Le microproteine ​​mitocondriali come promettenti biomarcatori per personalizzare le strategie nutrizionali

I benefici per la salute della dieta mediterranea sono stati dimostrati in studi osservazionali e studi clinici randomizzati e controllati. Nuove evidenze suggeriscono che gli effetti biologici della dieta mediterranea potrebbero essere mediati dalla modulazione della funzione mitocondriale. Il DNA mitocondriale umano (mtDNA) codifica per microproteine, che hanno dimostrato di regolare l’invecchiamento, le funzioni cardiometaboliche e la neuroprotezione.

Secondo questo studio, condotto da ricercatori della USC Leonard Davis School of Gerontology, seguire una dieta mediterranea potrebbe fare molto di più che proteggere il cuore e il cervello. Potrebbe attivare minuscole proteine ​​all’interno dei mitocondri che aiutano le cellule a resistere ai danni e a invecchiare più lentamente

I mitocondri sono noti soprattutto come le strutture che generano energia all’interno delle cellule, ma gli scienziati riconoscono sempre più che essi rilasciano anche segnali chimici che influenzano il metabolismo, l’infiammazione, le risposte allo stress e l’invecchiamento.

I ricercatori della USC Leonard Davis School of Gerontology guidati da Roberto Vicinanza, professore associato di gerontologia, hanno scoperto che gli anziani che seguivano più fedelmente la dieta mediterranea presentavano livelli ematici più elevati di due microproteine ​​mitocondriali chiamate humanin e SHMOOSE. Entrambe sono state precedentemente associate alla protezione contro le malattie cardiovascolari e la neurodegenerazione, ovvero la graduale perdita della funzione delle cellule nervose osservata in patologie come il mo rbo di Alzheimer.

“Queste microproteine ​​potrebbero agire come messaggeri molecolari che traducono ciò che mangiamo nel modo in cui le nostre cellule funzionano e invecchiano”, ha affermato Vicinanza. “È un nuovo percorso biologico che aiuta a spiegare perché la dieta mediterranea sia così efficace.” I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista Frontiers in Nutrition

Come la dieta mediterranea può influenzare l’invecchiamento

La dieta mediterranea privilegia l’olio d’oliva, il pesce, i legumi, la frutta, la verdura, i cereali integrali e altri alimenti minimamente trasformati. In generale, limita i carboidrati raffinati, i prodotti altamente trasformati e gli alimenti ad alto contenuto di zuccheri aggiunti.

Decenni di ricerca hanno collegato questo modello alimentare a un minor rischio di malattie cardiovascolari, diabete di tipo 2, declino cognitivo e morte prematura. Tuttavia, gli scienziati stanno ancora lavorando per identificare i processi cellulari che potrebbero produrre tali benefici.

Per il nuovo studio, il team di ricerca ha esaminato campioni di sangue di anziani che seguivano la dieta mediterranea con diversi gradi di adesione. I partecipanti con la maggiore aderenza presentavano concentrazioni significativamente più elevate di humanin e SHMOOSE.

Presentavano inoltre indicatori più bassi di stress ossidativo, una forma di danno cellulare causata quando molecole instabili note come specie reattive dell’ossigeno sovraccaricano i sistemi di protezione dell’organismo. Lo stress ossidativo persistente può danneggiare proteine, grassi e DNA ed è stato associato all’invecchiamento e a numerose malattie croniche.

È emersa una forte correlazione tra olio d’oliva, pesce e legumi.

I risultati suggeriscono che i singoli componenti della dieta mediterranea possono contribuire in modo diverso alla salute mitocondriale.

Un maggiore consumo di olio d’oliva, pesce e legumi è stato associato a livelli più elevati di humanin. L’olio d’oliva e un minore apporto di carboidrati raffinati sono stati collegati a livelli più elevati di SHMOOSE.

I carboidrati raffinati includono alimenti come pane bianco, prodotti da forno e molti prodotti zuccherati, privati ​​di gran parte delle loro fibre e sostanze nutritive naturali. Vengono digeriti rapidamente e possono provocare bruschi aumenti della glicemia.

“Questi risultati suggeriscono che componenti specifici della dieta mediterranea potrebbero influenzare direttamente la biologia mitocondriale”, ha affermato Pinchas Cohen, preside della USC Leonard Davis School e professore emerito della USC, nonché autore senior dello studio. “Humanin e SHMOOSE potrebbero fungere da biomarcatori per l’aderenza alla dieta mediterranea e avere un significato clinico.”

Un biomarcatore è un segno biologico misurabile in grado di fornire informazioni sulla salute, sulle malattie o sulla risposta dell’organismo a un determinato comportamento o trattamento. In questo caso, le due microproteine ​​potrebbero potenzialmente aiutare i ricercatori a misurare l’intensità della risposta dell’organismo a un modello alimentare mediterraneo.

Piccole proteine ​​nascoste nel DNA mitocondriale

Lo studio si basa su oltre 20 anni di ricerca condotta da Cohen, che ha contribuito in modo determinante alla scoperta dei peptidi prodotti dai mitocondri.

La maggior parte delle proteine ​​umane che conosciamo sono prodotte a partire dalle istruzioni contenute nel DNA all’interno del nucleo cellulare. I mitocondri, tuttavia, possiedono una piccola quantità di materiale genetico proprio, ereditato separatamente dal DNA nucleare.

Humanin e SHMOOSE derivano da brevi sezioni del genoma mitocondriale note come piccoli frame di lettura aperti (open reading frame, SRF). Un tempo si pensava che queste regioni avessero una funzione scarsa o nulla, ma ora i ricercatori sanno che alcune di esse producono microproteine ​​biologicamente attive.

L’umanina è tra le molecole più studiate. Cohen e i suoi colleghi l’hanno identificata per la prima volta nel 2003. Ricerche successive l’hanno collegata a una migliore sensibilità all’insulina, alla protezione cardiovascolare, a una maggiore longevità e alla preservazione delle funzioni cognitive.

Il laboratorio di Cohen ha successivamente scoperto SHMOOSE (Small Human Mitochondrial ORF Over SErine tRNA), che è stato collegato alla salute del cervello. Una variante genetica di SHMOOSE è stata associata a un maggior rischio di malattia di Alzheimer, mentre la forma normale sembra contribuire a proteggere i neuroni dai danni correlati all’amiloide.

L’amiloide è una proteina che può accumularsi in modo anomalo nel cervello e formare placche, una delle principali caratteristiche biologiche associate alla malattia di Alzheimer.

“Questi peptidi si stanno rivelando regolatori chiave dei processi biologici legati all’invecchiamento”, ha affermato Cohen. “Collegano la funzione mitocondriale a malattie come l’Alzheimer e le malattie cardiache e ora, potenzialmente, anche alla nutrizione.”

Una possibile nuova forma di protezione cardiaca

I ricercatori hanno inoltre individuato una possibile connessione tra l’umanina e la Nox2, un enzima coinvolto nella produzione di specie reattive dell’ossigeno.

Sebbene le specie reattive dell’ossigeno svolgano ruoli utili nella normale segnalazione cellulare e nelle difese immunitarie, una produzione eccessiva può danneggiare i tessuti e aumentare lo stress ossidativo.

Livelli più elevati di humanin sono stati associati a una minore attività di Nox2. Questa relazione suggerisce che l’humanin potrebbe contribuire a limitare il danno ossidativo e fornire una maggiore protezione al cuore e ai vasi sanguigni.

I ricercatori ipotizzano che la dieta mediterranea possa proteggere il sistema cardiovascolare in due modi complementari. Potrebbe ridurre direttamente lo stress ossidativo e, allo stesso tempo, aumentare le microproteine ​​mitocondriali che contribuiscono a limitare i processi cellulari dannosi.

Portare la dieta mediterranea sulla scena globale

Vicinanza si è inoltre impegnata a promuovere la dieta mediterranea al di fuori del laboratorio, presentandola come modello non solo per la salute, ma anche per la cultura e la sostenibilità ambientale.

Ha collaborato con il Comune di Pollica, in Italia, comunità emblematica della Dieta Mediterranea UNESCO, per sostenere l’istituzione della Giornata Internazionale della Dieta Mediterranea presso le Nazioni Unite.

La ricorrenza si celebrerà ogni anno il 16 novembre. Il suo obiettivo è quello di accrescere la consapevolezza dell’importanza della dieta mediterranea a livello mondiale, sia dal punto di vista sanitario che culturale.

Vicinanza ha affermato che la missione riflette le implicazioni più ampie delle nuove scoperte.

“Stiamo collegando tradizioni alimentari secolari con la biologia molecolare all’avanguardia”, ha affermato Vicinanza. “Questo supporta l’idea che modelli alimentari sani, con pochi o nessun alimento ultra-processato, riflettano il modo in cui gli esseri umani si sono alimentati per lunghi periodi e possano creare le condizioni a cui i mitocondri, antichi organelli cellulari, sono probabilmente adattati.”

Gli organelli cellulari sono strutture specializzate che svolgono funzioni specifiche all’interno delle cellule. I mitocondri sono considerati antichi perché gli scienziati ritengono che si siano evoluti da batteri che, più di un miliardo di anni fa, instaurarono una relazione di cooperazione con le prime cellule.

Un passo verso la nutrizione di precisione

Lo studio era relativamente piccolo e di tipo osservazionale. Ciò significa che ha individuato associazioni tra dieta e livelli di microproteine, ma non ha potuto dimostrare che seguire la dieta mediterranea abbia causato direttamente tali cambiamenti biologici.

Altri fattori, tra cui l’attività fisica, lo stato di salute generale, l’assunzione di farmaci, la genetica e lo stile di vita, potrebbero aver influenzato i risultati.

Pur con questi limiti, i risultati indicano la direzione di un campo in via di sviluppo noto come nutrizione di precisione. Questo approccio mira a utilizzare misurazioni biologiche, genetica, metabolismo e altre caratteristiche personali per elaborare raccomandazioni dietetiche più individualizzate rispetto ai consigli nutrizionali standard.

L’umanina, lo SHMOOSE e le microproteine ​​mitocondriali correlate potrebbero in futuro aiutare gli scienziati a determinare quali modelli alimentari producono effetti cellulari benefici in una determinata persona.

Studi futuri verificheranno se modificare la dieta di una persona possa aumentare direttamente i livelli di questi peptidi e se tale aumento si traduca in una riduzione misurabile del rischio di malattia.

“Il nostro obiettivo è passare dall’osservazione delle associazioni alla comprensione della causalità”, ha affermato Vicinanza. “Se riusciamo a sfruttare questi meccanismi, potremmo essere in grado di progettare strategie nutrizionali che promuovano un invecchiamento sano a livello molecolare.”

In conclusione. questo studio indica (i) un’associazione positiva tra l’aderenza alla dieta mediterranea e i livelli circolanti delle microproteine ​​mitocondriali SHMOOSE e Humanin, a supporto del loro ruolo come potenziali mediatori dei benefici della dieta mediterranea; (ii) una possibile interazione tra la segnalazione di Humanin e l’attività di Nox2, suggerendo un nuovo meccanismo cardioprotettivo della dieta mediterranea. Nel complesso, questi risultati supportano le microproteine ​​mitocondriali come promettenti biomarcatori per personalizzare le strategie nutrizionali per un invecchiamento sano. Ulteriori studi sono necessari per chiarire i meccanismi sottostanti e determinare la natura causale di queste associazioni.

Vicinanza R, Cammisotto V, Wan J, Yen K, Violi F, Pignatelli P, Cohen P. Mediterranean diet adherence is associated with mitochondrial microproteins Humanin and SHMOOSE; potential role of the Humanin-Nox2 interaction in cardioprotection. Front Nutr. 2026 Mar 10;12:1727012. doi: 10.3389/fnut.2025.1727012. PMID: 41883858; PMCID: PMC13008867.