MADRID, 17 Sep. (EUROPA PRESS) -
El envejecimiento suele considerarse como la disminución gradual de todo el cuerpo, pero una nueva investigación muestra que la edad afecta a los órganos de maneras sorprendentemente diferentes. Publicado este jueves en 'Cell Systems', el estudio ofrece la primera visión global de cómo las proteínas celulares envejecen en los distintos órganos, revelando grandes diferencias entre el hígado y el cerebro de ratas jóvenes y viejas. Los hallazgos sugieren cómo la edad de un órgano puede depender de sus propiedades celulares únicas y su función fisiológica en el cuerpo.
"Los cambios que se producen en el envejecimiento pueden ser diversos y difíciles de precisar y mirando simplemente un parámetro pueden resultar que no se ve el panorama completo", afirma el coprimer autor Brandon Toyama, del Instituto Salk para Estudios Biológicos, en La Jolla, California, Estados Unidos.
Sin embargo, gracias al poder de varias tecnologías de última generación, el equipo ha podido ver cambios dependientes de la edad que no se podían ver antes. El resultado, según Toyama, es "un rico recurso que debería estimular la generación de nuevas hipótesis comprobables experimentalmente, llevando a una mejor comprensión del envejecimiento a nivel de organismo".
El envejecimiento provoca el deterioro progresivo de la función de los órganos, así como las funciones de las células y las proteínas dentro de ellas. Estudios anteriores han demostrado que el nivel de actividad de los genes también cambia con la edad, con la mayoría de los genes mostrando cambios similares en la expresión a través de los órganos.
Un reciente trabajo a gran escala mostró que la gran mayoría de las proteínas a través de diferentes órganos no cambian en abundancia durante el envejecimiento. Pero estos hallazgos no han dejado claro cómo el envejecimiento afecta a las proteínas celulares y si los cambios relacionados con la edad que alteran las proteínas difieren entre órganos.
Para responder a estas preguntas, Toyama, el coprimer autor Alessandro Ori, del Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL, por sus siglas en inglés) y los científicos Nicholas Ingolia de la Universidad de California, Berkeley, Martin Hetzer, del Instituto Salk, y Martin Beck, del EMBL, realizaron un enfoque integral en lugar de centrarse en un aspecto aislado de la expresión génica como en estudios anteriores.
La combinación de la genómica y la proteómica les permitió analizar simultáneamente las modificaciones en la transcripción, la traducción, los niveles de proteínas, el empalme alternativo y la fosforilación de proteínas para obtener una visión completa y cuantitativa de las diferencias de las proteínas en el hígado y en el cerebro de ratas jóvenes y viejas.
Identificaron 468 diferencias en la abundancia de proteínas entre los animales jóvenes y viejos, debido principalmente a los cambios en la síntesis de proteínas. Otro conjunto de 130 proteínas mostraron cambios relacionados con la edad en su ubicación dentro de las células, estado de fosforilación o forma de empalme, cambios esperados que afectan al nivel de actividad o la función de las proteínas.
"Nuestro trabajo amplía considerablemente la lista de las proteínas que se ven alteradas por la edad cronológica en los mamíferos --dice Beck--. En la mayoría de los casos, los conjuntos de datos individuales no habrían sido suficientes para extrapolar estas redes, poniendo de relieve la complejidad de los efectos de la edad cronológica en el proteoma y los beneficios de nuestro enfoque integrador".
Sorprendentemente, la mayoría de estas diferencias en las proteínas relacionadas con la edad eran específicas de un órgano. Los patrones de envejecimiento de las proteínas parecen relacionarse con propiedades celulares específicas del órgano o la función. Dado que las células en el hígado se sustituyen con frecuencia durante la edad adulta, este órgano tiene una amplia oportunidad de reponer sus proteínas, mientras que la mayoría de las neuronas en el cerebro adulto son células que no se dividen que deben sobrevivir para toda la vida de un organismo, por lo que las proteínas de larga vida en el cerebro son más vulnerables a la acumulación de daño y pérdida de la función con el tiempo.
Como resultado, una parte mayor de las proteínas se vio afectada por el envejecimiento en el cerebro en comparación con el hígado. En el cerebro, el envejecimiento alteró proteínas que participan en la plasticidad neuronal y la formación de la memoria, mientras que varias redes metabólicas se vieron afectadas en el hígado.
"Nuestro estudio mostró que los órganos tienen diferentes mecanismos de envejecimiento y que el envejecimiento es impulsado en gran medida por los cambios en la producción de proteínas y el volumen --señala Hetzer--. En base a nuestros resultados, podríamos definir el envejecimiento como el deterioro del proteoma celular específico de los órganos".
En futuros estudios, los investigadores analizarán otros órganos, como el corazón, para examinar más a fondo los efectos generales y específicos del envejecimiento en los órganos y estudiar cómo y por qué se producen estos cambios.
"Esperamos que estos órganos tengan señales de envejecimiento específicas, como en el cerebro y el hígado --dice Hetzer--. Una pregunta interesante que queda abierta es si un órgano puede afectar al envejecimiento de otro órgano, es decir, si el envejecimiento se siente a nivel del organismo. La respuesta a esta pregunta nos daría una comprensión más amplia del proceso de envejecimiento y cómo se relaciona con la enfermedad".
Los científicos también investigarán cómo el envejecimiento difiere entre los individuos para determinar el papel de la variabilidad genética. "Esta investigación puede arrojar nueva luz sobre los mecanismos moleculares que subyacen a las enfermedades relacionadas con la edad, permitiendo identificar factores de riesgo para predecir qué individuos son más susceptibles en función de su composición genética --agura Beck--. Al final, entender mejor los mecanismos moleculares del envejecimiento podría conducir al desarrollo de nuevas terapias para prevenir o tratar una serie de patologías relacionadas con la edad".
