Descubren la relación que une enfermedad y edad, clave para la eterna juventud

El envejecimiento es un proceso biológico que nadie puede evitar. Idealmente, envejecer debería ser un momento para relajarse y disfrutar de los frutos de tu trabajo. Sin embargo, el envejecimiento también tiene un lado oscuro, a menudo vinculado a enfermedades.

Cada segundo, tus células realizan miles de millones de reacciones bioquímicas que impulsan funciones esenciales para la vida, formando una red metabólica altamente interconectada. Esta red permite que las células crezcan, se reproduzcan y se reparen a sí mismas, y su interrupción puede impulsar el proceso de envejecimiento.

Pero, ¿el envejecimiento causa el declive metabólico, o la disrupción metabólica acelera el envejecimiento? ¿O ambas cosas?

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Jesús Díaz

Para abordar esta cuestión del huevo o la gallina, primero necesitas entender cómo los procesos metabólicos se descomponen durante el envejecimiento y la enfermedad. Soy científico e investigador, y mi laboratorio se centra en explorar la compleja relación entre el metabolismo, el estrés y el envejecimiento. En última instancia, esperamos que este trabajo proporcione estrategias para promover un envejecimiento más saludable y vidas más vibrantes.

Vínculo entre el metabolismo y el envejecimiento

El envejecimiento es el factor de riesgo más significativo para muchas de las enfermedades más comunes de la sociedad, incluyendo la diabetes, el cáncer, las enfermedades cardiovasculares y los trastornos neurodegenerativos. Un factor clave detrás del inicio de estos problemas de salud es la disrupción de la homeostasis celular y metabólica, o equilibrio.

La disrupción de la homeostasis desestabiliza el entorno interno del cuerpo, lo que lleva a desequilibrios que pueden desencadenar una cascada de problemas de salud, incluyendo trastornos metabólicos, enfermedades crónicas y funciones celulares deterioradas que contribuyen al envejecimiento y otras condiciones graves.

El metabolismo alterado está vinculado a muchos rasgos del envejecimiento celular, como el acortamiento de los telómeros, que es un daño en los extremos protectores de los cromosomas, y la inestabilidad genómica, la tendencia a formar mutaciones genéticas.

El metabolismo se puede dividir en dos procesos amplios: el anabolismo, o la construcción de moléculas, y el catabolismo, o la descomposición de moléculas.

Un metabolismo disfuncional también está vinculado a mitocondrias que no funcionan correctamente; a la senescencia celular, o cuando las células dejan de dividirse; a desequilibrios en los microbios intestinales; y a la disminución de la capacidad de las células para detectar y responder a diferentes nutrientes.

Los trastornos neurológicos, como la enfermedad de Alzheimer, son ejemplos principales de condiciones relacionadas con la edad que tienen una fuerte conexión entre el metabolismo desregulado y el deterioro funcional. Por ejemplo, mi equipo de investigación descubrió previamente que en ratones envejecidos, la capacidad de las células de la médula ósea para producir, almacenar y utilizar energía se ve suprimida debido al aumento de la actividad de una proteína que modula la inflamación. Este estado de deficiencia energética conduce a un aumento de la inflamación, que se agrava por la dependencia de estas células envejecidas en la glucosa como su principal fuente de combustible.

Inhibir experimentalmente esta proteína en las células de la médula ósea de ratones envejecidos, sin embargo, revitaliza la capacidad de las células para producir energía, reduce la inflamación y mejora la plasticidad de un área del cerebro involucrada en la memoria. Este hallazgo sugiere que algunos aspectos del envejecimiento cognitivo podrían revertirse al reprogramar el metabolismo de la glucosa de las células de la médula ósea para restaurar las funciones inmunitarias.

Reutilización de fármacos para tratar el Alzheimer

En nuestra investigación recién publicada, mi equipo y yo descubrimos una nueva conexión entre el metabolismo de la glucosa alterado y la enfermedad neurodegenerativa. Esto nos llevó a identificar un fármaco originalmente diseñado para el cáncer que podría utilizarse potencialmente para tratar el Alzheimer.

Nos centramos en una enzima llamada IDO1 que juega un papel crítico en el primer paso de la descomposición del aminoácido triptófano. Esta vía produce un compuesto clave llamado quinurenina, que impulsa otras vías energéticas y respuestas inflamatorias. Sin embargo, un exceso de quinurenina puede tener efectos perjudiciales, incluyendo el aumento del riesgo de desarrollar Alzheimer.

Descubrimos que inhibir IDO1 puede recuperar la memoria y la función cerebral en una gama de modelos preclínicos, incluyendo cultivos celulares y ratones. Para entender por qué, observamos el metabolismo de las células cerebrales. El cerebro es uno de los tejidos más dependientes de la glucosa en el cuerpo. La incapacidad para utilizar correctamente la glucosa para impulsar procesos cerebrales críticos puede conducir al declive metabólico y cognitivo.

Niveles elevados de IDO1 reducen el metabolismo de la glucosa al producir un exceso de quinurenina. Por lo tanto, los inhibidores de IDO1, diseñados originalmente para tratar cánceres como el melanoma, la leucemia y el cáncer de mama, podrían reutilizarse para reducir la quinurenina y mejorar la función cerebral.

Utilizando una gama de modelos de laboratorio, incluyendo ratones y células de pacientes con Alzheimer, también descubrimos que los inhibidores de IDO1 pueden restaurar el metabolismo de la glucosa en las células cerebrales. Además, pudimos restaurar el metabolismo de la glucosa en ratones con acumulación de amiloide y tau, proteínas anormales involucradas en muchos trastornos neurodegenerativos, al bloquear IDO1. Creemos que la reutilización de estos inhibidores podría ser beneficiosa en una variedad de trastornos neurodegenerativos.

Promoviendo un envejecimiento cognitivo más saludable

Los efectos de los trastornos neurológicos y el declive metabólico pesan mucho sobre los individuos, las familias y la economía.

Mientras muchos científicos se han centrado en atacar los efectos de estas enfermedades en etapas avanzadas, como el manejo de síntomas y la ralentización de la progresión, tratar estas enfermedades de manera más temprana puede mejorar la cognición con el envejecimiento. Nuestros hallazgos sugieren que apuntar al metabolismo tiene el potencial no solo de ralentizar el declive neurológico, sino también de revertir la progresión de enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer, el Parkinson y la demencia.

Descubrir nuevos conocimientos en la intersección del estrés, el metabolismo y el envejecimiento puede abrir camino a un envejecimiento más saludable. Más investigaciones pueden mejorar nuestra comprensión de cómo el metabolismo afecta las respuestas al estrés y el equilibrio celular a lo largo de la vida.

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Melanie R. McReynolds es Profesora Asistente de Bioquímica, Penn State. Puedes leer el artículo original en inglés aquí.

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation y traducido para Novaceno.