Los primeros eventos en el envejecimiento celular revelan cómo el estilo de vida y la dieta afectan la vida útil

Al experimentar con levadura, dos científicos en EE. UU. Identificaron por primera vez eventos clave que ocurren temprano en el proceso de envejecimiento de las células que pueden explicar cómo los genes y factores ambientales como el estilo de vida y la dieta interactúan para influir en la vida, el envejecimiento y la edad. enfermedades relacionadas como el cáncer.
Se sorprendieron al encontrar un mecanismo que las células usan para almacenar nutrientes puede ser significativo.
Daniel Gottschling y Adam Hughes del Centro de Investigación del Cáncer Fred Hutchinson en Seattle, Washington, escriben sobre sus hallazgos en la edición en línea del 21 de noviembre Naturaleza.
Gottschling, quien es miembro de la División de Ciencias Básicas del Centro Hutchinson, explica en una declaración por qué los hallazgos son importantes:
"Ha habido mucho en la literatura científica y en los medios generales últimamente sobre cómo lo que comes afecta el proceso de envejecimiento, pero ha sido increíblemente confuso".
"Ahora tenemos un nuevo paradigma para entender cómo la genética y el medioambiente interactúan para influir en la vida, el envejecimiento y las enfermedades relacionadas con la edad. Eso es lo que realmente me entusiasma", agrega.

Mitocondrias y envejecimiento

Gottschling y Hughes, un becario postdoctoral en su laboratorio, se propusieron descubrir cómo se produce el daño relacionado con la edad en las mitocondrias, las pequeñas plantas de energía dentro de las células que les suministran unidades de energía.
Como Gottschling, quien también es profesor afiliado en el Departamento de Ciencias del Genoma de la Universidad de Washington, explica:
"Normalmente, las mitocondrias son tubos hermosos y largos, pero a medida que las células envejecen, las mitocondrias se fragmentan y se vuelven gruesas".
"Los cambios en la forma observados en las células de levadura envejecidas también se observan en ciertas células humanas, como las neuronas y las células pancreáticas, y esos cambios se han asociado con una serie de enfermedades relacionadas con la edad en los humanos", agrega.

La baja acidez de las vacuolas afecta las mitocondrias

La razón por la cual las mitocondrias se deforman y dejan de funcionar tan bien hasta ahora ha sido un misterio, pero Gottschling y Hughes descubrieron que ciertos cambios dentro de las vacuolas pueden ser responsables.
Las vacuolas son pequeñas bolsas dentro de las células de la levadura, las plantas y otros organismos, que ayudan a descomponer las proteínas y almacenan bloques de construcción o nutrientes moleculares para la célula. El equivalente de la vacuola en las células humanas es el lisosoma.

Una característica específica de las vacuolas que parece ser crítica para el envejecimiento y el funcionamiento de las mitocondrias es la acidez.
Los investigadores descubrieron que las vacuolas se vuelven menos ácidas bastante temprano en la vida de una célula de levadura. Y cuando disminuye la acidez, detiene las vacuolas para almacenar ciertos nutrientes. Esto interrumpe el suministro de energía a las mitocondrias, que a su vez comienzan a degradarse.
Hughes probó este efecto: cuando detuvo las vacuolas para que no se volvieran menos ácidas, las mitocondrias no se deformaron y las células de levadura vivieron más tiempo.
"Nos sorprendió saber que era la función de almacenamiento, no la degradación de las proteínas, la que parece causar disfunción mitocondrial en el envejecimiento de las células de levadura". dice Hughes.

La restricción calórica aumenta la acidez de la vacuola

Este sorprendente descubrimiento llevó a los investigadores a investigar el efecto de la restricción de calorías, que se sabe prolonga la vida útil de levaduras, gusanos, moscas y mamíferos.
Descubrieron que la restricción calórica, o la limitación de las materias primas que necesitan las células, parece retrasar el envejecimiento, al menos en parte, al aumentar la acidez de la vacuola.
Hughes dice que ahora tienen alguna evidencia inicial basada en la levadura, de cómo la restricción calórica parece extender la esperanza de vida, esperan traducirla a los seres humanos y otros organismos superiores.
Aunque los organismos son muy diferentes, en términos de la biología fundamental de sus células, como la forma en que consumen, almacenan y utilizan los nutrientes, la levadura y los seres humanos son notablemente similares.

Implicaciones y Siguiente Paso

Especulando sobre sus hallazgos, Gottschling y Hughes proponen que el efecto de reducir la acidez en las vacuolas disminuye su capacidad de almacenar nutrientes y metabolitos (subproductos de la descomposición de proteínas), por lo que se acumulan dentro de la célula de levadura e inundan las mitocondrias.
Sugieren que esto hace que las mitocondrias usen más y más de su energía para absorber el excedente: efectivamente "queman" sus motores. Finalmente, les queda suficiente poder para incorporar las proteínas que necesitan para mantener su forma y hacer su trabajo.
Los investigadores ahora están buscando probar esta idea, y también quieren descubrir qué desencadena la caída en la acidez de la vacuola en primer lugar. Este último punto es particularmente interesante porque aunque la acidez disminuye en las células madre de levadura a medida que envejecen, es normal nuevamente en las células hijas recién nacidas, sin importar la antigüedad de las células madre.
Las subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud, la Fundación Helen Hay Whitney, la Universidad de Washington, la Fundación Glenn para la Investigación Médica, así como el apoyo preliminar del Fondo de Innovación Hartwell del Centro Hutchinson, ayudaron a pagar el estudio.
Escrito por Catharine Paddock PhD