA con grande precisione.
“Sebbene negli animali siano stati stabiliti dei legami tra dieta e durata della vita, i nostri risultati dimostrano che anche la dieta e le mutazioni del genoma sono correlate”, ha affermato Gilad D. Evrony, MD, Ph.D., coautore dello studio, membro del Center for Human Genetics and Genomics presso la NYU Langone e Professore associato di Pediatria e Neuroscienze presso la NYU Grossman School of Medicine, titolare della cattedra Jacob D. Goldfield.
“I topi sottoposti a una dieta ipocalorica godono di una salute migliore più a lungo, ma questa dieta è troppo impegnativa per gli esseri umani. Tuttavia, considerando il ruolo che le mutazioni svolgono nel cancro e in molte altre malattie, è entusiasmante aver trovato un modo per ridurle e ora possiamo dedicarci alla loro comprensione”.
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L’effetto della restrizione calorica è più forte nelle regioni genomiche meno attive
I risultati dello studio hanno anche dimostrato che l’impatto della restrizione calorica varia a seconda dei tessuti e dei tipi cellulari, nonché dell’intero genoma, fornendo ulteriori informazioni sul legame tra dieta e genoma. Ad esempio, le cellule epatiche hanno mostrato una maggiore riduzione del carico mutazionale con la restrizione calorica rispetto alle cellule renali o cerebrali. “Questo è comprensibile“, hanno affermato gli autori, “data la grande diversità dei tipi cellulari e le differenze nei meccanismi di danneggiamento e riparazione del DNA in ciascuno di essi”.
Sorprendentemente, nelle cellule del fegato e dei reni, la riduzione del numero di mutazioni dovuta alla restrizione calorica è risultata maggiore nelle regioni meno attive del genoma, che non contengono geni o contengono geni non utilizzati dalla cellula in questione.
Gli autori hanno affermato che una possibile spiegazione è che, se la restrizione calorica riduce i danni al DNA in tutto il genoma, le regioni attive del genoma non ne trarrebbero altrettanto beneficio, poiché tali regioni riparano già frequentemente i danni al DNA.
“Non ci aspettavamo di trovare questa asimmetria nel genoma”, ha affermato il coautore corrispondente Jonathan Shoag, MD, Professore associato presso il Dipartimento di Urologia degli University Hospitals Cleveland e della Case Western Reserve University School of Medicine. “Analizzando un maggior numero di interventi dietetici e mutazioni in ulteriori tessuti e tipi cellulari, speriamo di comprendere cosa determina la connessione tra dieta e mutazioni“.
“Comprendere questi meccanismi potrebbe in futuro rivelare nuovi modi per ridurre le mutazioni, senza le difficoltà e i rischi di una dieta estrema, e contrastare così le malattie legate all’invecchiamento”, ha affermato la prima autrice dello studio, Marta Grońska-Pęski, Ph.D., ricercatrice post-dottorato nel laboratorio di Evrony.
Tra gli altri autori figurano Victoria Acosta-Rodríguez e Amanda Garrido del Dipartimento di Gerontologia Traslazionale del National Institute on Aging; Shany Picciotto degli University Hospitals Cleveland; e Carla Green e Joseph Takahashi del Dipartimento di Neuroscienze e del Peter O’Donnell Jr. Brain Institute presso l’University of Texas Southwestern Medical Center.
“Siamo stati fortunati ad aver collaborato con Acosta-Rodríguez, Takahashi e Green, che hanno creato questa coorte di topi sottoposti a restrizione calorica“, ha affermato Evrony. Un altro autore dello studio, Amoolya Srinivasa, del Center for Human Genetics and Genomics della NYU Langone, ha partecipato alla ricerca.
Fonte:Cell