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Nella figura: Il cervello umano disegnato da Andreas Vesalius, Andries van Wesel (Brussels 3/12/1514-Zante 15/10/1564), un dottore e anatomista famoso per il suo libro Humani Corporis Fabrica Libri Septem.

L’incidenza della Demenza, anche nota come malattia di Alzheimer, è in aumento, e non è ancora noto perché e come inizia, e poi peggiora con gli anni portando alla morte senza possibilità di cure. Recentemente, è stato scoperto che alcune Molecole Organometalliche e i Neuroni del Cervello umano degradano in modo similare nel tempo. Poiché i Radicali Liberi sono coinvolti con la degenerazione delle Molecole, essi sono stati correlati anche con la morte dei Neuroni. Questa ipotesi (1) è stata verificata utilizzando alcuni studi epidemiologici sulla Demenza, e le sue connessioni con i Radicali Liberi e Ossigeno sembrano piuttosto solide e potrebbero fornire nuove risposte a questo fatale disordine cognitivo del Cervello.

Il titolo mette in dubbio che la Demenza sia originata da una malattia come accade per quelle più comuni che affliggono l’umanità da sempre. Infatti, mentre la maggior parte di esse sono scatenate da un elemento patogeno esterno, la Demenza potrebbe essere il risultato di processi fisiologici naturali che vanno fuori equilibrio a causa di patologie varie, comportamenti e attività della vita. E questo spiega perché dopo quasi mezzo secolo di intensa attività di ricerca da parte di moltissime organizzazioni dedicate in tutto il Mondo non sia stata ancora trovata la causa scatenante, o cause, e tanto meno una cura efficace. Questa ipotesi, che è in controcorrente con quelle che maggiormente sono state e vengono ancora proposte e studiate dagli esperti del campo medico, è stata avanzata dall’autore di questo articolo, che non è un medico ma un fisico. Ed è proprio dalla Fisica che sono venuti i risultati e l’idea di questa nuova ipotesi (2), per capire la genesi e le implicazioni mediche della quale è necessario procedere con ordine.

La Demenza è un disordine degenerativo del Cervello che conduce a una forma di vita vegetativa e infine alla morte nell’arco di circa 20 anni in media. Il nome Demenza è però un termine comprensivo per molte decine di malattie cognitive del Cervello che hanno specifiche caratteristiche, come la Malattia o Morbo di Alzheimer (AD), la Demenza vascolare (VaD), la Demenza a Corpi di Lewy (DLB), la Demenza Mista, la Degenerazione lobare fronto-temporale (FTLD), il Morbo di Parkinson (PD), il Morbo di Creutzfeldt-Jakob, l’Idrocefalo a pressione normale, ecc. È però necessario aggiungere che AD comprende il 60-80% di tutti i casi di Demenza per cui il termine AD è utilizzato frequentemente nella letteratura scientifica come sinonimo di Demenza, e qui il significato preciso sarà specificato quando e se necessario.

Si ritiene che al momento ci sia nel Mondo un caso nuovo ogni 3 secondi circa, e nel 2018 c’erano circa 50 milioni di malati con Demenza, dei quali 1 milione in Italia. Essi crescono più che linearmente, e nel 2050 ce ne saranno circa 140 milioni che dovranno essere tenuti in case di cura a lunga degenza. A oggi la Demenza è la quinta causa di morte nel Mondo mentre era la 14a nel 2000. Una caratteristica della Demenza è la mortalità che colpisce gli individui sopra i 65 anni di età, 99%, e le donne più degli uomini, 65% contro 35%, mentre il Cervello delle donne, che vivono lucide più a lungo (3), si conserva più giovane di quello degli uomini. Un’altra caratteristica della Demenza è che circa 500.000 persone si ammalano di Demenza ben sotto i 65 anni, quando ancora non sono evidenti altri segni di senescenza. Queste caratteristiche statistiche indicano che qualche cosa di singolare accade nel Cervello che non dipende solamente dall’età avanzata, ed è quindi il caso di approfondire la materia.

Il Cervello umano è un delicato organo che si trova nel cranio, ed è composto essenzialmente di materia bianca e grigia. La prima è la componente che contiene la rete di fibre nervose che permettono lo scambio di informazioni tra aree differenti di materia grigia. La seconda contiene un’alta percentuale di Neuroni (4) che sono le unità di base strutturali del sistema nervoso che regolano tutte le funzioni del corpo umano per mezzo di complessi processi contro reazionati (5). Il loro numero, circa cento miliardi in un adulto, segue approssimativamente lo sviluppo del Cervello, cioè il suo peso. Esso aumenta rapidamente dal concepimento, durante la gestazione e i primi anni di vita del bambino/a, rallenta durante l’adolescenza e raggiunge il massimo valore verso i 20 anni, mediamente 1450 g uomini e 1340 g donne, per poi iniziare a decrescere più o meno in modo lineare fino alla morte. A parte la differenza di peso tra i due generi, che si mantiene per tutto l’arco della vita, si nota in entrambi i sessi dopo i 20 anni una lenta decrescita di circa 2,5 g/anno. Questo valore sembra trascurabile, infatti ci vogliono 40 anni per perdere 100 g di Cervello, circa il 7% del totale, ma si deve tenere conto che è un valore medio. Ultimamente è stato trovato che persone sane da malattie degenerative cerebrali hanno una bassa decrescita fino a 1 g/anno, mentre i malati di Demenza superano i 2,5 g/anno, e quelli di AD arrivano fino a 10 g/anno. A questo punto resta da conoscere perché i Neuroni diminuiscono, e la risposta è venuta all’autore nuovamente dalla Fisica.

La molecola Alq3 (tris(8-idrossichinolina)alluminio) è nota essere tra i materiali luminosi più efficienti nel verde, e per questo motivo è stata usata e lo è ancora nel campo dei dispositivi elettroluminescenti organici, noti come OLED (6). Ma, essendo una molecola metallorganica è destinata alla distruzione come tutto il materiale organico esposto all’atmosfera terrestre. Recentemente, attraverso uno studio accurato della sua Fotoluminescenza (7), è stato scoperto che anche quando l’atmosfera viene eliminata, rimane un processo lineare che dopo un certo tempo la distrugge completamente. Responsabili di questo processo chimico sono i Radicali Liberi (8) (FR), la cui azione reattiva diviene ancora più intensa in presenza di Ossigeno.

Questa scoperta è stata importante per altri motivi nell’ambito scientifico di appartenenza (9), ma qui assume un nuovo significato perché è stato osservato che la diminuzione relativa del numero di molecole Alq3 è eguale a quella dei Neuroni, circa 1/1000 per anno. È stato quindi logico associare le molecole Alq3 e i Neuroni allo stesso tipo di degenerazione, arrivando a formulare la seguente Ipotesi dei FR:

–    I Neuroni diminuiscono a causa dei FR esistenti da sempre negli stessi composti organici che compongono le cellule neuroniche, e ad una certa età non ce ne sono più abbastanza per scambiare tra loro e con il resto del corpo i segnali nervosi necessari ai bisogni della vita, che è l’inizio della Demenza.

Questa ipotesi significa che la soglia di vita della Demenza è tanto minore quanto maggiore è la concentrazione di FR nel corpo umano e, poiché i FR sono più reattivi in presenza di Ossigeno, ne consegue che questa soglia si abbassa ulteriormente se aumenta la concentrazione di Ossigeno.

Tuttavia, l’idea generale che i FR possano danneggiare le cellule del corpo umano ed invecchiarlo precocemente è stata già avanzata a metà del secolo scorso ed è comunemente nota come Teoria dell’Invecchiamento dei FR (FRTA) (10). Questa teoria, riportata poi in letteratura anche come Teoria dello Stress Ossidativo per il ruolo centrale svolto dall’Ossigeno, è stata ampiamente sviluppata in seguito fino ai nostri giorni. Ma la somministrazione sistematica di integratori antiossidanti non è stata all’altezza delle aspettative di estendere la durata massima della vita. In effetti, nella chimica organica era ben noto che gli antiossidanti sono efficienti spazzini dei FR, ma negli organismi viventi non possono farlo, a causa di complesse reazioni interne che mantengono un equilibrio tra i FR e gli antiossidanti, e distruggono gli antiossidanti esogeni in eccesso. Comunque, è vero che la FRTA non ha ancora fornito una più lunga durata della vita, e ultimamente non è molto citata, ma rimane pur sempre una teoria interessante su cui lavorare. A questo proposito, l’attuale Ipotesi dei FR segue le sue orme anche se nata in un contesto diverso, ma per quanto possa essere accattivante, essa rimane pur sempre una mera ipotesi, fino a quando non sarà confortata da altre evidenze sperimentali.

Partendo dal ruolo dell’Ossigeno, ne consegue che se il suo contenuto nel sangue diminuisce, allora anche l’incidenza della Demenza diminuisce. E questo è quello che dovrebbe accadere alle persone che vivono a una Altitudine maggiore dove c’è meno Ossigeno. A questo proposito ci sono tre recenti studi epidemiologici negli USA, che hanno osservato l’incidenza della Demenza nei singoli Stati dell’Unione e la mortalità nelle singole Contee della California. Poiché sia gli Stati che le Contee si sviluppano su Altitudini medie diverse a causa delle Montagne Rocciose, i dati osservati contengono direttamente o indirettamente e inconsapevolmente le informazioni volute. Senza entrare nei dettagli statistici di questi dati, è stato trovato che l’incidenza della Demenza diminuisce dell’1% per ogni 100 metri di altitudine, mentre la mortalità diminuisce ancora di più perché se le persone non si ammalano di Demenza, esse muoiono per altre malattie. In pratica, da questi risultati risulta che nel Colorado, 2070 m slm, si ammalano il 20% in meno che a New York, 10 m slm.

Ma l’Ossigeno varia nel corpo umano non solo per altitudine, ma anche per patologie e stili di vita. A esempio, l’Ipertensione, o alta pressione del sangue, produce disfunzioni cerebrovascolari e infine la Demenza, se non si muore prima per un ictus.

Ma un’alta pressione del sangue significa anche più Ossigeno, e quindi più Demenza. Poi, tutti sanno per esperienza personale che una buona notte di Sonno ci fa sentire molto più freschi e riposati il giorno dopo, e questo perché una riduzione dell’attività cardiopolmonare, che avviene durante una certa fase del Sonno profondo, favorisce la pulizia dei detriti cerebrali che allontana il rischio di Demenza. Anche qui però una minore circolazione del sangue significa meno Ossigeno, e quindi meno Demenza.

L’Ipertensione e il Sonno sono solo due delle numerose patologie e stili di vita che sono stati evidenziati recentemente come fattori di rischio in un verso o nell’altro per l’insorgere della Demenza da alcune rassegne sistematiche. Essi sono tra le patologie:

–   Ipertensione, Perdita di udito, Traumi cerebrali, Obesità, Depressione, Diabete, Stress, Iperomocisteinemia, Ipotensione ortostatica, Perdita di Peso, Malattie cerebrovascolari, Fragilità, Fibrillazione atriale,

e tra gli stili di vita:

–   Scarsa educazione, Alcohol, Fumo, Isolamento sociale, Esercizi fisici, Inquinamento dell’aria, Attività cognitive, Vitamina C, Digiuno.

È interessante notare che quasi tutti questi fattori di rischio sono collegati più o meno direttamente a una maggiore o minore quantità di Ossigeno nel corpo umano, e quindi per l’Ipotesi dei FR essi favoriscono o meno l’insorgere della Demenza.

È chiaro, a questo punto, che le verifiche sperimentali riportate sin qui sostengono la validità dell’Ipotesi dei FR, per cui tutte le patologie e gli stili di vita che hanno come conseguenza una maggiore concentrazione dell’Ossigeno nel corpo umano debbono essere curate ed evitati per non favorire l’insorgere della Demenza e/o per allontanarla il più a lungo possibile.

In conclusione, la Demenza fa parte di un processo naturale in cui i FR con la complicità dell’Ossigeno sono gli agenti cattivi. A differenza delle fiabe dove alla fine i buoni vincono, qui i cattivi prevalgono, ma prima possono essere combattuti e tenuti a bada per molto tempo, se non fino alla fine ultima della vita.

Il peso del Cervello umano normalizzato (o numero di Neuroni) è riportato in funzione dell’età per quattro valori di decrescita dopo i 20 anni. La linea orizzontale tratteggiata divide il grafico nella parte inferiore dove l’insorgere della Demenza è praticamente certo, e nella parte superiore dove non ci sono degenerazioni cerebrali. Il valore di 0.81, 1118 g, equivalente a un bambino/a di 3 anni, è stato scelto dall’autore come la soglia minima del peso, al di sotto della quale i Neuroni rimasti non sono sufficienti ad assicurare i processi fondamentali della vita. Le quattro linee oblique colorate che decrescono diversamente delimitano tre intervalli di età:

1 – 45–70 anni. Il peso diminuisce di circa 8 g/anno, un calo che inizia la Demenza sotto i 65 anni, e provoca negli USA 200.000 malati.

2 – 70–125 anni. Il peso diminuisce di circa 4 g/anno, un calo che inizia la Demenza sopra i 65 anni (O65), e provoca negli USA 5.5 milioni di malati.

3 – 125-270 anni. Il peso diminuisce di circa 2 g/anno, un calo piccolo abbastanza per evitare l’insorgere della Demenza negli USA nei rimanenti 47.3 milioni di O65. Questo grafico mostra che la vita umana potrebbe estendersi oltre i 125 anni qualora si conducesse una vita equilibrata e priva di patologie curabili, una prospettiva allettante. È però necessario aggiungere che il limite ultimo per la durata della vita umana è oggi stato calcolato fino a un massimo di 150 anni, pur sempre un valore notevole.

Note

(1)

Questa ipotesi è nata nel 2018 a seguito di lunghe esperienze eseguite dall’autore presso il Centro Ricerche ENEA di Frascati, che hanno prodotto tra l’altro alcuni nuovi fenomeni inattesi nel campo della optoelettronica, una branca della fisica che studia i dispositivi elettronici che interagiscono con la luce e le loro applicazioni. I risultati di questa scoperta sono stati trasferiti per la loro somiglianza alla dinamica dei Neuroni nel Cervello umano, e sono stati infine comparati a numerosi studi epidemiologici conclusisi in parte nel 2019, e rivisitati e aggiornati a luglio del 2022.
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(2)

G. Baldacchini, La malattia di Alzheimer potrebbe non essere una vera malattia, Comunicazione al 106° Congresso Nazionale della Società Italiana di Fisica, sede virtuale, 14-18 settembre 2020, Atti p. 122. (Alzheimer’s disease may not be a real disease, Communication at 106th National Congress of the Italian Physical Society, virtual venue, 14-18 September 2020, Proceedings p. 122)
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(3)

La signora giapponese Kane Tanaka è morta il 19 aprile 2022 all’età di 119 anni. Nel 2019 è stata considerata dal Guinness World Records come l’essere umano più longevo al Mondo.
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(4)

Contrariamente alle altre cellule del corpo umano che si riproducono continuamente nel corso della vita (in un anno la massa delle cellule ricambiate è pari alla massa del corpo stesso), i Neuroni non lo fanno. Sebbene vi sia ancora un acceso dibattito sull’esistenza o meno della neurogenesi dopo una certa età, si ritiene comunemente che nessun nuovo Neurone venga aggiunto in numero significativo al Cervello umano dopo la pubertà.
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(5)

Controreazione: Nei sistemi di controllo automatico e di regolazione automatica, lo stesso che reazione negativa, cioè il riportare all’ingresso, con segno opposto, parte del segnale d’uscita in modo da diminuire opportunamente il valore del segnale d’ingresso, per aumentare la stabilità del sistema e migliorarne la risposta. Nel caso del sistema nervoso, se i Neuroni inviano un segnale al sistema periferico, questo ultimo invia ai neuroni un segnale sullo stato di fatto che i Neuroni elaborano per aggiustare il segnale originario alle nuove esigenze, e così via.
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(6)

OLED: Il diodo organico a emissione di luce (Organic Light Emitting Light, OLED) è costituito da un anodo trasparente, due strati di materiali organici, di cui uno di Alq3, e un catodo metallico riflettente, uno strato su un altro e il tutto su un substrato trasparente. A parte quest’ultimo, l’intera struttura è tipicamente spessa 100 nm (miliardesimo di metro), mentre la dimensione trasversale è di circa 1 μm (milionesimo di metro). Con moltissime di queste nano- microscopiche unità di base, collegate tra loro e con complesse reti elettroniche, si realizzano dispositivi macroscopici sottili, rigidi e flessibili, come schermi luminosi, sorgenti di luce superficiali e celle solari.
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(7)

La Fotoluminescenza è un processo fisico-ottico in cui una molecola assorbe un fotone nella regione del visibile-ultravioletto e ne emette un altro o più di uno nella regione del visibile-infrarosso. Sebbene il processo sia utilizzato nella scienza per studiare le proprietà atomiche della materia, è purtuttavia un fenomeno molto comune. Infatti, può essere facilmente osservato illuminando al buio materiali, oggetti e ambienti con una lampada a raggi ultravioletti.
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(8)

I Radicali Liberi sono atomi, molecole e ioni che hanno un elettrone di valenza spaiato. Tuttavia, agli elettroni piace essere in coppia, quindi quando i FR incontrano altri composti molecolari piccoli o grandi, cercano altri elettroni in modo che possano diventare una coppia. Nel presente caso, questo scambio di elettroni provoca una reazione chimica che trasforma le molecole otticamente attive in specie non emissive, il che equivale a un processo di degradazione. In forma contratta i Radicali liberi sono indicati come FR da Free Radicals.
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(9)

G. Baldacchini, Organometallic Luminescence: A Case Study on Alq3, an OLED Reference Material, Elsevier, Woodhead Publishing, 2021. Pp. 337.
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(10)

Questa teoria è opera di Denham Harman (1916 – 2014), un medico accademico americano che alla fine della sua carriera era professore emerito al Centro medico dell’Università del Nebraska. Nel 1956 pubblicò, dopo molto tempo e con molta contrarietà degli altri medici, il suo famoso lavoro dell’importanza dei Radicali liberi sulla vita umana. Non riuscì ad allungarne la durata ma ne comprese le motivazioni, e fondò la società scientifica AGE (American Aging Association, società americana sull’invecchiamento). Harman ha mantenuto uno stile di vita sano per tutta la vita. Non ha mai fumato e bevuto alcolici con moderazione. Correva per due miglia al giorno fino all’età di 82 anni, e dopo aver avuto un infortunio alla schiena, ha continuato a fare passeggiate regolari per aiutarlo a mantenere un peso di 63 kg per un’altezza di 178 cm. Infine è stato sposato con la stessa donna per la maggior parte della sua vita.
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