Lo stress è una condizione presente nell’essere umano ed in tutti i mammiferi, riferita al comportamento “combatti o fuggi“. Che si tratti di un predatore in cerca del suo prossimo pasto, o della preoccupazione di perdere il lavoro, l’organismo rilascia una cascata di ormoni legati allo stress.

Stress e risposta cellulare

Molti sono gli studi che gli scienziati svolgono per comprendere al meglio il funzionamento dello stress, soprattutto in diverse malattie, tra cui depressione, diabete, malattie cardiovascolari, HIV/AIDS e asma. Una teoria spera di spiegare il legame tra lo stress e patologie attribuendone la responsabilità alle microscopiche centrali elettriche all’interno di ogni cellula, i mitocondri.

Ciascuna nostra cellula contiene centinaia di piccoli mitocondri, strutture subcellulari, o organelli, a forma di fagiolo che forniscono l’energia necessaria per il normale funzionamento cellulare. I mitocondri hanno un proprio genoma circolare con 37 geni. Noi ereditiamo questo DNA mitocondriale solo dalle nostre madri, così la composizione del codice di questo DNA rimane relativamente costante da una generazione all’altra.

I mitocondri sono fondamentali nella sintesi energetica e quindi sono uno dei target d’elezione nella risposta cellulare allo stress. All’improvviso, è necessario produrre molta più energia per alimentare un battito cardiaco più veloce, espandere i polmoni e tendere i muscoli. Questo stimolo si traduce in una iperattività mitocondriale con consecutivo danneggiamento dell’organulo. In particolare, a risentirne, è la stabilità del genoma. A differenza del DNA nel nucleo della cellula, i mitocondri hanno meccanismi di riparazione limitati.

mitocondri e stress legati dal dna
L’immagine a sinistra rappresenta una sezione di mitocondrio ottenuta con microscopia elettronica a cui sono stati aggiunti falsi colori per evidenziare le regioni. A destra una ricostruzione “cartoon”
Ph. treccani.it

DNA mitocondriale e stress

E recenti studi su animali hanno dimostrato che lo stress cronico non solo porta a danni mitocondriali in regioni cerebrali come ippocampo, ipotalamo e corteccia, ma provoca anche il rilascio di DNA mitocondriale nel citoplasma cellulare, e alla fine nel sangue.

Gli scarti genetici non sono rifiuti cellulari inerti. L’espulsione del DNA mitocondriale dalla cellula imita in qualche modo il rilascio di cortisolo da parte delle ghiandole surrenali in risposta allo stress. Alcune cellule producono il DNA mitocondriale circolante e, come per le ghiandole surrenali, il suo rilascio è innescato anche dallo stress.
Martin Picard psicobiologo alla Columbia University, che per gran parte dell’ultimo decennio ha studiato come si comportano i mitocondri e il loro DNA al di fuori delle cellule, afferma:

Questo DNA mitocondriale in circolo agisce come un ormone

Picard e il suo gruppo hanno ideato un test da sforzo rapido. Hanno chiesto a 50 uomini e donne sani di pronunciare davanti a una telecamera un discorso veloce difendendosi da una falsa accusa. Poi i ricercatori hanno prelevato campioni di sangue dai partecipanti e li hanno confrontati con il sangue prelevato immediatamente prima che i partecipanti fossero sotto stress. Anche se il compito stressante è durato solo cinque minuti, gli scienziati hanno scoperto che 30 minuti dopo il test i livelli di DNA mitocondriale circolante nel siero dei soggetti studiati erano più che raddoppiati.

Perché il DNA mitocondriale attiva una risposta immunitaria?

Il DNA mitocondriale, una volta liberato nel sangue in seguito a una lesione, mette in moto una risposta immunitaria pro-infiammatoria. A causa dell’origine batterica dei mitocondri e della struttura circolare del suo DNA, le cellule immunitarie credono che sia un invasore esterno. Quando il DNA mitocondriale circolante si lega a un particolare recettore sulle cellule immunitarie, il recettore TLR9. Esse rispondono come se stessero reagendo a un elemento estraneo come un virus influenzale o una ferita infetta. Le cellule immunitarie rilasciano sostanze chiamate citochine che dicono ad altri globuli bianchi che devono presentarsi per svolgere il loro compito nei siti di infezione, infiammazione o trauma.

Ulteriori prove dell’importanza di mitocondri sani potrebbero portare allo sviluppo di farmaci che si concentrano sulla regolazione della produzione di energia cellulare come terapia per disturbi psichiatrici o per malattie croniche legate ad infiammazione.

Fonti:

Brain’s Dumped DNA May Lead to Stress, Depression

Circulating cell-free mitochondrial DNA, but not leukocyte mitochondrial DNA copy number, is elevated in major depressive disorder