Metodi Moderni nella Ricerca sull'Invecchiamento: Dai Topi da Laboratorio ai Cani da Compagnia

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• Organismi Modello nella Ricerca sull'Invecchiamento
• Topi da Laboratorio come Standard di Riferimento
• Cani da Compagnia come Modello Potente
• L'Infrastruttura del Progetto sull'Invecchiamento Canino
• Dieta e Nutrizione nei Cani Anziani
• Frequenza dei Pasti ed Esiti di Salute
• Trascrizione Completa

Organismi Modello nella Ricerca sull'Invecchiamento

Il Dottor Matt Kaeberlein, MD, PhD, fornisce una panoramica generale dei metodi utilizzati nella moderna ricerca sull'invecchiamento. Il campo si basa fortemente su un gruppo centrale di organismi modello spesso chiamato il "Consiglio di Sicurezza della Biologia". Il Dottor Matt Kaeberlein, MD, spiega che circa il 90% del lavoro preclinico viene svolto in lievito in gemmazione, vermi nematodi (C. elegans), moscerini della frutta e topi da laboratorio. Questi modelli offrono diversi vantaggi, come l'incredibilmente breve durata di vita di tre settimane del C. elegans, che consente di effettuare migliaia di esperimenti.

Topi da Laboratorio come Standard di Riferimento

Il Dottor Matt Kaeberlein, MD, PhD, identifica i topi da laboratorio come l'attuale standard di riferimento per gli studi preclinici sull'invecchiamento. Ciò è dovuto in gran parte al loro ampio utilizzo nel corso di diversi decenni. Uno sviluppo significativo è stata la disponibilità commerciale di roditori anziani. I ricercatori possono ora acquistare topi anziani invece di mantenere colonie per anni. Questo cambiamento ha notevolmente ampliato la capacità di condurre studi sulla durata della vita e sulla durata della salute nei topi. Tuttavia, il Dottor Matt Kaeberlein, MD, osserva che ciò potrebbe avvenire a scapito dell'esplorazione dell'invecchiamento in altri sistemi modello preziosi.

Cani da Compagnia come Modello Potente

Il Dottor Matt Kaeberlein, MD, PhD, esprime particolare entusiasmo per lo studio dell'invecchiamento nei cani da compagnia. I cani domestici invecchiano circa sette volte più velocemente degli esseri umani, consentendo di completare gli studi in un lasso di tempo ragionevole. Fondamentalmente, i cani condividono l'ambiente umano, sperimentando variazioni ambientali simili. Questo è un vantaggio significativo rispetto ai topi da laboratorio allevati in strutture controllate e prive di patogeni. Il Dottor Kaeberlein ritiene che questo renda i cani un modello potente per comprendere come l'ambiente influisce sull'invecchiamento biologico.

L'Infrastruttura del Progetto sull'Invecchiamento Canino

Un'iniziativa chiave discussa dal Dottor Kaeberlein è il Progetto sull'Invecchiamento Canino. Questo studio longitudinale mira a costruire l'infrastruttura per utilizzare i cani da compagnia nella ricerca sull'invecchiamento. Il progetto ha arruolato circa 34.000 cani nella sua componente fondamentale. I proprietari compilano un questionario approfondito sulla salute e le esperienze di vita dei loro animali domestici. Questa raccolta completa di dati cattura la storia della salute, l'ambiente domestico e le abitudini alimentari. L'obiettivo è comprendere i determinanti genetici e ambientali dell'invecchiamento sano nei cani.

Dieta e Nutrizione nei Cani Anziani

Durante la sua conversazione con il Dottor Anton Titov, MD, il Dottor Kaeberlein affronta il ruolo della dieta nell'invecchiamento canino. Chiarisce che, sebbene le diete dei cani nel mondo occidentale non siano identiche a quelle umane, esiste una significativa varietà. I cani vengono nutriti con diverse formulazioni, inclusi croccantini, cibo umido, diete prescritte e diete a base di cibo crudo. Questa diversità, sebbene non ampia come la varietà alimentare umana, offre l'opportunità di studiare l'impatto della dieta. Rappresenta un passo avanti rispetto alle diete altamente raffinate e controllate somministrate ai roditori da laboratorio.

Frequenza dei Pasti ed Esiti di Salute

Il Dottor Matt Kaeberlein, MD, PhD, condivide dati convincenti dal Progetto sull'Invecchiamento Canino sulla frequenza dei pasti. L'analisi della vasta coorte ha rivelato una correlazione sorprendente. I cani alimentati solo una volta al giorno hanno mostrato frequenze più basse di diagnosi per dieci categorie di malattie legate all'età. Per sei di queste categorie, gli effetti erano ampi e statisticamente significativi. Il Dottor Kaeberlein avverte che questo mostra una correlazione, non necessariamente una causalità. Tuttavia, illustra potentemente come lo studio dei cani da compagnia possa generare ipotesi importanti sulla nutrizione e l'invecchiamento.

Trascrizione Completa

Dottor Anton Titov, MD: Ma se facciamo un passo indietro e forse affrontiamo i metodi della moderna ricerca sull'invecchiamento, perché ci sono diversi organismi modello, come si suol dire, il Consiglio di Sicurezza della Biologia. Come viene condotta la moderna ricerca sull'invecchiamento? Forse puoi fornire una panoramica generale.

Dottor Matt Kaeberlein, MD: Direi che i topi da laboratorio sono ancora probabilmente lo standard di riferimento per gli studi preclinici. Questo in parte perché è l'organismo modello più utilizzato negli ultimi decenni, e per la disponibilità di topi da laboratorio.

Uno dei cambiamenti veramente importanti negli ultimi cinque o dieci anni è stata la disponibilità commerciale di roditori anziani per studi sperimentali. Un tempo era difficile condurre studi sull'invecchiamento, sulla durata della vita e della salute nei topi, perché bisognava iniziare tre anni prima per far invecchiare i topi a sufficienza per gli esperimenti. Ora puoi semplicemente acquistare topi anziani dal Jackson Laboratory, quindi questo ha avuto un grande impatto nel facilitare un'espansione degli studi sull'invecchiamento in modelli preclinici.

Un'altra conseguenza, però, è che ancora più persone utilizzano i topi, forse a scapito dell'esplorazione dell'invecchiamento in altri sistemi modello.

I modelli animali classici per la ricerca sull'invecchiamento sono il lievito in gemmazione, il verme nematode C. elegans, i moscerini della frutta e i topi. Direi ancora che il 90% del lavoro preclinico nel campo viene svolto in questi modelli. Il killifish sta emergendo come un nuovo modello vertebrato molto interessante, ma è ancora un numero relativamente piccolo di animali che utilizzano il killifish.

Ci sono alcuni di questi altri modelli animali più esoterici come il ratto talpa nudo che alcune persone studiano da molti anni. Ma ancora, è una vera minoranza del campo, studiare l'invecchiamento in questi modelli animali molto longevi, perché è difficile condurre esperimenti in un modello animale che vive 30 anni.

Questa è la genialità di qualcosa come il C. elegans, che invecchia e muore in tre settimane. Puoi fare migliaia di esperimenti in un lasso di tempo ragionevole. Non puoi farlo nemmeno nei topi, e certamente non in un ratto talpa nudo che vive 30 o 40 anni. Quindi è un atto di equilibrio.

L'altro modello animale che vale la pena menzionare è la marmoset, che è un primate non umano. Ci sono alcuni laboratori che studiano l'invecchiamento nella marmoset. Uno dei vantaggi della marmoset rispetto ai primati non umani più grandi è che hanno una durata di vita nell'intervallo di 10-20 anni.

Uno degli svantaggi della marmoset è che non sappiamo quale sia la sua durata di vita in cattività. Penso che sia stata una sfida per alcune persone che lavorano con le marmoset è che pensavano che le marmoset sarebbero vissute solo dieci anni, ma si scopre che probabilmente vivono più a lungo in cattività. Quindi vedremo se la marmoset emergerà come un utile modello di primate non umano.

E poi, naturalmente, l'animale in cui sono particolarmente interessato ed entusiasta di comprendere la biologia dell'invecchiamento è il cane da compagnia o il cane domestico. I cani domestici sono animali veramente interessanti in cui studiare l'invecchiamento biologico per una varietà di ragioni.

Due delle principali sono che invecchiano rapidamente. Tutti conoscono l'idea che un anno umano equivale a circa sette anni canini. Tutto ciò significa che i cani invecchiano circa sette volte più velocemente delle persone. Ciò, ovviamente, non è una vera equivalenza biologica, ma è abbastanza vicina.

Ciò significa che puoi condurre studi per cercare di capire quali sono i determinanti genetici e ambientali più importanti dell'invecchiamento sano nei cani domestici in un lasso di tempo ragionevole.

Un'altra caratteristica dei cani, però, che penso sia veramente importante apprezzare è che condividono l'ambiente umano. Abbiamo già parlato un po' di come la maggior parte degli studi sui topi venga condotta in strutture molto controllate e prive di patogeni, con poca variazione ambientale.

I cani sperimentano quasi tutta la variazione ambientale che le persone sperimentano. Quindi, dal punto di vista del tentativo di comprendere il ruolo della variazione ambientale nell'invecchiamento biologico, penso che i cani da compagnia siano un animale particolarmente potente in cui studiarlo.

Poi forse più importante, le persone amano i loro cani. Io sono un amante dei cani. Amo il mio cane. E quindi penso che se siamo in grado sia di comprendere il processo di invecchiamento nei cani sia di modificare potenzialmente quel processo per dare ai cani domestici anni extra di vita sana, ciò ha un significativo valore intrinseco di per sé, per la qualità della vita sia del cane che dell'umano.

Per queste ragioni, sento che i cani da compagnia offrono molto valore per il campo in termini di comprensione della biologia dell'invecchiamento. Stiamo attivamente cercando di costruire l'infrastruttura che consentirà al campo di utilizzare il cane da compagnia per studiare la biologia dell'invecchiamento.

Dottor Anton Titov, MD: Quindi questo è, sì, i cani sono molto interessanti. Ma considerando l'importanza della dieta nelle malattie umane in ogni interazione, sembra che la dieta dei cani da compagnia, almeno nel mondo occidentale, sia abbastanza ben controllata, standardizzata e ottimizzata. E il cibo umano non è consigliato per i cani. Ovviamente, in altre parti del mondo, è significativamente diverso. Come vedi quel confronto? Quel fattore dieta essenzialmente rimosso dall'ambiente?

Dottor Matt Kaeberlein, MD: Sì, è una buona domanda. Quindi un paio di cose, direi, penso che tu abbia ragione, almeno nel mondo occidentale, la maggior parte dei cani da compagnia non mangia una dieta paragonabile alla dieta umana, almeno in termini di composizione specifica degli alimenti consumati. Ci sono, ovviamente, molti, forse la maggior parte dei cani da compagnia che ricevono del cibo umano di tanto in tanto.

Ma l'altro punto che vorrei fare è, hai detto che la dieta è ben controllata e ottimizzata nei cani da compagnia, e direi che non è così. Ci sono varie diete che le persone danno ai loro animali domestici. Anche solo dai principali marchi di cibo per cani, ci sono dozzine di formulazioni diverse, agnello e riso, pollo, manzo in croccantini, cibo umido, diete prescritte, oli di pesce.

Quindi c'è molta variazione effettivamente nella dieta che viene data ai cani da compagnia, incluso molte persone che ora nutrono i loro cani con una dieta a base di cibo crudo. Quindi non mangiano la stessa diversità di cibi che le persone mangiano, ma c'è una forse comparabile diversità di cibi che i cani da compagnia mangiano.

Penso che possiamo certamente se si ottiene una popolazione abbastanza grande di cani da compagnia e si capisce quale dieta quei cani stanno ricevendo, c'è il potenziale per fare alcune analisi di tipo correlativo per cercare di capire se la composizione della dieta ha un impatto sugli esiti di salute durante l'invecchiamento?

In quel modo, non penso che nessuno sostenga che i cani siano un modello perfetto per l'invecchiamento umano. L'unico modello perfetto per l'invecchiamento umano saranno gli esseri umani. Ma in quel modo, penso che sia comunque un passo avanti rispetto ai roditori da laboratorio, che sono quasi esclusivamente alimentati con una dieta molto raffinata con una quantità molto controllata di dieta adatta allo studio.

Quindi penso che i cani da compagnia possano catturare la diversità dietetica in misura abbastanza buona, il che può darci alcuni spunti sul ruolo della dieta nell'invecchiamento sano.

E penso che l'altra cosa che puoi guardare per i cani da compagnia è quanto stanno mangiando? Quindi l'apporto calorico? E con quale frequenza stanno mangiando? Quante volte vengono alimentati i cani?

Recentemente abbiamo analizzato la frequenza dei pasti in relazione agli esiti di salute durante l'invecchiamento nell'ambito del Dog Aging Project. Una componente del Dog Aging Project è uno studio longitudinale sull'invecchiamento, che ha attualmente arruolato circa 34.000 cani nel Dog Aging Project Pack, che rappresenta la componente fondamentale dello studio longitudinale.

Per l'arruolamento nel Pack, i proprietari compilano un questionario piuttosto esteso che raccoglie la storia clinica, l'ambiente domestico, le abitudini alimentari e simili. Si tratta quindi di un'indagine completa sulla salute e le esperienze di vita.

Una delle domande del questionario è: "Con quale frequenza alimenta il suo cane?". Non sorprende che alcuni proprietari somministrino il cibo ad libitum, quindi il cane ha sempre accesso al cibo. Alcuni somministrano tre pasti al giorno, altri due, altri uno.

La frequenza alimentare più comune per i cani domestici, almeno negli Stati Uniti, sembra essere due volte al giorno. Credo che più della metà dei proprietari nel nostro gruppo somministrasse due pasti giornalieri, ma una frazione significativa somministrava un solo pasto al giorno.

Abbiamo posto una domanda molto semplice: confrontando i cani alimentati una volta al giorno con quelli alimentati più frequentemente, suddividendoli in queste due categorie, qual è la frequenza di diagnosi di determinate patologie legate all'età nei due gruppi?

È risultato particolarmente evidente che nei cani alimentati una volta al giorno si riscontravano frequenze inferiori di diagnosi in dieci diverse categorie di esiti funzionali o patologici legati all'età. In sei di queste categorie, gli effetti erano rilevanti e statisticamente significativi.

Si tratta quindi di un segnale forte che consideriamo suggestivo. Si può certamente affermare che esiste una correlazione tra molti esiti di salute legati all'età e la frequenza alimentare nei cani. Ciò non dimostra causalità, e si possono ipotizzare spiegazioni come la minore probabilità di obesità nei cani alimentati una volta al giorno, che potrebbe essere alla base di questo fenomeno.

Ritengo tuttavia che questo dimostri il valore dello studio di un ampio numero di cani da compagnia, dove si dispone di dati su aspetti semplici come la frequenza alimentare e le diagnosi di malattia. Ciò consente di affrontare questioni di ampio respiro, che generano ipotesi e potenzialmente permettono di investigare meccanismi più approfonditi in futuro.

Quindi, per riprendere la sua domanda in modo più articolato, credo che i cani possano insegnarci qualcosa sull'impatto della nutrizione sull'invecchiamento.