Diminuire l'ossigeno per aumentare la longevità? / Decrease Oxygen to Boost Longevity?
Diminuire l'ossigeno per aumentare la longevità? / Decrease Oxygen to Boost Longevity?
Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa
Lo studio sui topi suggerisce che la restrizione di ossigeno potrebbe prolungare la durata della vita.
A prima vista:
Un ceppo di topi nati con una vita anormalmente breve ha sfidato le aspettative e ha vissuto il 50 percento in più del previsto se messo in un ambiente con poco ossigeno più o meno equivalente ad un campo base del Monte Everest, riferiscono gli scienziati della Harvard Medical School in un nuovo studio.
I risultati, pubblicati il 23 maggio su PLOS Biology, si aggiungono ad un elenco crescente di approcci mostrati per allungare la vita nei modelli animali e forniscono la prima dimostrazione che la restrizione di ossigeno potrebbe prolungare la durata della vita in un modello murino di invecchiamento.
Le osservazioni epidemiologiche hanno offerto indizi allettanti su un fenomeno curioso: le persone che risiedono ad alta quota tendono a vivere più a lungo e sembrano meno inclini a sviluppare determinate malattie.
Nel nuovo studio, i ricercatori hanno cercato di determinare se potevano replicare questa scoperta negli animali.
“Gli studi epidemiologici hanno suggerito che le popolazioni che vivono ad altitudini più elevate tendono a vivere più a lungo ed a rimanere più sane man mano che invecchiano. Volevamo verificare se, in un ambiente più controllato, la limitazione dell'ossigeno sembra fare lo stesso nel nostro modello murino di invecchiamento", ha affermato l'autore senior dello studio Vamsi Mootha , professore di biologia dei sistemi presso il Blavatnik Institute della Harvard Medical School.
Da tempo immemorabile, gli esseri umani hanno cercato di imbrogliare - o almeno ritardare - la morte estendendo la durata naturale della loro vita, ha affermato il primo autore dello studio Robert Rogers, ricercatore post-dottorato presso il Mootha Lab .
Questa ricerca potrebbe essere a portata di mano con un crescente corpo di ricerca negli ultimi decenni che ha identificato una serie di modi che allungano significativamente la vita delle cellule nelle capsule di Petri e nei comuni animali da laboratorio come nematodi, moscerini della frutta e topi.
Queste strategie includono la restrizione calorica e l'uso del farmaco per il diabete metformina, il farmaco immunosoppressivo rapamicina e l'aspirina, tutti in varie fasi di test su modelli animali ed umani.
Alcuni studi hanno suggerito che la restrizione dell'ossigeno - limitando la concentrazione di ossigeno nell'aria ambiente ad un livello significativamente inferiore a quello a livello del mare, circa il 21 percento - può anche prolungare la durata della vita in una varietà di modelli, tra cui moscerini della frutta, vermi, lieviti, e cellule di mammifero in piatti di laboratorio. Finora, tuttavia, la restrizione dell'ossigeno è rimasta inesplorata nell'invecchiamento dei mammiferi.
Per testare questa idea, Mootha, Rogers ed i loro colleghi hanno lavorato con un ceppo di topi che invecchiano prematuramente. Questi animali soccombono alle malattie legate all'età a circa 3 o 4 mesi di età, rispetto ai topi normali o "wild type", che vivono circa due anni.
Una volta che i topi sono stati svezzati circa quattro settimane dopo la nascita, i ricercatori li hanno spostati in una camera ipossica con una concentrazione di ossigeno di appena l'11%, l'equivalente dei livelli di ossigeno alla base del Monte Everest.
Piuttosto che diminuire la pressione barometrica - la ragione di una così bassa tensione di ossigeno ad alta quota - il basso contenuto di ossigeno della camera ipossica è stato causato dalla diluizione con azoto gassoso.
La durata media della vita di questi topi che vivevano con il normale 21% di ossigeno era di poco inferiore alle 16 settimane. Tuttavia, gli animali alloggiati nella camera ipossica hanno vissuto in media circa 24 settimane, ovvero circa il 50% in più del previsto.
Anche la durata massima della vita di questi animali è aumentata in condizioni di scarsità di ossigeno, di circa il 30 percento, o circa 31 settimane, rispetto alle 26 settimane di durata della vita dei loro coetanei che vivono in normali concentrazioni di ossigeno.
La durata della vita non è stata l'unico risultato che è cambiato per gli animali che risiedono in condizioni di restrizione dell'ossigeno, ha spiegato Rogers.
I topi che vivevano in un ambiente con ossigeno ridotto hanno anche conservato più a lungo la funzione neurologica, come misurato dalle loro prestazioni su un test standard di coordinazione e forza.
Cercando di comprendere il meccanismo alla base di questi effetti, i ricercatori hanno esaminato l'assunzione di cibo per vedere se gli animali mangiassero di meno, dal momento che la restrizione calorica ha dimostrato di essere un potente prolungamento della durata della vita in più modelli animali.
Con sorpresa dei ricercatori, i topi che vivevano nella camera ipossica mangiavano leggermente più cibo di quelli che vivevano con normali concentrazioni di ossigeno. Una ricerca di attività genica insolita, danni al DNA o cambiamenti nei percorsi di segnalazione nei topi con limitazioni di ossigeno ha rivelato alcuni indizi allettanti ma nessuna risposta definitiva, ha detto Rogers.
Studi futuri, ha aggiunto, dovrebbero esaminare se la restrizione di ossigeno può prolungare in modo simile la durata della vita nei topi wild-type, dovrebbero cercare di definire quali meccanismi potrebbero essere responsabili degli effetti di estensione della vita dell'ossigeno limitato e determinare se questi meccanismi influenzano tutti gli organi.
ENGLISH
Study in mice suggests that oxygen restriction could extend life span
At a glance:
A strain of mice born with abnormally short life spans defied expectations and lived 50 percent longer than expected when put in an environment with low oxygen roughly equivalent to a Mount Everest base camp, Harvard Medical School scientists report in a new study.
The findings, published May 23 in PLOS Biology, add to a growing list of approaches shown to lengthen life in animal models and provide the first demonstration that oxygen restriction could extend life span in a mouse model of aging.
Epidemiological observations have offered tantalizing clues to a curious phenomenon — people who reside at high altitudes tend to live longer and appear less prone to developing certain diseases.
In the new study, researchers sought to determine whether they could replicate this finding in animals.
“Epidemiological studies have hinted that populations that live at higher altitudes tend to live longer and stay healthier as they age. We wanted to test whether, in a more controlled setting, restricting oxygen appears to do the same in our mouse model of aging”,” said study senior author Vamsi Mootha, professor of systems biology in the Blavatnik Institute at Harvard Medical School.
Since time immemorial, humans have sought to cheat — or at least delay — death by extending their natural life spans, said study first author Robert Rogers, a postdoctoral researcher in the Mootha Lab.
This quest may be within closer reach with a mounting body of research over the past few decades that has identified a number of ways that significantly lengthen the lives of cells in petri dishes and common lab animals such as roundworms, fruit flies, and mice.
These strategies include caloric restriction and use of the diabetes medication metformin, the immunosuppressive drug rapamycin, and aspirin — all of them in various stages of testing in animal models and humans.
Some studies have suggested that oxygen restriction — limiting the concentration of oxygen in the ambient air at a level significantly below that at sea level, about 21 percent — can also extend life span in a variety of models, including fruit flies, worms, yeast, and mammalian cells in lab dishes. Thus far, however, oxygen restriction has remained unexplored in mammalian aging.
To test this idea, Mootha, Rogers, and their colleagues worked with a strain of mice that age prematurely. These animals succumb to age-related diseases at about 3 or 4 months of age, compared with normal, or “wild type” mice, who live about two years.
Once the mice were weaned at around four weeks after birth, the researchers moved them into a hypoxic chamber with an oxygen concentration of just 11 percent, the equivalent of the oxygen levels at the base of Mount Everest.
Rather than decreased barometric pressure — the reason for such low oxygen tension at high altitudes — the hypoxic chamber’s low oxygen content was caused by dilution with nitrogen gas.
The median life span of these mice living at normal 21 percent oxygen was just shy of 16 weeks. However, animals housed in the hypoxic chamber lived to about 24 weeks, on average, or about 50 percent longer than expected.
The maximum life span of these animals also increased under low-oxygen conditions — by about 30 percent, or about 31 weeks, compared with 26-week life spans of their peers living in normal oxygen concentrations.
Life span wasn’t the only outcome that changed for the animals residing under oxygen restriction, Rogers explained.
Mice living in the reduced oxygen environment also preserved neurologic function longer, as measured by their performance on a standard test of coordination and strength.
Seeking to understand the mechanism behind these effects, the researchers examined food intake to see if the animals ate less, since caloric restriction has proved to be a potent life span extender in multiple animal models.
To the researchers’ surprise, mice living in the hypoxic chamber ate slightly more food than those living under normal oxygen concentrations. A search for unusual gene activity, DNA damage, or changes in signaling pathways in the oxygen-restricted mice turned up some tantalizing clues but no definitive answers, Rogers said.
Future studies, he added, should examine whether oxygen restriction can similarly extend life span in wild-type mice, should seek to define what mechanisms might be responsible for the life-extending effects of restricted oxygen, and determine whether these mechanisms affect all organs.
Da:
https://hms.harvard.edu/news/decrease-oxygen-boost-longevity?utm_source=AcousticMailing&utm_medium=email&utm_campaign=HMNews_053023%20(1)&utm_content=HMNews_0530_2023
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