Mitocondri e Invecchiamento | Come Mantenerli in Salute

Cosa sono e A Cosa Servono

I mitocondri sono organelli cellulari deputati alla produzione di energia sottoforma di ATP.

Oltre a produrre la grande maggioranza dell’ATP cellulare, i mitocondri sono ampiamente integrati con molte altre attività biologiche.

Fungono infatti da importanti snodi regolatori, che coordinano processi cellulari essenziali tra cui ¹:

• morte cellulare programmata,
• risposta immunitaria,
• sintesi macromolecolare (es. steroidi, EME),
• regolazione del calcio,
• segnalazione intracellulare ed endocrina.

I mitocondri sono gli unici organelli delle cellule umane a possedere un proprio DNA (mtDNA).

Una serie di studi ha dimostrato che la disfunzione mitocondriale è associata a numerose condizioni umane, come il cancro ², le malattie metaboliche ³, la neurodegenerazione ⁴, il diabete ⁵ e l’invecchiamento ⁶.

Mitocondri e Invecchiamento

Purtroppo, man mano che l’organismo invecchia i suoi mitocondri diventano meno numerosi ed efficienti.

L’elevata produzione di radicali liberi dell’ossigeno (ROS) che avviene al loro interno, rende il DNA mitocondriale particolarmente esposto al danno ossidativo ⁷.

Con l’invecchiamento, alcuni di questi danni possono persistere e accumularsi nel tempo ^{8, 9}.

Secondo una teoria, l’invecchiamento e le malattie degenerative dipenderebbero proprio da questo progressivo accumulo di mutazioni deleterie del mtDNA mediate dai ROS ¹⁰.

A causa di questa disfunzione mitocondriale, le cellule hanno meno energia per svolgere funzioni vitali come la rimozione dei rifiuti, la costruzione di proteine e la lotta contro i patogeni ¹¹.

Non a caso, gli studi associano la compromissione della funzione mitocondriale a una velocità di deambulazione lenta, affaticamento muscolare, perdita di forza e, in ultima analisi, sviluppo della sarcopenia ^{12, 13, 14}.

Migliorare la salute mitocondriale nell’anziano può quindi aumentare i livelli di energia, la salute fisica e l’immunità.

Come Migliorare la Funzione Mitocondriale

Biogenesi mitocondriale

La biogenesi mitocondriale è un processo di auto-rinnovamento cellulare, che consiste nella sintesi di nuovi mitocondri da quelli già esistenti. Questo processo va di pari passo con la cosiddetta mitofagia, che consiste nella distruzione dei mitocondri vecchi e danneggiati, e nel riciclo dei loro componenti.

La biogenesi mitocondriale è stimolata da fattori come un aumentato bisogno di energia e determinati stress ambientali. Ad esempio, sembra essere favorita dalla restrizione calorica e dall’attività fisica.

La biogenesi mitocondriale disregolata si verifica non solo nella senescenza e nell’invecchiamento, ma anche nelle malattie metaboliche, nella neurodegenerazione e nel cancro ¹⁵.

Esempi di strategie utili per prevenire/ritardare il declino associato all’età nella biogenesi mitocondriale includono:

• stimolazione della segnalazione PGC-1α con tetraidrobiopterina ¹⁶ o con resveratrolo ¹⁷;
• supplementazione dietetica con acetil-l-carnitina (ALCAR ) ^{18, 19};
• esposizione delle cellule alla gomisina A (un composto bioattivo isolato dal frutto di Schisandra chinensis) ²⁰;
• esercizio fisico regolare e restrizione calorica ²¹.

Dieta

Restrizione Calorica e Digiuno Intermittente

Limitare le calorie e digiunare in modo intermittente, ad esempio per ore fisse della giornata, diminuisce i livelli di energia nel corpo.

Per compensare, i livelli di NAD+ aumentano, il che aumenta la capacità dei mitocondri di produrre ATP. Ciò si traduce in un successivo aumento dei livelli di ATP dovuto al miglioramento della funzione mitocondriale ²².

Uno studio clinico su persone non obese ha scoperto che l’espressione dei geni coinvolti nella regolazione della biogenesi mitocondriale era aumentata dalla restrizione calorica. Parallelamente, il contenuto mitocondriale era significativamente aumentato nel gruppo di restrizione calorica rispetto al gruppo di controllo ²³.

Dieta chetogenica

La dieta chetogenica è una dieta molto ricca di grassi e povera di carboidrati ²⁴.

Quando in carenza di glucosio i grassi vengono scomposti per produrre energia, originano piccole molecole chiamate corpi chetonici. Queste molecole sono utilizzate per la produzione di ATP al posto del glucosio.

Alcuni ricercatori ritengono che ciò si traduca in una migliore funzione mitocondriale ²⁴.

Si pensa che le diete chetogeniche esercitino il loro effetto positivo (tra gli altri) attraverso la stimolazione della biogenesi mitocondriale, il miglioramento della funzione mitocondriale e la diminuzione dello stress ossidativo ²⁴.

Uno studio ha scoperto che una dieta chetogenica ha rallentato la miopatia mitocondriale (una malattia muscolare) nei topi, in parte aumentando il numero di nuovi mitocondri (biogenesi mitocondriale) ²⁵. Allo stesso modo, ha aumentato il volume dei mitocondri nel fegato e nel muscolo scheletrico nei ratti, estendendo la durata della vita del 22% ^25a.

Dieta ricca di polifenoli

I polifenoli sono considerati i principali composti naturali che interferiscono con la biogenesi mitocondriale ²⁶.

Alcuni di questi possono essere assunti in forma isolata e concentrata attraverso gli integratori, ma anche frutta e verdura ne sono generalmente ricche.

Esempi sono dati da:

• resveratrolo: che si concentra nella buccia dell’uva, nel vino rosso e nella pellicina rossa delle arachidi;
• quercetina: che abbonda ad esempio in mele, capperi e cipolle;
• idrossitirosolo: che abbonda nell’olio d’oliva;
• polifenoli del tè verde;
• flavanoli del cacao.

Ad esempio, alcuni studi indicano che il cacao e i suoi principali flavanoli possono aumentare le prestazioni fisiche, la capacità aerobica e la biogenesi mitocondriale. Tuttavia, altri studi suggeriscono che il cacao non avrebbe alcun effetto o addirittura un impatto negativo quando associato all’attività fisica ².

Questo perché i processi ossidanti e infiammatori che si verificano dopo l’esercizio fisico acuto sembrano vitali per innescare le risposte adattative a lungo termine all’allenamento. È quindi possibile che l’eccesso di polifenoli vada a smorzare lo stress ossidativo post-esercizio riducendo lo stimolo per la biogenesi mitocondriale.

Come sempre, quindi, occorre un certo equilibrio.

Esercizio Fisico

Un impressionante corpus di prove scientifiche dimostra inequivocabilmente che l’esercizio fisico regolare riduce i rischi di mortalità cardiovascolare e per tutte le cause, e migliora la salute e la longevità. Al contrario, uno stile di vita inattivo è intrinsecamente pericoloso.

Molti benefici potrebbero dipendere dalla capacità dell’attività fisica di aumentare il contenuto mitocondriale. Infatti, all’aumentare dei mitocondri, aumenta la capacità del muscolo di produrre l’energia necessaria alla sua contrazione.

Quindi, l’esercizio continuo aumenta il numero di mitocondri nelle cellule muscolari in modo che possano essere forniti livelli adeguati di ATP per l’uso durante l’esercizio ²⁷.

L’esercizio fisico non solo aumenta la biogenesi mitocondriale, ma migliora anche la mitofagia, portando in ultima analisi a un aumento dei mitocondri.

Ad esempio, è stato scoperto che il muscolo pettorale dei polli, che volano raramente, contiene meno mitocondri del muscolo pettorale dei piccioni, che sono in grado di volare per lunghi periodi ²⁸.

Negli anziani, l’attività fisica di tipo aerobico ha dimostrato di invertire parzialmente la disfunzione mitocondriale aumentando il volume mitocondriale totale ^{29, 30, 31}.

Ad esempio, uno studio su 8 volontari anziani sani ha rilevato che 2 settimane di allenamento a intervalli ad alta intensità (HIIT) hanno aumentato significativamente la funzione mitocondriale muscolare ²⁹.

Tipo di attività fisica

Negli ultimi anni, è stato dimostrato che oltre all’attività fisica aerobica (ad es. jogging o ciclismo), anche quella di forza (ad es. allenamento con i pesi) ha effetti importanti sulla biogenesi mitocondriale ^{32, 33, 34, 35, 36, 37}.

Uno studio ha addirittura dimostrato che i guadagni nella densità del volume mitocondriale possono anche essere maggiori dopo l’allenamento con i pesi rispetto a quello aerobico (30% vs. 10%, rispettivamente) ^{38, 39}.

Secondo una recente revisione, l’allenamento con i pesi sembra essere la modalità di esercizio fisico più studiata per migliorare la densità e la dinamica mitocondriale, mentre l’allenamento di resistenza è stato correlato ai miglioramenti della capacità antiossidante mitocondriale ⁴⁰.

L’integrazione di creatina in associazione all’esercizio fisico potrebbe fornire un ulteriore stimolo per l’aumento della biogenesi mitocondriale ^{40a, 40b, 40c}.

Esposizione al freddo

Le basse temperature hanno un profondo effetto sul numero di mitocondri negli animali.

Ad esempio, l’esposizione dei ratti al nuoto a basse temperature (23°C) ha aumentato la biogenesi mitocondriale aumentando la proteina responsabile dell’avvio della sintesi mitocondriale (PGC-1α) ⁴¹.

Risultati simili sono stati osservati nel fegato e nelle cellule muscolari scheletriche dei ratti dopo l’esposizione al freddo per 15 giorni ⁴².

Esposizione al caldo

Così come il freddo, anche l’esposizione ripetuta al calore stimola enzimi, percorsi e adattamenti cellulari a beneficio dell’intero organismo.

I primi studi in vitro hanno dimostrato che sia lo stress da calore acuto che quello cronico sembrano aumentare l’espressione di fattori di trascrizione della biogenesi mitocondriale (come PGC-1α). Inoltre, sarebbero in grado di aumentare la densità e la funzione mitocondriale in appena una settimana ^{43, 44, 45, 46}.

Integratori e Farmaci

Diversi integratori sembrano avere la capacità potenziale di aumentare la biogenesi mitocondriale. Tuttavia, si tratta per lo più di studi su modelli cellulari e animali.

In assenza di dati clinici convincenti, mancano dunque prove concrete per supportare l’uso di questi integratori per aumentare il numero e/o la funzionalità dei mitocondri.

Di seguito proponiamo una lista di integratori che, nel corso degli studi, hanno dimostrato un qualche possibile beneficio per la salute dei mitocondri:

• acetilcarnitina ^{47, 48, 49, 50};
• acqua ricca di idrogeno ⁵¹;
• acido lipoico ^{52, 53}.
• acido malico ⁵⁴;
• apigenina ^{55, 56};
• berberina ^{57, 58};
• curcumina ^{59, 60, 61, 62, 63, 64};
• danshen (acido salvianolico A) ^{65, 66};
• EGCG (epigallocatechine) ^{67, 68};
• fisetina, apigenina e crisina ^68a;
• fullerene (C60) ^{69, 70, 71};
• gynostemma ^{72, 73, 74, 75};
• grassi omega-3 ⁵¹;
• idrossitirosolo ^{76, 77, 78, 79, 80};
• inosina ⁸¹;
• leucina ^{55, 82, 83};
• melone amaro ^{84, 85};
• mitoQ (mitochinone) ^{86, 87, 88, 89};
• mitoVitE ^89a;
• N-acetil cisteina (NAC) ^{90, 91, 92, 93};
• niacinamide (nicotinamide) ⁹⁴;
• nicotinamide riboside ^{95, 96};
• ossalacetato ⁹⁷;
• pirrolochinolina chinone (PQQ) ^{98, 99, 100, 101};
• proteine del siero del latte ⁵¹;
• resveratrolo ^{102, 103, 104, 105, 106};
• taurina ¹⁰⁷;
• urolitina A ^{108, 109, 110}.