¿Por qué el cerebro humano es tan propenso a las enfermedades relacionadas con la edad?
La producción de energía deteriorada en las neuronas más viejas puede ayudar a explicar por qué los cerebros humanos son tan vulnerables a las enfermedades relacionadas con la edad, según un nuevo estudio del Instituto Salk en California.
Los científicos utilizaron una nueva estrategia para descubrir que las células de las personas mayores tenían mitocondrias disfuncionales (las centrales eléctricas de las células) y una menor producción de energía.
Las mitocondrias son responsables de convertir nuestros alimentos en energía química que nuestras células pueden usar. Los defectos en los genes mitocondriales pueden provocar enfermedades, pero los investigadores también saben que las mitocondrias se vuelven menos eficientes con la edad y pueden provocar trastornos relacionados con la edad, como el Alzheimer y el Parkinson.
Estudiar el impacto del envejecimiento en las mitocondrias podría ayudar a los investigadores a comprender mejor el vínculo conocido entre la disfunción mitocondrial y las enfermedades cerebrales relacionadas con la edad.
Los nuevos hallazgos se publican en la revista Informes de celda.
"La mayoría de los otros métodos utilizan tensiones químicas en las células para simular el envejecimiento", dijo el autor principal, el Dr. Rusty Gage, profesor del Laboratorio de Genética de Salk. "Nuestro sistema tiene la ventaja de mostrar lo que les sucede a las mitocondrias que envejecen de forma natural, dentro del cuerpo humano".
Anteriormente, el equipo de investigación de Gage había desarrollado un método para convertir directamente las células de la piel en neuronas (llamadas neuronas inducidas o iN). La mayoría de las técnicas para crear neuronas a partir de células de pacientes dependen de un paso de células madre intermedias (creando lo que se llaman células madre pluripotentes inducidas), que restablece los marcadores celulares del envejecimiento. Pero estos iN retuvieron signos de envejecimiento, incluidos cambios en la actividad genética y los núcleos de las células, informó el equipo en 2015.
En el estudio actual, los científicos querían investigar si las mitocondrias en las células también conservaban las características del envejecimiento durante el proceso de conversión de iN. Entonces, utilizando células de la piel tomadas de humanos con edades comprendidas entre 0 y 89 años, los investigadores crearon iN de cada donante y luego utilizaron una variedad de métodos para estudiar las mitocondrias de cada conjunto de células.
Las mitocondrias en las células de la piel aisladas de cada persona mostraron pocos cambios relacionados con la edad. Sin embargo, cuando las células se convirtieron directamente en neuronas, las mitocondrias de donantes mayores fueron significativamente diferentes. Por ejemplo, los genes mitocondriales asociados con la producción de energía se apagaron y las mitocondrias eran menos densas, más fragmentadas y generaban menos energía.
“Prácticamente todas las áreas que examinamos (funcionales, genéticas y morfológicas) tenían defectos”, dijo el Dr. Jerome Mertens, científico del personal de Salk y coautor correspondiente del nuevo artículo.
Los científicos plantearon la hipótesis de que la razón por la que las mitocondrias de las iN se veían más afectadas por el envejecimiento que las mitocondrias de las células de la piel era que las neuronas dependen más de las mitocondrias para obtener energía.
"Si tiene un automóvil viejo con un motor defectuoso que se encuentra en su garaje todos los días, no importa", dijo Mertens. "Pero si viajas con ese coche, el motor se convierte en un gran problema".
El hallazgo muestra cómo el envejecimiento puede afectar a los órganos de manera diferente en todo el cuerpo.
A continuación, el equipo planea aplicar su técnica para estudiar las enfermedades relacionadas con la edad, como el Alzheimer y el Parkinson. En trabajos anteriores, los defectos mitocondriales se han relacionado con estas enfermedades. Al recolectar células de la piel de pacientes con estas enfermedades y crear iN, el equipo puede observar cómo las mitocondrias neuronales de estos pacientes son diferentes de las mitocondrias neuronales en personas mayores no afectadas.
“No existe otro modelo neuronal humano in vitro para estudiar el envejecimiento”, dijo el Dr. Yongsung Kim, investigador asociado y primer autor del artículo. "Así que la gran conclusión de nuestro artículo es que desarrollamos una herramienta que nos permite estudiar el envejecimiento neurológico y las enfermedades relacionadas con la edad".
Fuente: Instituto Salk
