L’invecchiamento, o senescenza, è generalmente visto come una componente necessaria della vita umana. La gerontologia comprende lo studio dei processi di invecchiamento e degli effetti dell’invecchiamento, e un ramo intrigante della gerontologia cerca di comprendere i processi biologici che facilitano l’invecchiamento. Esistono molte teorie sull’invecchiamento e più di alcune considerano il ruolo di una minuscola struttura cellulare di cui molti individui probabilmente non sono nemmeno consapevoli: il mitocondion. Questa struttura aiuta in molte funzioni cellulari e disturbi in una qualsiasi delle seguenti funzioni potrebbero potenzialmente indurre l’invecchiamento: divisione cellulare, segnalazione cellulare e morte cellulare. Forse la teoria mitocondriale più nota dell’invecchiamento riguarda l’impatto delle molecole di ossigeno instabili chiamate radicali liberi sulle strutture mitocondriali.
I mitocondri potrebbero essere pensati come fabbriche di energia delle cellule. Ogni cellula umana possiede da dozzine a migliaia di queste fabbriche. Ogni minuscolo mitocondrio lavora per produrre energia che alimenta vari processi, dalla respirazione al camminare. Creano questa energia scomponendo le molecole di cibo in elettroni che vengono poi immagazzinati in fasci energetici di adenosina trifosfato (ATP).
Le strutture mitocondriali hanno un diverso tipo di acido desossiribonucleico (DNA) rispetto ad altre parti cellulari. Il DNA contenuto nei mitocondri è noto come DNA mitocondriale (mDNA) e non contiene lo stesso livello di protezione del DNA tradizionale. Sia gli enzimi che le proteine chiamate istoni in genere proteggono il DNA da qualsiasi danno maggiore, ma l’mDNA è privo di queste sostanze. Pertanto, come un mitocondrio subisce danni, così fanno i processi energetici che determinano così tanto delle capacità umane. La degenerazione cellulare è quindi uno degli approcci più significativi alle teorie mitocondriali dell’invecchiamento.
Una suddivisione strettamente associata della teoria dell’invecchiamento della degenerazione cellulare mitocondriale è la teoria dei radicali liberi. La maggior parte delle molecole del corpo opera in modo stabile e prevedibile, tuttavia può ancora verificarsi instabilità, in particolare nelle molecole di ossigeno del corpo. Una volta che le molecole di ossigeno perdono il loro ordine, vengono chiamate radicali liberi. Queste particelle caotiche possono causare gravi danni alle aree fragili e prosperano nelle aree mitocondriali, poiché ogni mitocondrio esegue la respirazione per le cellule. A causa della loro mancanza di protezione, i filamenti di DNA mitocondriale sono tra i più vulnerabili per un attacco di radicali liberi.
I mitocondri hanno altre funzioni chiave oltre alla produzione di energia, e ognuna di queste funzioni può servire da lente nelle teorie mitocondriali dell’invecchiamento. Ad esempio, le sostanze sono un’importante pietra angolare della divisione cellulare, grazie alla quale una cellula si divide in più nuove cellule. Questo processo aiuta a sostituire le cellule vecchie e usurate, quindi se la divisione cellulare rallenta o si ferma, gli effetti della proliferazione delle cellule vecchie si faranno sentire sia all’interno che all’esterno del corpo. I mitocondri disfunzionali avranno un grande impatto sulle capacità di divisione cellulare.
In una nota correlata, queste strutture possono anche dettare in gran parte la morte cellulare programmata: un processo in cui le cellule essenzialmente si autodistruggono. Diversi processi che potrebbero facilitare questo suicidio includono la frammentazione del DNA, la mutazione delle membrane cellulari e la rottura e il restringimento del nucleo cellulare. Se la morte cellulare programmata si manifesta attraverso l’invecchiamento, come credono molti ricercatori, allora il ruolo del mitocondrio nel facilitare la morte cellulare programmata aggiunge un altro aspetto alle teorie mitocondriali sull’invecchiamento.
Le cellule possono comunicare tra loro in gran parte anche a causa dei mitocondri. I mitocondri aiutano nella segnalazione cellulare, dove le cellule trasmettono impulsi di informazioni relative all’equilibrio, alla riparazione dei tessuti e ad altri processi. Il danno mitocondriale prolungato può causare errori in questa elaborazione delle informazioni. I ricercatori concentrati sulle teorie dell’errore incolpano questo risultato di molte malattie. I teorici dell’invecchiamento possono anche attribuire una segnalazione cellulare difettosa ai processi di invecchiamento.
Molti fattori possono influenzare la salute e il funzionamento di un mitocondrio. Come accennato in precedenza, la teoria dei radicali liberi fornisce una spiegazione per i mitocondri difettosi. Le mutazioni cellulari possono infliggere danni simili e queste mutazioni possono derivare dalla dieta, da condizioni ereditarie o semplicemente dal caso. A volte, il danno si verifica per usura naturale nel tempo. Poiché la maggior parte delle cellule della pelle ha solo un mitocondrio per sostenerle per tutta la vita, forse non sorprende che la pelle sia una delle aree più visibili per gli effetti dell’invecchiamento.
La ricerca sulle teorie mitocondriali dell’invecchiamento ha portato ad alcune raccomandazioni sui rimedi. Per prima cosa, si ritiene che le vitamine del complesso B alleviano e correggono alcune delle defezioni enzimatiche causate dal danno mitocondriale. Inoltre, le sostanze acido lipoico e alcar possono reindirizzare le attività di produzione di energia del cervello verso i mitocondri quando questi processi sono stati altrimenti ostacolati.