I numeri di PathStAR
La struttura cellulare, vascolare e della matrice extracellulare degli organi umani cambia con l’invecchiamento; tuttavia, quando e come avvenga questa trasformazione strutturale non è stato esaminato sistematicamente per lungo tempo. I ricercatori hanno sviluppato un quadro denominato PathStAR, che misura l’invecchiamento strutturale dei tessuti a partire da immagini di istopatologia di routine. Il sistema individua i periodi in cui il cambiamento strutturale accelera senza essere stato addestrato a stimare l’età cronologica.
PathStAR è stato applicato a 25.306 biopsie post-mortem e 30,3 milioni di immagini di 40 tessuti, prelevate da 970 donatori di età compresa tra 21 e 70 anni.
Cambiamento misurato
L’analisi ha mostrato che l’invecchiamento strutturale segue traiettorie temporali differenti e non lineari a seconda degli organi. I tessuti vascolari, in particolare le arterie tibiali e coronarie, hanno mostrato un invecchiamento precoce intorno ai 30 anni. Nell’utero e nella vagina, il cambiamento strutturale più rapido è stato osservato tra l’inizio e la metà dei 50 anni, ovvero nel periodo corrispondente alla menopausa e alla post-menopausa. 9 tessuti, tra cui quelli dell’apparato digerente, la prostata, il testicolo e l’arteria tibiale, hanno attraversato due distinti periodi di accelerazione intorno ai 30 e ai 50 anni.
Andamento di TNF
Nell’analisi delle ovaie sono state rilevate due marcate accelerazioni. La prima ha coinciso con il calo della fertilità tra 35 e 40 anni, la seconda con la menopausa tra 55 e 60 anni. Nel primo periodo è aumentata l’attività delle vie infiammatorie, mentre nel secondo sono state soppresse le vie associate ai segnali dei fattori di crescita, alla transizione epitelio-mesenchimale e al ciclo cellulare. Questo andamento in due fasi non è emerso nelle analisi condotte sui dati relativi all’espressione genica e alla metilazione degli stessi campioni.
Durante i periodi di accelerazione comuni tra gli organi è emerso un quadro molecolare condiviso: mentre aumentavano le vie infiammatorie, come la segnalazione di TNF, le risposte all’interferone e il complemento, diminuivano la produzione di energia, la proliferazione cellulare, la riparazione del DNA, la risposta alle proteine non ripiegate e altri meccanismi cellulari di controllo della qualità.
Contesto e implicazioni
Inoltre, mentre nei tessuti vascolari diminuiva la funzione dei perossisomi, nel testicolo aumentavano fortemente le vie infiammatorie e immunitarie, mentre la spermatogenesi veniva soppressa.
A livello individuale è emerso che i deterioramenti nei tessuti digestivi e riproduttivi maschili possono procedere in modo coordinato e che ciò è associato agli ormoni sessuali. I fattori post mortem spiegavano meno del 10% della variazione nella velocità dell’invecchiamento strutturale nella maggior parte dei tessuti. I risultati hanno dimostrato che, nel corpo umano, l’invecchiamento strutturale è un processo misurabile e specifico per organo, che integra gli orologi molecolari dell’invecchiamento.