Un nuovo metodo per analizzare l’invecchiamento degli organi negli esseri umani potrebbe permetterci di prevedere meglio il rischio di malattie e gli effetti dell’invecchiamento, suggerisce un articolo pubblicato su Nature. L’analisi di oltre 5.000 individui rivela che quasi il 20% della popolazione studiata mostra un invecchiamento fortemente accelerato in un organo, il che può aumentare il rischio di morte e può indicare la presenza di malattie organo-specifiche. Ad esempio, l’invecchiamento accelerato del cervello e dei vasi sanguigni potrebbe potenzialmente aiutare a prevedere la progressione della malattia di Alzheimer.
L’invecchiamento provoca il deterioramento della struttura e della funzione dei tessuti e aumenta drasticamente il rischio della maggior parte delle malattie croniche. Precedenti studi sugli animali hanno dimostrato che l’invecchiamento varia da individuo a individuo e anche tra gli organi di un individuo. Tuttavia, non è chiaro se ciò sia vero negli esseri umani e il suo effetto sulle malattie legate all’età, e si sa poco su come gli organi umani cambiano a livello molecolare con l’invecchiamento.
Non si invecchia uniformemente
Tony Wyss-Coray ha valutato, con il suo team di ricerca, i livelli di proteine plasmatiche del sangue umano provenienti da organi specifici per misurare le differenze di invecchiamento tra gli organi di individui viventi. Utilizzando modelli di apprendimento automatico, gli autori hanno analizzato l’invecchiamento in 11 organi principali – tra cui cervello, cuore e reni – in 5.676 adulti nel corso della loro vita.
Dopo aver stimato l’età degli organi, hanno scoperto che quasi il 20% della popolazione mostra un’età fortemente accelerata in un organo e l’1,7% mostra un invecchiamento in più organi. Affermano che l’invecchiamento accelerato degli organi aumenta il rischio di morte del 20-50% e le malattie organo-specifiche sono state collegate a un invecchiamento più rapido degli organi.
È stato riscontrato che gli individui con invecchiamento cardiaco accelerato avevano un rischio maggiore del 250% di insufficienza cardiaca. Inoltre, è stato scoperto che l’invecchiamento accelerato del cervello e dei vasi sanguigni è in grado di prevedere la progressione della malattia di Alzheimer con la stessa efficacia della tau fosforilata (un importante segno distintivo della malattia), che è attualmente il miglior marcatore diagnostico basato sul sangue per la malattia di Alzheimer.
Lo studio della Stanford Medicine
Lo studio condotto dalla Stanford Medicine trova il modo di prevedere quale dei nostri organi cederà per primo. Come ogni tipica automobile, casa o società, il ritmo con cui alcune parti del nostro corpo si disgregano varia da parte a parte.
Uno studio su 5.678 persone, condotto da ricercatori della Stanford Medicine, ha dimostrato che i nostri organi invecchiano a ritmi diversi. Quando l’età di un organo è particolarmente avanzata rispetto al suo omologo in altre persone della stessa età, la persona che lo trasporta ha un livello più elevato di invecchiamento.
Secondo lo studio, circa 1 adulto su 5 ragionevolmente sani di età pari o superiore a 50 anni va in giro con almeno un organo che invecchia a un ritmo fortemente accelerato. Il lato positivo: è possibile che un semplice esame del sangue possa rivelare quali organi nel corpo di una persona stanno invecchiando rapidamente, guidando gli interventi terapeutici ben prima che si manifestino i sintomi clinici.
“Possiamo stimare l’età biologica di un organo in una persona apparentemente sana“, ha affermato l’autore senior dello studio, Tony Wyss-Coray, PhD, professore di neurologia e D. H. Chen Professor II. “Ciò, a sua volta, predice il rischio di una persona di malattie legate a quell’organo”. Hamilton Oh e Jarod Rutledge, studenti laureati nel laboratorio di Wyss-Coray, sono gli autori principali dello studio, pubblicato su Nature.
Età biologica versus età cronologica
“Numerosi studi hanno prodotto singoli numeri che rappresentano l’età biologica degli individui – l’età implicata da una sofisticata serie di biomarcatori – in contrapposizione alla loro età cronica, il numero effettivo di anni trascorsi dalla loro nascita“, ha affermato Wyss-Coray, che è anche il direttore della Phil e Penny Knight Initiative for Brain Resilience. Il suo nuovo studio è riuscito ad andare oltre, fornendo numeri distinti per ciascuno degli 11 organi chiave, sistemi di organi o tessuti: cuore, tessuto grasso, polmoni, sistema immunitario, reni, fegato, muscoli, pancreas, cervello, sistema vascolare e intestino.
“Quando abbiamo confrontato l’età biologica di ciascuno di questi organi per ciascun individuo con le sue controparti in un ampio gruppo di persone senza patologie gravi evidenti, abbiamo scoperto che il 18,4% di quelli di età pari o superiore a 50 anni aveva almeno un organo che invecchiava significativamente più rapidamente rispetto all’età biologica di ciascuno di questi organi”, ha detto Wyss-Coray. “E abbiamo scoperto che questi individui corrono un rischio maggiore di malattie in quel particolare organo nei prossimi 15 anni.”
Inoltre, circa 1 persona su 60 nello studio aveva due organi sottoposti a invecchiamento a quel ritmo veloce, ha detto Wyss-Coray, “hanno avuto 6,5 volte il rischio di mortalità di qualcuno senza organi marcatamente invecchiati”.
L’intuizione
Utilizzando tecnologie disponibili in commercio e un algoritmo di loro progettazione, i ricercatori hanno valutato i livelli di migliaia di proteine nel sangue delle persone, hanno determinato che quasi 1.000 di quelle proteine hanno avuto origine all’interno di uno o di un altro singolo organo e hanno collegato livelli aberranti di quelle proteine agli organi corrispondenti.
Hanno iniziato controllando i livelli di quasi 5.000 proteine nel sangue di poco meno di 1.400 persone sane di età compresa tra 20 e 90 anni, ma soprattutto in fasi medio-tardive della vita, e contrassegnando tutte le proteine i cui geni erano quattro volte più attivati in un organo rispetto a quelli con qualsiasi altro organo. Hanno trovato quasi 900 proteine organo-specifiche, che hanno ridotto a 858 per motivi di affidabilità.
Per fare ciò, hanno addestrato un algoritmo di apprendimento automatico per indovinare l’età delle persone in base ai livelli di quelle quasi 5.000 proteine. L’algoritmo cerca di selezionare le proteine che meglio si correlano con un tratto di interesse (in questo caso, l’invecchiamento biologico accelerato in una persona o in un particolare organo) chiedendo, una per una, “Questa proteina migliora la correlazione?”. Gli scienziati hanno verificato l’accuratezza dell’algoritmo valutando l’età di altre 4.000 persone circa, in qualche modo rappresentative della popolazione statunitense.
Quindi hanno utilizzato le proteine che avevano identificato per concentrarsi su ciascuno degli 11 organi selezionati per l’analisi, misurando i livelli di proteine organo-specifiche nel sangue di ciascun individuo. Anche se c’era una modesta sincronia tra i diversi organi del corpo di una persona, i singoli organi di quella persona seguivano in gran parte strade separate lungo il percorso dell’invecchiamento.
Divario di età degli organi
Per ciascuno degli 11 organi, il team di Wyss-Coray ha individuato un “divario di età”: la differenza tra l’età effettiva di un organo e la sua età stimata sulla base dei calcoli basati sulle proteine organo-specifiche dell’algoritmo. I ricercatori hanno scoperto che le differenze di età identificate per 10 degli 11 organi studiati (l’unica eccezione è l’intestino) erano significativamente associate al rischio futuro di morte nell’arco di 15 anni.
Lo studio ha dimostrato che le persone con invecchiamento cardiaco accelerato, ma che inizialmente non mostravano alcuna malattia attiva o biomarcatori clinicamente anomali, avevano un rischio di insufficienza cardiaca 2,5 volte più elevato rispetto alle persone con un cuore che invecchiava normalmente.
Quelli con cervelli “più vecchi” avevano 1,8 volte più probabilità di mostrare un declino cognitivo nell’arco di cinque anni rispetto a quelli con cervelli “giovani”.
Allo stesso modo i ricercatori, hanno riscontrato forti associazioni tra un punteggio renale da invecchiamento estremo (più di 2 deviazioni standard sopra la norma) e sia l’ipertensione che il diabete, nonché tra un punteggio cardiaco da invecchiamento estremo e sia la fibrillazione atriale che l’infarto.
Conclusioni
“Se riusciamo a riprodurre questa scoperta in 50.000 o 100.000 individui”, ha affermato Wyss-Coray, “significa che monitorando la salute dei singoli organi in persone apparentemente sane, potremmo essere in grado di trovare organi che stanno subendo un invecchiamento accelerato nelle persone e potremmo essere in grado di curare le persone prima che si ammalino”.
L’identificazione delle proteine organo-specifiche che meglio indicano l’eccessivo invecchiamento degli organi e, di conseguenza, un elevato rischio di malattia potrebbe anche portare a nuovi bersagli farmacologici.
