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Dec 08, 2023

Prospettiva integrativa del processo di invecchiamento sano considerando il metaboloma, la modulazione autonomica cardiaca e l'idoneità cardiorespiratoria valutati in gruppi di età

Scientific Reports volume 12,

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 21314 (2022) Citare questo articolo

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Il processo di invecchiamento provoca cambiamenti a tutti i livelli organici. Sebbene il metabolismo, la modulazione autonomica cardiaca (CAM) e l’idoneità cardiorespiratoria (CRF) siano ampiamente studiati in funzione dell’età, vengono studiati principalmente in modo isolato, rendendo così difficile percepire le loro variazioni concomitanti. Questo studio mirava a indagare i cambiamenti integrati che si verificano nel metaboloma, nella CAM e nel CRF durante l'invecchiamento in individui apparentemente sani. I soggetti (n = 118) sono stati divisi in cinque gruppi in base all'età (20–29, 30–39, 40–49, 50–59 e 60–70 anni) e sono stati sottoposti a prelievo di sangue, valutazione autonomica e esame cardiopolmonare. test da sforzo per l'analisi metabolomica mediante spettrometria di massa e risonanza magnetica nucleare, analisi di modulazione autonomica cardiaca e CRF mediante analisi del consumo di picco di ossigeno, rispettivamente. Il post hoc di Tukey e la dimensione dell'effetto con intervallo di confidenza sono stati utilizzati per le variabili con un effetto ANOVA unidirezionale significativo (P <0,01). I cambiamenti principali si sono verificati nella fascia di età più anziana, dove CRF, valina, leucina, isoleucina, 3-idrossiisobutirrato e CAM si sono ridotti e l’acido ippurico è aumentato. I risultati suggeriscono cambiamenti significativi nel metaboloma, nella CAM e nel CRF dopo i sessant’anni come conseguenza dei disturbi dell’invecchiamento, ma con alcuni cambiamenti nel profilo metabolico che potrebbero essere favorevoli per mitigare gli effetti deleteri dell’invecchiamento.

L'invecchiamento è un processo complesso caratterizzato da cambiamenti a tutti i livelli organici1. Esistono diversi tratti distintivi della senescenza che possono essere riassunti in instabilità genomica, logoramento dei telomeri, alterazioni epigenetiche, perdita di proteostasi, rilevamento non regolato dei nutrienti, disfunzione mitocondriale, senescenza cellulare, esaurimento delle cellule staminali e comunicazione intercellulare alterata2,3. I primi quattro segni distintivi sono i principali responsabili degli effetti deleteri dell'invecchiamento, i tre successivi sono gli influenzatori positivi o negativi dei quattro segni distintivi precedenti, mentre gli ultimi due sono conseguenze dei cambiamenti nei sette segni distintivi precedenti e forniscono feedback sugli effetti deleteri2 ,3.

Queste alterazioni osservate durante l'invecchiamento sono legate a cambiamenti funzionali e strutturali nei sistemi organici3,4,5,6,7 come l'integrità del sistema nervoso autonomo (ANS) e la capacità del corpo di generare energia utilizzando l'ossigeno7,8,9,10 . Mentre il sistema nervoso autonomo svolge un ruolo nel controllo, mantenimento e regolazione delle funzioni vitali e viscerali del corpo11, il picco di consumo di ossigeno (VO2PEAK) è il risultato della massima capacità di integrazione dell'attività del metabolismo con le funzioni muscolare, cardiovascolare, respiratoria e sistema nervoso ed è correlato all’idoneità cardiorespiratoria (CRF)12. Pertanto, l’attività dell’ANS e il valore VO2PEAK sono importanti indicatori di integrità e salute sistemica e metabolica. Diversi studi hanno riportato uno squilibrio nell’ANS, come un aumento della modulazione simpatica cardiaca (CSM), una riduzione della modulazione parasimpatica cardiaca (CPM) e una progressiva riduzione dei valori VO2PEAK con l’invecchiamento fisiologico8,9,13.

Recentemente, con l'avanzamento della bioinformatica e delle scienze "omiche", diversi studi hanno utilizzato la metabolomica per studiare il metabolismo durante l'invecchiamento, soprattutto per il vantaggio di valutare le caratteristiche fenotipiche dell'organismo1,14,15,16. L'obiettivo principale di questi studi è stabilire quali alterazioni e profili del metaboloma umano siano legati all'invecchiamento e alla longevità14,16. Pertanto, gli studi hanno anche studiato le associazioni tra i cambiamenti del sistema organico comunemente osservati durante l'invecchiamento e il profilo metabolico14,17, inclusa la relazione tra metaboloma e fitness cardiorespiratorio, o metaboloma e controllo del SNA18,19,20. Gli studi hanno mostrato differenze nei livelli sierici dei metaboliti coinvolti principalmente nelle vie bioenergetiche in soggetti con maggiore capacità cardiorespiratoria (come riduzioni degli aminoacidi, intermedi del ciclo dell'acido citrico e del glicerolo nel sangue a riposo)21,22. D'altra parte, considerando il controllo autonomico cardiaco in un contesto patologico come il diabete mellito, gli studi hanno mostrato uno squilibrio sierico di aminoacidi, acidi grassi e metaboliti coinvolti nel ciclo dell'acido citrico con una riduzione del CPM18,23. Tuttavia, si sa poco sui cambiamenti integrativi nel profilo metabolico e nei sistemi organici durante l'invecchiamento in buona salute in individui senza importanti fattori di rischio cardiovascolare (ad esempio, obesità, ipertensione, tabagismo, ecc.).