Worms may age because they cannibalize their own intestines / I vermi possono invecchiare perché cannibalizzano il proprio intestino

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

These nematodes need yolk to make their eggs (the blue orbs).

 / Questi nematodi hanno bisogno di tuorlo per fare le loro uova (le sfere blu)

JAMES KING-HOLMES/SCIENCE SOURCE / 

The microscopic nematode worms that squirm around in soil and researchers’ labs have a taste for tripe—their own. Their habit of digesting their own intestines helps them reproduce, but it also accelerates their aging, a new study suggests. Those results support an unorthodox hypothesis: Humans and other organisms break down as they get older because traits that benefited them when they are young become harmful.

“It’s a very provocative paper,” says geneticist Keith Blackwell of Harvard Medical School in Boston. “This is telling us that we really need to be paying attention to this idea” about why aging occurs.

Time takes a toll on nematodes. Like many people, the worms, which live about 3 weeks, become obese as they get older. The bodies of elderly worms are jam-packed with fat, which they store in the form of egg yolk. The worms are also prone to uterine tumors, and their intestines wither.

What drives the deterioration of the worms and other organisms? One idea is that aging occurs because molecules such as DNA and proteins accrue damage and start to malfunction. Another possible explanation, known as the run-on hypothesis, holds that organisms break down over time because abilities that help them survive and reproduce early in life continue to “run on” and become a problem later. Certain genes that orchestrate growth and development, for instance, are advantageous for a young animal. But if they continue operating in an older animal, they can promote cancer.

Geneticist David Gems of University College London and colleagues may have discovered a prime example of the run-on hypothesis in action. The team found that nematodes consume their own intestines so they can synthesize yolk for their eggs. The ability to convert the organ into yolk may enable young worms to produce eggs even when food is scarce. But the nematodes keep digesting their intestine even after they stop laying eggs.

This continued self-cannibalization fosters the animals’ aging, Gems and colleagues report today in Current Biology. When the scientists curtailed yolk synthesis by altering certain genes, the animals’ intestines didn’t disintegrate, and the worms didn’t pack on fat. The researchers also found that preventing intestinal breakdown allowed some of the animals to live longer.

Evidence from male nematodes also supports the idea. Male worms are scarce—more than 99% of the animals are hermaphrodites that pump out eggs and sperm. Males don’t normally produce yolk, and as Gems and his team noted, their intestine does not degenerate. But when the researchers genetically modified male worms to manufacture a key yolk protein, the animals began to show two signs of aging they hadn’t shown before: Their intestines deteriorated and they amassed fat.

“When we age, it’s not that we wear out. Our own genes are destroying us,” Gems says. Humans don’t digest their own intestines to make yolk. But run-on processes could also be abetting our aging. One example is the mTOR protein, a master controller of cell metabolism and growth that is necessary during our embryonic development. It remains active in older animals and promotes cancer, neurodegenerative diseases, and other age-related infirmities.

The study “may make people take the [run-on] hypothesis more seriously,” says biogerontologist Steven Austad of the University of Alabama in Birmingham. However, he adds, the findings may only apply to nematodes. “I don’t see the link to mammalian aging.”

ITALIANO

I microscopici vermi nematodi che si contorcono nel terreno e i laboratori dei ricercatori hanno un interesse per il loro intestino. La loro abitudine di digerire il proprio intestino li aiuta a riprodursi, ma accelera anche il loro invecchiamento, suggerisce un nuovo studio. Questi risultati supportano un'ipotesi non ortodossa: gli esseri umani e altri organismi si disgregano quando invecchiano perché i tratti che li hanno giovati quando sono giovani diventano dannosi.

"È un documento molto provocatorio", afferma il genetista Keith Blackwell della Harvard Medical School di Boston. "Questo ci sta dicendo che dobbiamo davvero prestare attenzione a questa idea" sul perché l'invecchiamento si verifica.

Il tempo provoca un effetto sui nematodi. Come molte persone, i vermi, che vivono circa 3 settimane, diventano obesi quando invecchiano. I corpi di vermi anziani sono pieni di grasso, che immagazzinano sotto forma di tuorlo d'uovo. I vermi sono anche inclini a tumori uterini e il loro intestino si inaridisce.

Cosa guida il deterioramento dei vermi e di altri organismi? Un'idea è che l'invecchiamento si verifica perché molecole come il DNA e le proteine ​​accumulano danni iniziano a funzionare male. Un'altra possibile spiegazione, nota come ipotesi run-on, sostiene che gli organismi si disgregano nel tempo perché le abilità che li aiutano a sopravvivere e a riprodursi nelle prime fasi della vita continuano a "correre" ed a diventare un problema più tardi. Alcuni geni che orchestrano la crescita e lo sviluppo, ad esempio, sono vantaggiosi per un animale giovane. Ma se continuano a operare in un animale più anziano, possono promuovere il cancro.

Il genetista David Gems dell'University College di Londra e colleghi potrebbero aver scoperto un primo esempio dell'ipotesi dell'esecuzione. Il gruppo ha scoperto che i nematodi consumano il loro intestino in modo che possano sintetizzare il tuorlo per le loro uova. La capacità di convertire l'organo in tuorlo può consentire ai giovani vermi di produrre uova anche quando il cibo scarseggia. Ma i nematodi continuano a digerire il loro intestino anche dopo che smettono di deporre le uova.

Questa continua auto-cannibalizzazione favorisce l'invecchiamento degli animali, Gems e colleghi riportano oggi in Current Biology. Quando gli scienziati hanno ridotto la sintesi del tuorlo alterando determinati geni, l'intestino degli animali non si è disintegrato ed i vermi non si sono ingrassati. I ricercatori hanno anche scoperto che prevenire la crisi intestinale ha permesso ad alcuni animali di vivere più a lungo.

Anche l'evidenza dei nematodi maschili supporta l'idea. I vermi maschili sono scarsi: più del 99% degli animali sono ermafroditi che producono uova e sperma. Normalmente i maschi non producono il tuorlo e, come hanno notato Gems ed il suo gruppo, il loro intestino non degenera. Ma quando i ricercatori hanno modificato geneticamente i vermi maschi per produrre una proteina chiave del tuorlo, gli animali hanno iniziato a mostrare due segni di invecchiamento che non avevano mostrato prima: il loro intestino si è deteriorato e hanno accumulato grasso.

"Quando invecchiamo, non è che ci logoriamo. I nostri geni ci stanno distruggendo ", dice Gems. Gli esseri umani non digeriscono il loro intestino per produrre il tuorlo. Ma i processi di run-on potrebbero anche favorire il nostro invecchiamento. Un esempio è la proteina mTOR, un controller principale del metabolismo cellulare e della crescita che è necessario durante il nostro sviluppo embrionale. Resta attivo negli animali più anziani e promuove il cancro, le malattie neurodegenerative e altre infermità legate all'età.

Lo studio "potrebbe far prendere più sul serio l'ipotesi [run-on]", afferma il biogerontologo Steven Austad dell'Università di Alabama a Birmingham. Tuttavia, aggiunge, i risultati possono essere applicati solo ai nematodi. "Non vedo il legame con l'invecchiamento dei mammiferi".

Da:

http://www.sciencemag.org/news/2018/08/worms-may-age-because-they-cannibalize-their-own-intestines?utm_campaign=news_daily_2018-08-09&et_rid=344224141&et_cid=2246881