Todos los organismos, desde los más complejos hasta los unicelulares, siguen un ciclo vital. En los seres humanos, este ciclo comienza cuando el niño está todavía en el vientre de su madre y termina, cuando no es interrumpida, con la "muerte por vejez" (es decir, la muerte causada por una o varias enfermedades relacionadas con la vejez). Según la tecnología y los conocimientos médicos de nuestra época, en Europa la gente vive en promedio hasta los 81,3 años. En el futuro, podremos vivir varios años, décadas o incluso siglos más. Para lograr este objetivo, no sólo tenemos que curar las enfermedades que inducen a la muerte. Primero debemos entender cómo funciona el envejecimiento y luego encontrar formas de ralentizarlo o incluso detenerlo. Veamos, pues, qué le ocurre a nuestro cuerpo cuando envejecemos.
9 características de la vejez
El envejecimiento es un proceso progresivo muy complejo que lleva a un organismo (en nuestro caso a una persona) a un deterioro de sus funciones y aumenta su vulnerabilidad a la muerte. De hecho, la edad encabeza la lista de factores de riesgo de afecciones como enfermedades cardíacas y cáncer,que son actualmente las principales causas de muerte a nivel mundial mundo
En las últimas décadas, la investigación sobre el envejecimiento ha experimentado un avance sin precedentes, especialmente con el descubrimiento de que el envejecimiento está controlado, al menos en cierta medida, por vías genéticas y procesos bioquímicos. Diferentes investigaciones han esbozado 9 rasgos distintivos que representan denominadores comunes del envejecimiento en diferentes organismos. Su relación está interconectada y el objetivo de la futura tecnología médica será comprender estas conexiones y abordar todos los diferentes aspectos del envejecimiento.
Inestabilidad genómica
Cada una de las células que componen nuestro cuerpo (y tenemos miles de millones de ellas) contiene un conjunto completo de instrucciones que, por sí solo, podría reconstruirnos desde cero. Este conjunto de instrucciones se llama genoma y consiste en secuencias de nucleótidos de ADN. Entre otras cosas, nuestro genoma contiene las instrucciones para la creación de proteínas, que son esenciales para el buen funcionamiento de nuestras células.
Normalmente, nuestras células somáticas se dividen en dos células genéticamente idénticas: el material genético se replica y los posibles errores o daños se reparan. Como el proceso no es perfecto, pueden producirse mutaciones durante la división celular. Afortunadamente, nuestro cuerpo dispone de mecanismos intrínsecos de reparación del ADN que pueden arreglar la mayoría de estos errores y otros daños del ADN debidos a factores genotóxicos externos (como, por citar uno, la radiación ultravioleta del sol).
Ahora bien, estas mutaciones se producen a lo largo de nuestra vida. Pero el problema es que, a medida que envejecemos, nuestros mecanismos de reparación se debilitan y ya no son capaces de reparar las mutaciones de forma eficiente. La inestabilidad genómica es el término que utilizamos cuando hay una mayor tendencia a las alteraciones del genoma durante la división celular. El genoma mutado puede producir proteínas rotas. El resultado son células disfuncionales que se acumulan a lo largo de los años.
Aunque una sola célula defectuosa no es problemática, cuando hay muchas dentro del mismo tejido, pueden comprometer la funcionalidad de este. Dicho esto, si pudiéramos encontrar una manera de evitar que nuestros mecanismos de reparación del ADN se debiliten con la edad o si pudiéramos apoyar su trabajo crucial con medicamentos específicos, podríamos encontrar una manera de abordar la inestabilidad del genoma.
Desgaste de los telómeros
¿Oíste hablar alguna vez de los telómeros? Los telómeros son partes desechables del ADN que no contienen ninguna información genética útil. Se sitúan al final de los cromosomas (ADN que se encuentra en el núcleo de cada una de nuestras células).
El papel de los telómeros en la replicación celular es crucial. De hecho, cada vez que una célula se replica, una pequeña parte de los bordes de las cadenas de ADN, los telómeros, se pierde en el proceso. Si los telómeros no existieran, la parte principal del cromosoma se acortaría y los genes esenciales para la vida se perderían. Desgaste de los telómeros es el nombre utilizado para el acortamiento de los telómeros después de cada división celular.
Como después de cada replicación se pierden trozos de telómeros, los nuevos cromosomas tendrán telómeros cada vez más cortos. Al final, el ADN quedará desprotegido y las células ya no podrán duplicarse. Cuando una célula ya no puede replicarse, se vuelve senescente o se suicida. Debido al desgaste de los telómeros, con el paso de los años nuestro cuerpo se vuelve incapaz de crear nuevas células y de luchar contra las enfermedades.
Sin embargo, podría haber soluciones para el desgaste de los telómeros.
- En primer lugar, nuestras células madre (células que no tienen una función especializada) producen una enzima llamada telomerasa que reconstruye los trozos de telómeros perdidos en el proceso de división celular. Las células especializadas no son capaces de producir esta útil enzima por sí mismas, pero podríamos activarlas mediante una terapia de telomerasa. Una empresa que trabaja en ello es Telocyte: mediante la telomerasa, están reconstruyendo los telómeros de las células cerebrales que se volvieron disfuncionales a causa del Alzheimer.
- En segundo lugar, las células cancerosas pueden reconstruir sus telómeros indefinidamente. No sabemos exactamente cómo lo hacen, pero si pudiéramos entender el mecanismo, podríamos reproducirlo en nuestras propias células.
Alteraciones epigenéticas
Como vimos anteriormente, todas las células de nuestro cuerpo, independientemente de su función, contienen el mismo genoma. Sin embargo, estas células tienen diferentes roles y realizan diferentes funciones (por ejemplo, células cerebrales y células musculares). ¿Cómo es esto posible?
La respuesta se encuentra en los llamados cambios epigenéticos. Se trata de cambios reversibles (causados por compuestos químicos) que activan y desactivan algunas partes de nuestro ADN,sin cambiar la secuencia del código genético. Aunque todas las células tienen el mismo genoma, las células especializadas tienen epigenomas diferentes que influyen en la producción de proteínas específicas, definiendo la función de las células. Los cambios epigenéticos se producen normalmente en el cuerpo humano. Por ejemplo, nacemos con un elevado número de células madre, que se especializan en diferentes tejidos activando o no los genes contenidos en las cadenas de ADN.
A lo largo de los años, varios factores externos, como los nutrientes, la contaminación, los tóxicos (el humo), el estrés y la inflamación pueden desencadenar alteraciones epigenómicas. Genes que deberían estar inactivos se activan y viceversa, creando células que funcionan mal.
Por suerte, puede haber una forma de eliminar las alteraciones epigenéticas y devolver el genoma a su estado original. En 2016, científicos del Instituto Salk lograron restablecer el epigenoma de ratones exponiéndolos a un cóctel de sustancias químicas llamadas factores Yamanaka.Este procedimiento puede convertir células especializadas en células madre no especializadas, restableciendo su epigenoma. ¿Podríamos utilizar un procedimiento similar para rejuvenecer las células humanas?
Pérdida de la proteostasis
Las proteínas permiten a nuestras células hacer todo, desde percibir el entorno, digerir los alimentos, contraer un músculo, enviar señales eléctricas, etc.
Lo que definimos como pérdida de proteostasis es la acumulación, a lo largo de los años, de proteínas dañadas, tanto dentro como fuera de nuestras células. Los mecanismos de reparación de nuestro cuerpo no pueden hacer mucho para arreglar estas proteínas dañadas y su acumulación puede conducirnos a varias enfermedades: Alzheimer, Parkinson, trastornos metabólicos e insuficiencia cardíaca.
¿Cómo podemos solucionar este problema? Hay tres enfoques:
- Frenar la acumulación de proteínas dañadas.
- Contrarrestar sus efectos negativos
- Destruir o eliminar estas proteínas.
Existen varios estudios para cada uno de estos enfoques. Un ejemplo exitoso del último enfoque se aplicó para tratar el Alzehimer en el reciente estudio de Grifols sobre el Control Del Alzheimer Mediante La Sustitución De Albúmina ("AMBAR").En este estudio, los investigadores extrajeron sangre del cuerpo de los pacientes y la limpiaron de residuos y de una de las proteínas dañadas (beta amiloide) que causa la enfermedad. Una vez reinyectada, la sangre limpia drenó esta proteína dañina del cerebro, frenando el progreso de la enfermedad en un 50%. Aunque esta técnica no es una solución definitiva, demuestra que los procedimientos médicos y los fármacos pueden ayudar a atajar la pérdida de proteostasis.
Detección desregulada de nutrientes
Para funcionar, todas las células de nuestro cuerpo necesitan los nutrientes que se absorben de los alimentos que ingerimos. Nuestras células tienen mecanismos específicos que les permiten detectar cuándo los nutrientes son abundantes (y las células aceleran el crecimiento y el metabolismo) y cuándo son escasos (y por tanto es el momento de reducir la velocidad).
Estos mecanismos también ayudan a mantener el nivel de nutrientes en nuestro torrente sanguíneo dentro de un rango saludable. Por ejemplo, las células del páncreas responden al aumento de los niveles de azúcar en sangre liberando la hormona insulina, que indica a las células que deben absorber el azúcar de nuestro torrente sanguíneo. Si no lo hicieran, la elevada cantidad de azúcar dañaría varios órganos. Cuando envejecemos, estos mecanismos de detección empiezan a funcionar mal (convirtiéndose en las causas subyacentes de la obesidad relacionada con la edad, la diabetes de tipo 2 y las enfermedades metabólicas).
Si pudiéramos entender mejor nuestro mecanismo de detección de nutrientes, posiblemente podríamos alargar nuestra vida y nuestra esperanza de vida. De hecho, la actividad de nuestras células podría regularse con fármacos específicos, de modo que la tasa metabólica disminuyera y con ella la cantidad de daño acumulado a lo largo de los años.
Disfunción mitocondrial
Una vez que los nutrientes entran en nuestras células, unos pequeños orgánulos llamados mitocondrias los convierten en energía que las células pueden utilizar para funcionar y sobrevivir. Esta energía se llama trifosfato de adenosina ATP y, por esta razón, las mitocondrias se consideran las "centrales eléctricas" de las células. Las mitocondrias tienen su propio ADN, diferente del que contiene el núcleo, que les ayuda a crear las proteínas que necesitan para su función específica.
La disfunción mitocondrial puede estar causada por varios factores. Si se altera la estructura de la membrana de las mitocondrias, si se rompen las proteínas situadas en la misma membrana o si se daña el ADN mitocondrial, las mitocondrias no podrán producir normalmente la energía (ATP) necesaria para el funcionamiento de las células. Cuando la función mitocondrial disminuye, las células y órganos enteros pueden deteriorarse también(lo que provoca enfermedades como la diabetes, la sordera, la ceguera y disfunciones neuronales como el Alzheimer y el Parkinson).
Ahora bien, nuestro cuerpo tiene mecanismos intrínsecos de reparación. Por desgracia, estos mecanismos no suelen ser muy eficaces para reparar las mitocondrias dañadas. Como en el caso de todas las características del envejecimiento, se están llevando a cabo diversos estudios para encontrar posibles soluciones que nos permitan alargar nuestra vida. Un fármaco para la disfunción mitocondrial, que actualmente se encuentra en las primeras fases de prueba en humanos, es el J147.El objetivo de este fármaco es optimizar la producción de energía de las mitocondrias para que, aunque se reduzca, siga siendo suficiente para el funcionamiento celular
Senescencia celular
A medida que envejecemos, nuestras células envejecen con nosotros. De hecho, después de unas 50 réplicas, nuestras células empiezan a descomponerse y a perder su función. Además, hay varios factores que inducen al estrés y que pueden provocar la senescencia celular: Daños en el ADN, alteraciones epigenéticas, el humo y los rayos ultravioleta del sol.
Cuando los telómeros se agotan, las células son incapaces de dividirse y esperan a que los mecanismos de reparación los arreglen. Cuando estos mecanismos no pueden hacerlo (lo que ocurre más a menudo con la edad), las células mueren o se vuelven senescentes.
Cuando somos jóvenes, las células senescentes nos ayudan a reparar los tejidos, a regenerar las heridas y a protegernos del cáncer. Pero, a medida que se acumulan con los años, empiezan a dañar a las células vecinas. De hecho, las células senescentes producen sustancias químicas que pueden causar inflamación, interferir en el crecimiento celular y activar y desactivar genes en el ADN de otras células.
¿Existe un modo de destruir las células senescentes sin dañar las sanas? En los últimos años, los científicos han desarrollado varios fármacos que destruyen las células, llamados senolíticos. Aunque la mayoría de estos fármacos se encuentran todavía en sus primeras fases, podemos ser optimistas sobre el hecho de que están a punto de encontrarse algunos remedios para la senescencia celular.
Agotamiento de las células madre
Nuestro cuerpo necesita continuamente nuevas células. Para satisfacer esta necesidad, nuestras células se dividen varias veces en copias idénticas. Como hemos dicho, estas divisiones son limitadas en las células especializadas debido al desgaste de los telómeros. En las células madre, la posibilidad de replicación es casi infinita, gracias a la enzima telomerasa, que repone los telómeros.
Por desgracia, varias características del envejecimiento afectan a la disponibilidad y la actividad de las células madre, produciendo el fenómeno que llamamos agotamiento de las células madre. Por ejemplo, la acumulación de daños en el ADN puede hacer que las células madre de la sangre trabajen con menos eficacia. La disminución de las poblaciones de células madre puede dar lugar a varias enfermedades y afecciones como la fragilidad, la pérdida de masa muscular, la osteoporosis, la anemia y una función inmunitaria deficiente.
En la actualidad, existen varias terapias con células madre que, mediante la inyección de éstas, pueden prevenir la aparición de la enfermedad e incluso ayudar a la creación de nuevos tejidos en los órganos enfermos.
Alteración de la comunicación intercelular
Ahora llegamos a la última característica del envejecimiento. Los órganos, tejidos y sistemas que componen el cuerpo humano están interrelacionados y su funcionamiento influye y depende de estas conexiones. Para comunicarse y trabajar entre sí, las células utilizan una red de señales químicas de la que aún sabemos muy poco.
La alteración de la comunicación intercelular explica los cambios en el sistema de comunicación. El primer signo de esta alteración de la comunicación puede verse en la inflamación crónica causada por el envejecimiento (o inflammaging), que puede contribuir al desarrollo de la obesidad y la diabetes de tipo 2. Además, la inflamación crónica puede influir negativamente en la actividad de las células madre e inhibir el sistema inmunitario.
Para agravar el problema, las células senescentes también producen sustancias químicas que aumentan la inflamación. Dado que el problema está estrictamente relacionado, encontrar una solución para la senescencia celular también mejoraría la situación de la inflamación crónica
Conclusión
El proceso de envejecimiento consta de muchos procesos interconectados. Aunque podría parecer que esta complejidad es un rasgo negativo para entender cómo funciona el envejecimiento, también puede utilizarse en nuestro beneficio. De hecho, encontrar soluciones para uno de estos rasgos distintivos afectaría positivamente a los demás.
La tecnología médica está haciendo enormes progresos en el descubrimiento de soluciones para el envejecimiento. Estas soluciones pueden permitirnos vivir mucho más tiempo en el futuro.
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