QUADERNI EUROPEI SUL NUOVO WELFARE

In che modo si può inserire in questo contesto il controllo della durata della vita da parte del cervello? A questa domanda si può rispondere considerando che la maggior parte degli agenti di stress sono innanzitutto percepiti dal sistema nervoso (vedere un serpente, udire il ruggito di una tigre o sentire dolore da una ferita). Il cervello coordina la risposta di tutto il corpo a questi stress con risposte a breve e a lungo termine modulando l’attività dei sistemi neuroendocrini (con il coinvolgimento dell’ipotalamo e della ghiandola pituitaria) e del sistema nervoso autonomo.²¹ Queste risposte consistono tipicamente in una reazione comportamentale (fuggire dal serpente o dalla tigre), una reazione vascolare (aumento della pressione sanguigna con la diversione del sangue dall’intestino ai muscoli) e una reazione metabolica (aumento della mobilizzazione del glucosio). Il fatto che la risposta comportamentale allo stress ambientale in organismi dotati di un cervello coinvolga il controllo del metabolismo energetico (mobilizzazione del glucosio) rappresenta la chiave per comprendere il ruolo del cervello nell’invecchiamento.
Gli studi sulle risposte fisiologiche a condizioni estreme quali la mancanza di cibo sono stati particolarmente rivelatori per capire che tipo di relazione esiste tra controllo del metabolismo energetico e longevità. Da questi studi si è scoperto che in molti organismi, inclusi quelli unicellulari, si è evoluto un meccanismo di reazione alla fame che consiste in uno stato non riproduttivo altamente resistente allo stress. Periodi di scarsa nutrizione spesso inducono quello che pare essere un vero e proprio salto metabolico che paradossalmente estende la normale durata della vita, sacrificando temporaneamente la capacità riproduttiva che viene poi recuperata al ritorno di condizioni di nutrizione favorevoli.²² È noto infatti che una ridotta assunzione di calorie rallenta l’invecchiamento nei topi di laboratorio,²³ un effetto che può avere parallelismi con un fenomeno simile che avviene anche negli invertebrati. Si tratterebbe in sostanza di uno stato fisiologico adattativo di resistenza per “lasciar passare” tempi di scarsità di cibo che è associato a una parziale o completa interruzione della fertilità. Nonostante la mancanza di una riduzione del metabolismo in condizioni di restrizione calorica, Walford and Spindler²⁴ hanno messo in evidenza una serie di somiglianze biochimiche tra lo stato di restrizione calorica e quello delll’ibernazione nei mammiferi, che può anch’esso indurre un’estensione della durata della vita. Un recente modello evoluzionsitico²⁵ ha dimostrato che nei roditori può effettivamente essersi evoluto un meccanismo di risposta alle fluttuazioni della disponibilità di risorse alimentari, in modo che in periodi di carenza di cibo l’energia venga deviata dalla riproduzione verso le funzioni di mantenimento corporeo.
In analogia con i roditori, anche i nostri antenati cacciatori-raccoglitori beneficiarono della capacità di sopravvivere per lunghi periodi di tempo senza cibo. Queste condizioni di carestia possono essersi presentate piuttosto spesso a partire dal momento in cui (circa 4 milioni di anni fa) gli ominidi sono discesi dagli alberi delle foreste, ricchi di cibo, e si sono avventurati in nuovi ambienti assumendo il comportamento di cacciatori-raccoglitori, grazie alla nuova postura eretta del corpo. Durante questi periodi di digiuno, in tutto il corpo e anche nel cervello avvengono dei cambiamenti del metabolismo energetico e l’attivazione delle risposte allo stress. Come vedremo più avanti, sono proprio questi cambiamenti del metabolismo che aumentano la resistenza agli stress e promuovono l’allungamento della vita. Studi comparativi hanno dimostrato che la longevità e la resistenza allo stress sono controllati sia negli invertebrati che nei mammiferi dalle stesse molecole “segnale”. Questi segnali sono costituiti per esempio da piccole molecole prodotte dell’organismo chiamate neurotrasmettitori, ormoni e fattori di crescita, che inducono una cascata di reazioni biochimiche che controllano l’attività fisiologica di molti tipi di cellule e organi. Sebbene esista una miriade di molecole di segnale endogene nel cervello che producono segnali neuroendocrini e neuronali coinvolti nel comportamento nutritivo e nel metabolismo energetico, le principali molecole che controllano la durata della vita sono l’insulina, la serotonina e i fattori neurotrofici. Il loro effetto sulla longevità sarebbe da ascriversi alla capacità di modulare le risposte allo stress e il metabolismo energetico. Una spiegazione di questo fenomeno è che nel corso dell’evoluzione del Regno animale, queste molecole-segnale hanno assunto il ruolo di regolare il metabolismo corporeo e la ricerca del cibo in accordo con le condizioni ambientali e gli stress esterni. Infatti, quando gli organismi pluricellulari si sono evoluti, una serie di segnali neurali e neuroendocrini cosiddettti “a cascata” (che si succedono uno all’altro) sono stati reclutati per controllare strettamente il metabolismo energetico e coordinare gli aspetti comportamentali del bilancio energetico, come nutrirsi e fare esercizio. Queste cascate di segnali biochimici includono quelle che vengono attivate dall’insulina, dai fattori di crescita simili all’insulina e da vari neurotrasmettitori (Figura 1).

21 Van Eden, C.G., and Buijs, R.M. (2000): “Functional neuroanatomy of the prefrontal cortex: autonomic interactions”, Prog Brain Res, 126, pp. 49-62.
22 Austad, S.N. (1989): Life extension by dietary restriction in the bowl and doily spider, Frontinella pyramitela”, Exp. Gerontol, 24, pp. 83-92.
23 Weindruch, R. and Walford, R.L. (1988): The Retardation of Aging and Disease by Dietary Restriction, Thomas, Springfield, IL.
24 Walford, R.L. and Spindler, S.R. (1997): “The response to calorie restriction in mammals shows features also common to hibernation: a cross-adaptation hypothesis”, J. Gerontol, 52, pp. B179-B183.
25 Shanley, D.P. and Kirkwood, T.B.L. (2000): “Calorie restriction and aging: a life history analysis”, Evolution, 54, pp. 740-750.

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