Un team di ricerca composto dal professor Dong Sung Kim, dalla professoressa Anna Lee e dal dottor Jaeseung Youn del Dipartimento di Ingegneria Meccanica del POSTECH è riuscito a ricreare in vitro la struttura delle rughe nei tessuti biologici e a scoprire i meccanismi alla base della loro formazione. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista internazionale Nature Communications.
I ricercatori scoprono importanti meccanismi nella formazione delle rughe
Sebbene le rughe siano spesso associate all’invecchiamento della pelle, anche molti organi e tessuti, tra cui il cervello, lo stomaco e l’intestino, mostrano modelli di rughe pronunciati. Queste strutture svolgono un ruolo chiave nella regolazione dello stato e della differenziazione delle cellule e contribuiscono alle funzioni fisiologiche di ciascun organo. Capire come i tessuti biologici si piegano e si raggrinziscono è fondamentale per comprendere la complessità degli organismi viventi al di là dei problemi estetici. Questa conoscenza può essere fondamentale per far progredire la ricerca in aree come l’invecchiamento della pelle, le terapie rigenerative e l’embriologia. Nonostante l’importanza delle strutture biologiche delle rughe, gran parte della ricerca in questo settore si basa su modelli animali, tra cui moscerini della frutta, topi e polli, poiché è possibile replicare la formazione delle rughe in vitro solo in misura limitata. Pertanto, i processi dettagliati alla base della formazione delle rughe nei tessuti viventi sono in gran parte sconosciuti.
Il team del professor Dong Sung Kim ha affrontato questa limitazione sviluppando un modello di tessuto epiteliale costituito esclusivamente da cellule epiteliali umane e matrice extracellulare (ECM). Combinando questo modello con un dispositivo in grado di esercitare forze di compressione precise, sono stati in grado di ricreare e osservare in vitro le strutture delle rughe tipicamente presenti in vivo nell’intestino, nella pelle e in altri tessuti. Questa scoperta ha permesso di ricreare per la prima volta sia la deformazione gerarchica di una singola ruga profonda causata da una forte forza di compressione, sia la formazione di numerose piccole rughe sotto una leggera compressione.
Ampia gamma di applicazioni in settori quali l’embriologia, l’ingegneria biomedica, la cosmetica e altri ancora
Il team ha anche scoperto che fattori come la struttura porosa della ECM sottostante, la disidratazione e la forza di compressione esercitata sullo strato epiteliale sono cruciali per il processo di formazione delle rughe. Gli esperimenti hanno dimostrato che le forze di compressione che deformano lo strato di cellule epiteliali causano instabilità meccanica all’interno dello strato di ECM, portando alla formazione di rughe. Inoltre, hanno scoperto che la disidratazione dello strato di ECM è un fattore chiave nel processo di formazione delle rughe. Queste osservazioni rispecchiano da vicino gli effetti osservati nell’invecchiamento della pelle, dove la disidratazione dello strato di tessuto sottostante porta alla formazione delle rughe, e forniscono un modello meccanobiologico per la comprensione della formazione delle rughe.
Il professor Dong Sung Kim ha espresso l’importanza della ricerca affermando: “Abbiamo sviluppato una piattaforma che può essere utilizzata per replicare varie strutture di rughe nei tessuti viventi senza dover ricorrere alla sperimentazione animale”. Secondo i ricercatori, questa piattaforma consente l’imaging in tempo reale e l’osservazione dettagliata della formazione delle rughe a livello di cellule e tessuti, processi difficili da catturare nei modelli animali convenzionali. Le sue applicazioni sono molteplici in settori quali l’embriologia, l’ingegneria biomedica, la cosmetica e altri ancora.
Rughe e malattie cardiache
Le rughe non sono solo un aspetto sgradevole e una conseguenza inevitabile dell’invecchiamento. Secondo la ricerca, possono anche indicare qualcosa di più sinistro. Gli studi suggeriscono che le persone con molte rughe profonde, più di quelle tipiche della loro età, hanno un rischio maggiore di morire per malattie cardiovascolari (CVD). La valutazione delle rughe sopraccigliari potrebbe essere un modo semplice e poco costoso per identificare le persone che appartengono a un gruppo ad alto rischio di CVD.
Fattori di rischio come il colesterolo alto o la pressione alta non possono essere visti o percepiti. I ricercatori hanno preso in considerazione le rughe della fronte come marcatore perché sono così semplici e visive. Il solo guardare il volto di una persona potrebbe far scattare l’allarme e quindi si potrebbero dare consigli su come ridurre al minimo il rischio. Questi consigli potrebbero includere semplici cambiamenti nello stile di vita, come fare più esercizio fisico o seguire una dieta più sana.
Il rischio di malattie cardiache aumenta con l’età, ma lo stile di vita e gli interventi medici possono ridurre il rischio. La sfida consiste nel riconoscere i pazienti a rischio abbastanza presto da poter fare la differenza. Secondo gli autori dello studio, le ricerche precedenti hanno analizzato vari segni visibili dell’invecchiamento per determinare se possano indicare una malattia cardiovascolare. In studi precedenti, le zampe di gallina non hanno mostrato alcuna correlazione con il rischio cardiovascolare, ma queste piccole rughe vicino agli occhi non sono solo il risultato dell’età, ma anche dei movimenti facciali. È stato riscontrato un legame tra la perdita di capelli maschile, le pieghe dei lobi delle orecchie, lo xantelasma (depositi di colesterolo sotto la pelle) e un rischio maggiore di malattie cardiache, ma non con un aumento del rischio di morte. Gli autori dell’attuale studio prospettico hanno esaminato un altro marcatore visibile dell’età – le rughe orizzontali della fronte – per determinare se potessero essere utili per valutare il rischio cardiovascolare in un gruppo di 3.200 adulti lavoratori.
Le rughe sono uno dei primi segni di invecchiamento vascolare
I partecipanti, tutti sani e di età compresa tra 32, 42, 52 e 62 anni all’inizio dello studio, sono stati esaminati da medici che hanno assegnato dei punti in base al numero e alla profondità delle rughe sulla fronte. Un punteggio di zero significava assenza di rughe, mentre un punteggio di tre significava “numerose rughe profonde”. I partecipanti allo studio sono stati osservati per 20 anni, durante i quali 233 sono morti per vari motivi. Di questi, il 15,2% aveva due e tre rughe. Il 6,6% aveva una sola ruga e il 2,1% non aveva rughe. Gli autori hanno riscontrato che le persone con un punteggio di rughe pari a uno avevano un rischio leggermente superiore di morire per malattie cardiovascolari rispetto alle persone senza rughe. Per le persone con un punteggio di rughe pari a due e tre, il rischio di morte era quasi dieci volte superiore rispetto alle persone con un punteggio di rughe pari a zero, dopo l’aggiustamento per età, sesso, istruzione, stato di fumatore, pressione sanguigna, frequenza cardiaca, diabete e livelli di lipidi.
Sebbene le rughe sulla fronte non siano un metodo migliore per valutare il rischio cardiovascolare rispetto ai metodi esistenti, come la pressione sanguigna e i profili lipidici, potrebbero far scattare un campanello d’allarme prima, con un semplice sguardo. I ricercatori non conoscono ancora la ragione di questa associazione, che persisteva anche quando si prendevano in considerazione fattori come lo stress lavorativo, ma sospettano che possa essere legata all’aterosclerosi o all’indurimento delle arterie dovuto all’accumulo di placche. L’aterosclerosi è una delle principali cause di infarto e di altri eventi cardiovascolari. Le alterazioni delle proteine del collagene e lo stress ossidativo sembrano avere un ruolo sia nell’aterosclerosi che nelle rughe. Inoltre, i vasi sanguigni della fronte sono così piccoli che potrebbero essere più sensibili alla formazione di placche, il che significa che le rughe potrebbero essere uno dei primi segni di invecchiamento vascolare.