Fisiologia dell’invecchiamento polmonare

Malattie correlate all’invecchiamento, Perché invecchiamo

Riferimenti Bibliografici

Bowdish DME. The Aging Lung: Is Lung Health Good Health for Older Adults?Chest. 2019;155(2):391–400. doi:10.1016/j.chest.2018.09.003;

Brandenberger C, Mühlfeld C. Mechanisms of lung agingCell Tissue Res. 2017;367(3):469–480. doi:10.1007/s00441-016-2511-x

In sintesi

I cambiamenti fisiologici, cellulari e immunologici che si verificano durante l’invecchiamento contribuiscono allo sviluppo di alterazioni polmonari e di infezioni che aumentano bruscamente con l’età.  Gli studi su questi cambiamenti non sono solo fondamentali per prevenire o migliorare gli esiti della malattia polmonare in questa fascia di pazienti, ma sono anche essenziali per comprendere l’invecchiamento in buona salute.

Il contesto e il punto di partenza

Al giorno d’oggi è noto che l’invecchiamento polmonare è associato a un rimodellamento della struttura dei polmoni, a un declino naturale della funzione respiratoria e a una maggiore suscettibilità alle malattie polmonari acute e croniche. I singoli fattori che modulano l’invecchiamento polmonare includono:

  • la configurazione genetica di base;
  • l’esposizione ambientale;
  • lo stile di vita;
  • il contributo di malattie sistemiche.

Tuttavia l’effettivo processo avviene nelle cellule polmonari ed è strettamente legato all’invecchiamento del sistema immunitario (immunosenescenza). Questa involuzione si esprime a diversi livelli con alterazioni a livello molecolare, cellulare e nei punti di giunzione tra le cellule. A causa della grande varietà di cellule nel polmone le conseguenze dell’invecchiamento si manifestano in modo molto diverso tra loro.

Cambiamenti fisiologici nel polmone indotti dall’invecchiamento 

Fisiologia dell'invecchiamento polmonare - Aging Project UniUPO

Col passare del tempo il polmone subisce alcuni cambiamenti fisiologici. Per esempio la dimensione degli alveoli e il coefficiente di diffusione apparente (un valore che stima la libera circolazione dell’acqua nei tessuti durante un particolare esame di Risonanza Magnetica) aumentano a causa dell’allargamento dello spazio aereo. Per un processo di adattamento positivo, cresce sia la capacità funzionale residua del polmone, quindi il volume d’aria presente al termine di un’espirazione normale a riposo, sia il volume residuo, l’aria che resta dopo un’espirazione forzata. Il volume polmonare totale e il numero di alveoli rimangono invece invariati.

Con l’invecchiamento l‘elasticità del polmone diminuisce perché aumenta la produzione di collagene e diminuisce quella di elastina.

I cambiamenti includono principalmente:

  • l’esaurimento delle cellule staminali;
  • la senescenza delle cellule polmonari (vedi dopo);
  • il rimodellamento della matrice extracellulare;
  • l’alterazione nella composizione del film che lubrifica il polmone (tensioattivo polmonare);
  • la diminuzione della clearance mucociliare;
  • l’attività del sistema nervoso vegetativo del polmone.

Nel complesso questi mutamenti determinano una predisposizione dell’anziano alle infezioni e alle malattie polmonari poiché la risposta immunitaria si riduce con l’età.

Invecchiamento cellulare nei polmoni

La senescenza cellulare è uno stato di arresto irreversibile del ciclo di crescita della cellula accompagnato da una compromissione della sua funzionalità, associato a un aumento della produzione di radicali liberi (Reactive Oxygen Species ROS) e di segnali pro-infiammatori.

Diverse ragioni possono portare all’arresto del ciclo cellulare e una causa ben nota è la carenza di telomeri, piccole porzioni di DNA che si trovano alle estremità di ogni cromosoma e lo proteggono. La senescenza cellulare può anche essere indotta dallo stress, una malattia caratterizzata da logorio psico-fisico, che aumenta la produzione di radicali liberi che danneggiano il DNA del nucleo delle cellule polmonari e dei mitocondri. Oltre a ciò, è stato suggerito che i radicali liberi promuovano una risposta infiammatoria e quindi contribuiscano al declino della funzione del sistema immunitario dipendente dall’età.

Le teorie più recenti sull’invecchiamento suggeriscono che i segni distintivi possano essere suddivisi in:

  • disfunzioni cellulari per instabilità del patrimonio genetico, mutazioni, accorciamento dei telomeri;
  • alterazioni epigenetiche, collegate alla familiarità e non quantificabili a priori. E’ una condizione per cui alcuni individui hanno organi funzionalmente molto più giovani rispetto all’età anagrafica e viceversa;
  • risposta ai danni provocati da un’alimentazione scorretta. I cibi generano sostanze di scarto eliminate con le urine, con la respirazione e con le feci che con il tempo danneggiano le cellule;
  • esaurimento di cellule staminali.

Inoltre, è stato suggerito che una quantità critica di cellule senescenti può creare un ambiente senescente promuovendo ulteriormente l’invecchiamento. Il verificarsi della senescenza cellulare potrebbe essere specifico del tipo di tessuto o cellula, e il risultato dipende dalla funzione di quelle colpite. Le attuali ricerche stanno quindi elaborando ulteriormente l’impatto della senescenza specifica del tipo di cellula nel polmone e il suo impatto sulle malattie polmonari legate all’età.

Conclusioni

Tra tutti gli organi e apparati, il polmone è quello che subisce il più importante declino fisiologico legato all’età. Questo cambiamento supporta la facilità di sviluppo di malattie polmonari croniche e favorisce una prognosi sfavorevole nelle malattie infettive e infiammatorie negli anziani. Sebbene i dati su cui i fattori di rischio modificabili contribuiscono alla salute e alla longevità siano relativamente semplici, è necessario analizzare a fondo i meccanismi molecolari e cellulari che possono portare all’invecchiamento del polmone.

A cura di Francesca Uberti

 

Articoli Correlati