La restrizione calorica rallenta l'accumulo di mutazioni del DNA in diversi tessuti nei topi

Le mutazioni somatiche si accumulano in ogni tessuto con l'età e sono una caratteristica centrale dell'instabilità genomica, uno dei segni distintivi riconosciuti dell'invecchiamento. La restrizione calorica (CR) è uno degli interventi di estensione dell'aspettativa di vita più studiati, eppure il suo effetto sulle mutazioni era stato finora indagato solo con saggi reporter su singolo locus. Questo studio si chiede se la CR modifichi il carico mutazionale a livello dell'intero genoma e se tale variazione sia in relazione con l'entità dell'aspettativa di vita aggiuntiva ottenuta con la CR.

Il gruppo di ricerca ha utilizzato NanoSeq, un metodo di sequenziamento duplex ad alta fedeltà, su topi maschi C57BL/6J di 19 mesi (36 in totale, 12 per gruppo) provenienti da uno studio precedente. I tre gruppi erano: - alimentazione ad libitum (AL); - CR del 30% somministrata all'inizio della fase di buio (CR-night-2h, +35% di aspettativa di vita mediana); - CR del 30% distribuita uniformemente nelle 24 ore (CR-spread, +10%). Sono stati sequenziati fegato e rene in toto, oltre a epatociti e neuroni cerebellari selezionati tramite citometria a flusso. Sono stati generati 27,5 terabasi di dati e rilevate 24.405 sostituzioni e 6.373 indel.

I topi AL presentavano un carico di sostituzioni significativamente maggiore rispetto ai topi CR. I rapporti AL/CR erano 1,41 nel fegato (IC 95% 1,20-1,65; P=2×10⁻⁶), 1,17 nel rene (P=7×10⁻⁵) e 1,64 negli epatociti (P=1×10⁻⁶). Corrispondono a riduzioni di circa il 29%, 15% e 39%. I neuroni cerebellari mostravano la stessa tendenza (1,08), ma non significativa (P=0,2), forse perché il loro carico basale è basso. Anche il carico di indel era inferiore con la CR nel fegato (rapporto 1,52; P=2×10⁻⁹) e negli epatociti (1,35; P=4×10⁻³), e nei neuroni per la CR-spread (1,19; P=0,03).

L'analisi delle firme mutazionali ha mostrato che una firma simile a SBS5 (SBSA, similarità del coseno 0,93) rappresenta l'85-94% delle sostituzioni. La CR ha ridotto il carico di SBSA/5 in tutti e quattro i tipi di campione, mentre le proporzioni delle firme non sono cambiate. La CR sembra quindi attenuare il processo dominante di fondo, anziché modificare il tipo di mutazione. L'effetto, inoltre, non era uniforme. Negli epatociti, i topi AL avevano 2,49 volte più mutazioni dei topi CR nelle regioni geniche non trascritte (P=1×10⁻⁸), ma non c'era alcuna differenza nel quartile a più alta espressione (rapporto 1,02). Gli effetti sono stati osservati anche nella cromatina inaccessibile ma non in quella accessibile, sebbene le regioni accessibili coprano solo circa l'1-3% delle basi sequenziate.

I due regimi di CR hanno prodotto carichi di sostituzioni che non differivano in modo significativo, nonostante guadagni di aspettativa di vita mediana molto diversi. Il carico mutazionale a livello dell'intero genoma, quindi, non determina da solo l'estensione dell'aspettativa di vita nei topi, e gli autori suggeriscono l'esistenza di meccanismi in parte non sovrapposti. Gli autori ipotizzano che la CR riduca la formazione di lesioni endogene del DNA, con benefici più evidenti dove manca la riparazione accoppiata alla trascrizione. Ipotizzano inoltre che l'obesità possa aumentare i tassi di mutazione e che i farmaci GLP-1 possano ridurli, anche se nessuna delle due ipotesi è stata verificata.

I limiti sono importanti. Sono stati studiati solo topi maschi, il rene era tessuto in toto, e le varianti strutturali e la selezione clonale non sono state rilevate. Inoltre, una CR del 30% non è praticabile per gli esseri umani. I risultati sono associativi rispetto all'aspettativa di vita e non dimostrano che meno mutazioni prolunghino la vita.