Approcci farmacologici e funzionali per il trattamento del brain aging

Brain aging is a complex set of processes that develop with advancing age and involve the structural and functional alteration of the brain. The damage produced is visible at various levels, from the morphology of the organ to the structure of the tissue and individual cells. The visible consequences of brain aging are the decline in the individual's cognitive abilities, memory loss and behavioral alterations. To date, all western countries are experiencing population aging, a phenomenon that forecasts see as constantly worsening in the near future. Ensuring the health and good management of the elderly is becoming an increasingly current need. In addition, the improvement in the treatment of many pathologies and the extension of life expectancy have led to a rapidly increasing incidence of neurodegenerative illnesses, increasingly typical diseases of late age. These pathologies are very problematic for actual medicine, the treatments available are often insufficient and involve the sole use of symptomatic drugs and approaches. It is customary to believe that the physiological aging of the brain and the pathological manifestations of neurodegeneration are completely separate phenomena; in reality, many processes characteristic of brain aging are found active, in a very important way, in the brains of patients suffering from neurodegenerative diseases; in this sense, neurodegeneration is interpreted as the acceleration of the aging process. These considerations explain well why the scientific community is increasingly focused to the topic of brain aging, knowing that a better understanding of it would have a positive impact on our knowledge and ability to manage the typical problems of old age, ideally leading to new and more effective therapies. This thesis consists of four chapters. In the first, the information known in the literature was reorganized, providing a description, as complete and exhaustive as possible, of the brain aging phenomenon. Starting from the description of the anatomical-structural alterations typical of the organ and relating them to the loss of its normal functionality, the tissue, cellular and molecular mechanisms through which these alterations develop were explored in depth, identifying the so called in literature “hallmarks of aging”. In conclusion, the analysis perspective was broadened, delving into some aspects of particular interest for the purposes of understanding the aging phenomena of the brain, with the primary objective of identifying potential molecular targets on which to intervene to slow down these phenomena. The next three sections are dedicated to collecting the evidence available in literature about the most promising approaches to the prevention and treatment of brain aging phenomena, divided into the usual categories of food supplements, functional foods and drugs. Since it is not possible, due to the vastness of the topic, to collect all the information available in the literature on the topic in a single document, steps have been taken to select the most representative products of each category, trying to provide a complete and satisfactory snapshot of the state of art of research in this area. The candidate supplements, functional foods and drugs were analyzed from the point of view of the molecular mechanism of action and the ability to modify the damage processes typical of brain aging, reporting the most significant evidence of efficacy available in the literature.

Il brain aging, o invecchiamento cerebrale, è un complesso insieme di processi che si sviluppano con l'avanzare dell'età e comportano l'alterazione strutturale e funzionale del cervello. Il danno prodotto è visibile a vari livelli, dalla morfologia dell'organo alla struttura del tessuto e delle singole cellule. Le conseguenze visibili del brain aging sono il declino delle capacità cognitive dell'individuo, la perdita della memoria e l'alterazione del comportamento. Ad oggi, tutti i paesi occidentali stanno sperimentando l'invecchiamento della popolazione, fenomeno che le previsioni vedono in costante aggravamento nel prossimo futuro. Garantire la salute e la buona gestione della terza età sta diventando un bisogno sempre più attuale. In aggiunta, il miglioramento nelle cure di molte patologie ed il prolungamento dell'aspettativa di vita hanno condotto ad un'incidenza in rapido aumento per le forme neurodegenerative, sempre più malattie tipiche della tarda età. Queste patologie risultano molto problematiche per la medicina odierna, le cure disponibili sono spesso insufficienti e prevedono il solo ricorso a farmaci ed approcci sintomatici. È consuetudine ritenere che l'invecchiamento fisiologico del cervello e le manifestazioni patologiche di neurodegenerazione siano fenomeni completamente disgiunti; in realtà, molti processi caratteristici del brain aging si ritrovano attivi, in modo molto importante, nell'encefalo di pazienti affetti da malattie neurodegenerative; in questo senso, la neurodegenerazione viene interpretata come l'accelerazione del processo di invecchiamento. Queste considerazioni spiegano bene perché la comunità scientifica sia sempre più attenta alla tematica del brain aging, sapendo che una sua migliore comprensione impatterebbe positivamente sulla nostra conoscenza e capacità di gestione delle problematiche tipiche della terza età, conducendo idealmente a nuove e più efficaci terapie. Questo elaborato di tesi consiste di quattro capitoli. Nel primo sono state riorganizzate le informazioni note in letteratura, fornendo una descrizione il più possibile completa ed esauriente del fenomeno del brain aging. Cominciando dalla descrizione delle alterazioni anatomico-strutturali tipiche dell'organo e relazionandole alla perdita della sua normale funzionalità, sono stati approfonditi i meccanismi tissutali, cellulari e molecolari attraverso cui queste alterazioni si sviluppano, individuando quelli che la letteratura definisce hallmarks of aging. In sede conclusiva, la prospettiva di analisi è stata ampliata, approfondendo alcuni aspetti di particolare interesse ai fini della comprensione dei fenomeni di invecchiamento dell'encefalo, con l'obiettivo primario di individuare potenziali target molecolari su cui intervenire per rallentare tali fenomeni. Le successive tre sezioni sono dedicate a raccogliere le evidenze disponibili in letteratura circa i più promettenti approcci di prevenzione e trattamento dei fenomeni di brain aging, divisi nelle consuete categorie di integratori alimentari, cibi funzionali e farmaci. Non essendo possibile, per la vastità dell'argomento, raccogliere in un unico elaborato tutte le informazioni disponibili in letteratura sull'argomento, si è provveduto a selezionare i prodotti più rappresentativi di ogni categoria, cercando di fornire una fotografia completa e soddisfacente dello stato dell'arte della ricerca in questo ambito. I candidati integratori, cibi funzionali e farmaci sono stati analizzati dal punto di vista del meccanismo d'azione molecolare e della capacità di modificare i processi di danno tipici del brain aging, riportando le più significative evidenze di efficacia disponibili in letteratura.