BACKGROUND L'invecchiamento è il deterioramento correlato al tempo delle funzioni fisiologiche necessarie per sopravvivenza e fertilità, associato a stress ossidativo e infiammazione cronici. Il cervello, dato il limite di proliferazione delle sue cellule, ne è particolarmente interessato. L'invecchiamento cerebrale presenta alterazioni cognitive (decadimento della memoria e rallentamento dei riflessi motori) e coinvolge la microglia (MG), responsabile della cronicizzazione della neuroinfiammazione. La MG risponde agli estrogeni, che ne riducono la risposta infiammatoria e questo presuppone differenze nell'invecchiamento legate al genere. Le vescicole extracellulari (VE) rappresentano una modalità di scambio di informazioni tra cellule donatrici e riceventi. La MG rilascia VE che trasportano l¿informazione dello stato infiammatorio della cellula donatrice verso altra MG o cellule circostanti.
IPOTESI Il progetto propone la somministrazione esogena di VE derivanti da MG anti-infiammatoria per interferire con i meccanismi cellulari intrinseci della neuroinfiammazione nell'invecchiamento, al fine di rallentare il processo.
OBIETTIVO Valutare gli effetti della somministrazione di VE derivanti da MG anti-infiammatoria a topi di sesso diverso ed ad età differenti sull¿invecchiamento in relazione al genere.
PROGETTO SPERIMENTALE Si utilizzeranno VE rilasciate da MG murina anti-infiammatoria per essere somministrare a topi giovani, adulti e vecchi maschi e femmine. L'invecchiamento verrà valutato in vivo come capacità motorie e memoria dei topi e come livello di neuroinfiammazione, ex vivo nei topi vecchi.
RISULTATI ATTESI i) riduzione della neuroinfimmazione nei topi trattati con VE vs topi controllo (ctl); ii) rallentamento del deterioramento della memoria e dei riflessi motori nei topi trattati vs topi ctl; iii) effetti anti-aging delle VE simili nei topi maschi e femmine se trattati in età giovane e anziana, maggiori nelle femmine se VE somministrate in età adulta.
L¿interesse dello studio è volto alla ricerca di strategie innovative per il rallentamento dell¿invecchiamento. Molti sono gli approcci terapeutici studiati alcuni promettenti altri meno. La restrizione calorica è potenzialmente in grado di ritardare l'invecchiamento, sebbene la dieta ipocalorica induca molte alterazioni ormonali (Kim et al 2015). Nei topi la somministrazione di plasma ricco di piastrine riduce il processo di senescenza delle cellule staminali (Liu et al., 2014), ma non è chiaro se le cellule staminali influenzino la longevità (Oh et al 2014). L'esercizio fisico attenua gli effetti di deterioramento di funzionalità cardiaca e reattività vascolare dovuti all¿invecchiamento (Delbin et al. 2012), sebbene i meccanismi non siano ancora noti. Numerosi farmaci sono stati studiati per contrastare condizioni patologiche legate all¿invecchiamento, come insufficienza cardiaca (Little et al., 2005), nefropatia diabetica (Thallas-Bonke et al., 2004), diabete di tipo II (Freidja et al., 2012), rigidità ventricolare e vascolare (Steppan et al., 2012 ) ma dalla sperimentazione preclinica nessun composto è finora emerso come agente sicuro ed efficace. Un altro tentativo terapeutico è stato l¿utilizzo dell'ormone della crescita (GH) perchè alcuni studi avevano dimostrato effetti benefici negli anziani (Taub et al., 2010), con aumento della massa muscolare e rafforzamento del sistema immunitario (de Magalhães, 2013). Gli effetti collaterali, come alterazioni metaboliche (Carroll et al., 1998), aumento della pressione arteriosa e intracranica (Malozowski et al., 1993), insorgenza di diabete (Lewis et al., 2013) e la possibilità che il GH possa stimolare la crescita di neoplasie (Clayton et al., 2011) ne hanno decretato il fallimento. Anche le terapie con antiossidanti si pensava determinassero un rallentamento del processo di invecchiamento, ma studi di coorti di grandi dimensioni hanno dimostrato che questi integratori alimentari non influenzano il processo di invecchiamento in coloro che ne fanno uso (Park et al., 2011); inoltre studi in topi hanno dimostrato che gli integratori antiossidanti accelerano i processi di tumorigenesi (Sayin et al., 2014). Anche l¿overespressione in topi della telomerasi, che preserva la stabilità cromosomica, oltre a favorire la crescita tumorale (Peterson et al., 2015) non ha evidenziato effetto anti-aging (de Magalhães e Toussaint, 2004).
Se le ipotesi del nostro studio fossero verificate, suggerirebbero l¿utilizzo della terapia con VE come nuovo approccio per rallentare il processo di aging. Si potrebbe ipotizzare di prelevare VE rilasciate da microglia umana con fenotipo anti-infiammatorio e somministrarle a pazienti al fine di migliorare la qualità della vita nella fase di invecchiamento, ipotizzando un effetto di riduzione della neuroinfimammazione, responsabile dell¿aumentato rischio di patologie legate all¿invecchiamento, e un rallentamento dei deficit cognitivi (come memoria e riflessi motori).
Le VE comprendono esosomi e microvescicole (MV), che trasportano proteine, lipidi ed RNA; possono legarsi a recettori della membrana della cellula bersaglio, fondersi con essa oppure essere completamente internalizzate. Tra gli effetti biologici delle VE finora identificati ci sono l¿interazione feto-materna (Pap et al 2008), la coagulazione del sangue (Leroyer et al. 2008), il trasporto di IL1b (MacKenzie et al 2001). I potenziali impieghi terapeutici di VE ingegnerizzate sono stati dimostrati nella malattia di Parkinson (Kaney et al. 2015) e nel tumore delle cellule di Schwann (Prabhakar et al. 2013). Studi condotti su modelli murini di malattie demielinizzanti, hanno dimostrato che la somministrazione di VE migliora il quadro clinico (Zhang et al., 2014). Le MV rilasciate da microglia pro-infiammatoria (fenotipo definito anti-tumorale) veicolano mRNA capaci di contrastare la crescita e l¿invasione delle cellule tumorali e di promuovere lo switch di microglia anti-infiammatoria, pro-tumorale verso il fenotipo anti-tumorale, pro-infiammatorio (Grimaldi et al, 2019). Studi effettuati su patologie genetiche umane hanno rivelato che l'immunoterapia sia traslabile all'uomo, perchè ben tollerata dall'organismo e con risultati clinici molto incoraggianti (Cartier et al., 2009).
Il potenziale impatto economico di questo studio consiste in un significativo aumento dell'autosufficienza dei soggetti anziani, riducendo gli sforzi economici del servizio sanitario nazionale e delle famiglie per l'assistenza agli anziani. Inoltre, saranno stimolati studi per la ricerca di nuove metodologie per l'isolamento delle vescicole, per esempio utilizzando linee di microglia umana allo scopo di utilizzarle come terapia anti-aging.