Las claves del envejecimiento
Los hábitos de vida o lesiones en los cromosomas condicionan el tiempo de vida
Un estudio recopila los indicadores moleculares relacionados con la longevidad
Jaime Prats Valencia 6 JUN 2013 - 16:58 CET2
¿Cuántos años puede llegar a vivir el ser humano? La respuesta a esta pregunta tan ambiciosa no está, de momento, al alcance de la ciencia. Por ello, quizás sea más sensato determinar las causas del envejecimiento y, de esta forma, centrar los objetivos en los que actuar para retrasar los efectos de la edad. A ello se ha dedicado un grupo de investigadores que han recopilado en un artículo que publica Cell los hallazgos de tres décadas de estudios sobre los procesos vinculados a la edad.
“Esta revisión no habla de teorías, sino de evidencias moleculares y genéticas”, apunta Carlos López-Otín, de la Universidad de Oviedo, uno de los autores. Junto a él, firman el trabajo María Blasco y Manuel Serrano, del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), Linda Partridge (Instituto Mark Plank para la Biología del Envejecimiento) y Guido Kroemer (Universidad de París-Descartes).
“Había llegado el momento de presentar de manera organizada y comprensible las claves moleculares de un proceso todavía muy incomprendido, pese a los miles de artículos científicos publicados cada año sobre él”, añade López-Otín. Estos factores, que se encuentran interconectados, están en la raíz de “muchas enfermedades asociadas al envejecimiento”, indican María Blasco y Manuel Serrano, del CNIO.
De acuerdo con el artículo, titulado Las características del envejecimiento (The Hallmarks of aging), las cuatro causas primarias a las que hay que prestar atención son las lesiones en los genes o en los interruptores que los activan, el acortamiento de los telómeros (los capuchones que protegen los extremos de los cromosomas) y los fallos en el control de calidad de la eliminación de proteínas.
Acumulación de daño genético: A medida que pasa el tiempo, los genes sufren lesiones. Pueden ser de origen externo, por ejemplo, provocadas por radiación solar o tóxicos químicos, o endógenas, como errores en la replicación del ADN. Si los mecanismos de reparación de estas lesiones (tanto del núcleo celular como del ADN mitocondrial) fallan, las alteraciones se acumulan y desembocan en síndromes de envejecimiento prematuro o procesos tumorales, entre otros efectos patológicos. Conviene recordar que el daño en el material genético es un elemento común del cáncer.
Un ejemplo de cómo mutaciones en el ADN pueden derivar en envejecimiento precoz es la progeria (enfermedad de Hutchinson-Gilford). La patología provoca un envejecimiento acelerado en los niños que la padecen, que muestran un aspecto envejecido y no suelen sobrevivir a los 13 años. El funcionamiento incorrecto del gen LMNA, que interviene en el funcionamiento del núcleo celular, provoca una alteración en la estructura del núcleo y envejecimiento precoz.
Desgaste en el extremo de los cromosomas: Una consecuencia de la inestabilidad genética es el acortamiento de los telómeros, los capuchones que protegen el material genético de los bordes de los cromosomas. Pero este fenómeno tiene tal entidad, que los investigadores lo consideran como una causa de envejecimiento por sí misma.
Con el paso del tiempo, los mecanismos para reparar estas fundas se deshacen (como las protecciones de los cordones de los zapatos que impiden que se deshilachen), los telómeros se desgastan y la célula o no se puede replicar o muere. Investigadores del CNIO advirtieron el año pasado en ratones que el ritmo al que se van encogiendo los telómeros está relacionado con la esperanza de vida en los roedores.
Influencia del ambiente. Los hábitos de vida y la exposición al ambiente influyen no solo en los genes, sino en cómo se expresan. Existe un conjunto de señales bioquímicas que, a modo de interruptores, encienden o apagan la actividad de los genes y que son básicos para el funcionamiento normal de las células. La disciplina que se ocupa de su estudio se conoce como epigenética. A pesar de que queda mucho por conocer de estos mecanismos, ya se sabe, por ejemplo, que el tabaco o la radiación solar pueden silenciar la expresión genética mediante un proceso denominado metilación. Y los cigarrillos se encuentran detrás de un 30% de los tumores.
Enfermedades degenerativas por proteínas fuera de control. El funcionamiento adecuado de las células tiene que ver, entre otros factores, con una correcta eliminación de las proteínas defectuosas o sobrantes. Errores en estos procesos, que pueden desembocar en la acumulación de proteínas, se relacionan con enfermedades asociadas al envejecimiento, como es el caso del alzhéimer. En esta patología, las neuronas mueren por la formación de las llamadas placas seniles, unos depósitos de la proteína beta-amiloide, que no deberían acumularse.
Los autores del trabajo describen otro conjunto de daños relacionados con el envejecimiento que denominan secundarios. Se trata de fallos en los procesos destinados a eliminar las células lesionadas por los cuatro fenómenos anteriores. En ocasiones, la reacción del cuerpo para corregir un fallo acaba siendo perjudicial en sí misma. Es lo que sucede cuando las células que acumulan mutaciones dejan de replicarse y se suicidan para no perjudicar al organismo. Cuando se da en exceso, la caída en picado de regeneración celular provoca el envejecimiento de los tejidos y, en consecuencia, del organismo.
En este grupo de causas secundarias del envejecimiento, los investigadores incluyen a los radicales libres “que pueden ser dañinos en grandes cantidades pero cuya presencia desencadena también una respuesta protectora” y distintas alteraciones metabólicas. Una de las más controvertidas está relacionada con el abuso de alimentos. Distintos estudios vinculan el exceso de aportación calórica a una menor expectativa de vida, de la misma forma que la escasez de nutrientes pone en marcha estrategias protectoras en el organismo. Sin embargo, los investigadores alertan de que presumiblemente, esta estrategia “con el tiempo y en exceso”, puede dar lugar a resultados patológicos.
Finalmente, los investigadores identifican un último grupo de otros dos procesos biológicos que provocan los que califican de "daños terciarios" al organismo relacionados con la edad. Una vez más, son un efecto cascada de los anteriores. Por ejemplo, el agotamiento de las células madre de los tejidos y la consiguiente imposibilidad de renovación celular (la etapa final de la muerte celular masiva y el envejecimiento del tejido). O errores en la comunicación celular, entre los que se encuentra la inflamación, "un proceso que de forma crónica se asocia al cáncer", según los autores del trabajo.
Mientras que las estrategias destinadas a extender la longevidad a través de la reparación de los daños que el tiempo causa a los genes "están todavía lejanas", López-Otin cree que las relacionadas con el metabolismo "pueden ser más accesibles". En cualquier caso, no será a corto plazo.
“Esta revisión no habla de teorías, sino de evidencias moleculares y genéticas”, apunta Carlos López-Otín, de la Universidad de Oviedo, uno de los autores. Junto a él, firman el trabajo María Blasco y Manuel Serrano, del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), Linda Partridge (Instituto Mark Plank para la Biología del Envejecimiento) y Guido Kroemer (Universidad de París-Descartes).
“Había llegado el momento de presentar de manera organizada y comprensible las claves moleculares de un proceso todavía muy incomprendido, pese a los miles de artículos científicos publicados cada año sobre él”, añade López-Otín. Estos factores, que se encuentran interconectados, están en la raíz de “muchas enfermedades asociadas al envejecimiento”, indican María Blasco y Manuel Serrano, del CNIO.
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Acumulación de daño genético: A medida que pasa el tiempo, los genes sufren lesiones. Pueden ser de origen externo, por ejemplo, provocadas por radiación solar o tóxicos químicos, o endógenas, como errores en la replicación del ADN. Si los mecanismos de reparación de estas lesiones (tanto del núcleo celular como del ADN mitocondrial) fallan, las alteraciones se acumulan y desembocan en síndromes de envejecimiento prematuro o procesos tumorales, entre otros efectos patológicos. Conviene recordar que el daño en el material genético es un elemento común del cáncer.
Un ejemplo de cómo mutaciones en el ADN pueden derivar en envejecimiento precoz es la progeria (enfermedad de Hutchinson-Gilford). La patología provoca un envejecimiento acelerado en los niños que la padecen, que muestran un aspecto envejecido y no suelen sobrevivir a los 13 años. El funcionamiento incorrecto del gen LMNA, que interviene en el funcionamiento del núcleo celular, provoca una alteración en la estructura del núcleo y envejecimiento precoz.
Desgaste en el extremo de los cromosomas: Una consecuencia de la inestabilidad genética es el acortamiento de los telómeros, los capuchones que protegen el material genético de los bordes de los cromosomas. Pero este fenómeno tiene tal entidad, que los investigadores lo consideran como una causa de envejecimiento por sí misma.
Con el paso del tiempo, los mecanismos para reparar estas fundas se deshacen (como las protecciones de los cordones de los zapatos que impiden que se deshilachen), los telómeros se desgastan y la célula o no se puede replicar o muere. Investigadores del CNIO advirtieron el año pasado en ratones que el ritmo al que se van encogiendo los telómeros está relacionado con la esperanza de vida en los roedores.
Influencia del ambiente. Los hábitos de vida y la exposición al ambiente influyen no solo en los genes, sino en cómo se expresan. Existe un conjunto de señales bioquímicas que, a modo de interruptores, encienden o apagan la actividad de los genes y que son básicos para el funcionamiento normal de las células. La disciplina que se ocupa de su estudio se conoce como epigenética. A pesar de que queda mucho por conocer de estos mecanismos, ya se sabe, por ejemplo, que el tabaco o la radiación solar pueden silenciar la expresión genética mediante un proceso denominado metilación. Y los cigarrillos se encuentran detrás de un 30% de los tumores.
Enfermedades degenerativas por proteínas fuera de control. El funcionamiento adecuado de las células tiene que ver, entre otros factores, con una correcta eliminación de las proteínas defectuosas o sobrantes. Errores en estos procesos, que pueden desembocar en la acumulación de proteínas, se relacionan con enfermedades asociadas al envejecimiento, como es el caso del alzhéimer. En esta patología, las neuronas mueren por la formación de las llamadas placas seniles, unos depósitos de la proteína beta-amiloide, que no deberían acumularse.
Los autores del trabajo describen otro conjunto de daños relacionados con el envejecimiento que denominan secundarios. Se trata de fallos en los procesos destinados a eliminar las células lesionadas por los cuatro fenómenos anteriores. En ocasiones, la reacción del cuerpo para corregir un fallo acaba siendo perjudicial en sí misma. Es lo que sucede cuando las células que acumulan mutaciones dejan de replicarse y se suicidan para no perjudicar al organismo. Cuando se da en exceso, la caída en picado de regeneración celular provoca el envejecimiento de los tejidos y, en consecuencia, del organismo.
En este grupo de causas secundarias del envejecimiento, los investigadores incluyen a los radicales libres “que pueden ser dañinos en grandes cantidades pero cuya presencia desencadena también una respuesta protectora” y distintas alteraciones metabólicas. Una de las más controvertidas está relacionada con el abuso de alimentos. Distintos estudios vinculan el exceso de aportación calórica a una menor expectativa de vida, de la misma forma que la escasez de nutrientes pone en marcha estrategias protectoras en el organismo. Sin embargo, los investigadores alertan de que presumiblemente, esta estrategia “con el tiempo y en exceso”, puede dar lugar a resultados patológicos.
Finalmente, los investigadores identifican un último grupo de otros dos procesos biológicos que provocan los que califican de "daños terciarios" al organismo relacionados con la edad. Una vez más, son un efecto cascada de los anteriores. Por ejemplo, el agotamiento de las células madre de los tejidos y la consiguiente imposibilidad de renovación celular (la etapa final de la muerte celular masiva y el envejecimiento del tejido). O errores en la comunicación celular, entre los que se encuentra la inflamación, "un proceso que de forma crónica se asocia al cáncer", según los autores del trabajo.
Mientras que las estrategias destinadas a extender la longevidad a través de la reparación de los daños que el tiempo causa a los genes "están todavía lejanas", López-Otin cree que las relacionadas con el metabolismo "pueden ser más accesibles". En cualquier caso, no será a corto plazo.
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