El envejecimiento es un proceso biológico que nadie puede evitar. Lo ideal sería que envejeciera y fuera un momento para relajarse y disfrutar de los frutos del trabajo. Sin embargo, el envejecimiento también tiene un lado oscuro, que suele estar vinculado a las enfermedades.
Cada segundo, las células realizan miles de millones de reacciones bioquímicas que alimentan funciones esenciales para la vida, formando una red metabólica altamente interconectada. Esta red permite que las células crezcan, proliferen y se reparen a sí mismas, y su alteración puede impulsar el proceso de envejecimiento.
Soy bioquímica y aquí te explico por qué enfermamos al envejecer y cómo podríamos evitarlo
Pero ¿el envejecimiento provoca un deterioro metabólico o la alteración metabólica acelera el envejecimiento? ¿O ambas cosas?
Para abordar esta cuestión del huevo y la gallina, primero hay que entender cómo se descomponen los procesos metabólicos durante el envejecimiento y la enfermedad. Soy científica e investigadora, 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 una vida más vibrante.
Relación entre el metabolismo y el envejecimiento
El envejecimiento es el factor de riesgo más importante para muchas de las enfermedades más comunes de la sociedad , entre ellas la diabetes, el cáncer, las enfermedades cardiovasculares y los trastornos neurodegenerativos. Un factor clave detrás de la aparición de estos problemas de salud es la alteración de la homeostasis o equilibrio celular y metabólico.
La alteración de la homeostasis desestabiliza el entorno interno del cuerpo, lo que conduce a desequilibrios que pueden desencadenar una cascada de problemas de salud, incluidos trastornos metabólicos, enfermedades crónicas y funciones celulares deterioradas que contribuyen al envejecimiento y otras afecciones graves.
El metabolismo alterado está relacionado con muchas características del envejecimiento celular, como el acortamiento de los telómeros , que es un daño a los extremos protectores de los cromosomas, y la inestabilidad genómica , la tendencia a formar mutaciones genéticas.
Un metabolismo disfuncional también está relacionado con el mal funcionamiento de las mitocondrias, la senescencia celular (o cuando las células dejan de dividirse), desequilibrios en los microbios intestinales y una capacidad reducida de las células para detectar y responder a diferentes nutrientes .
Los trastornos neurológicos, como la enfermedad de Alzheimer, son ejemplos claros de afecciones relacionadas con la edad que tienen un fuerte vínculo entre el metabolismo desregulado y el deterioro funcional.
Por ejemplo, mi equipo de investigación descubrió anteriormente que en ratones que envejecen, 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 ve agravada por la dependencia de estas células envejecidas de la glucosa como su principal fuente de combustible.
Sin embargo, la inhibición experimental de esta proteína en las células de la médula ósea de ratones envejecidos revitaliza la capacidad de las células para producir energía, reduce la inflamación y mejora la plasticidad de una zona del cerebro relacionada con la memoria. Este hallazgo sugiere que parte del envejecimiento cognitivo podría revertirse reprogramando el metabolismo de la glucosa de las células de la médula ósea para restablecer las funciones inmunológicas.
Reutilización de medicamentos para tratar el alzhéimer
En nuestra investigación publicada recientemente, mi equipo y yo descubrimos una nueva conexión entre el metabolismo alterado de la glucosa y las enfermedades neurodegenerativas. Esto nos llevó a identificar un fármaco diseñado originalmente para el cáncer que podría utilizarse para tratar el Alzheimer.
Nos centramos en una enzima llamada IDO1 que desempeña un papel fundamental en el primer paso de la descomposición del aminoácido triptófano. Esta vía produce un compuesto clave llamado quinurenina, que alimenta vías de energía adicionales y respuestas inflamatorias. Sin embargo, el exceso de quinurenina puede tener efectos perjudiciales , incluido el aumento del riesgo de desarrollar alzhéimer.
Descubrimos que la inhibición de IDO1 puede recuperar la memoria y la función cerebral en una variedad de modelos preclínicos, incluidos cultivos celulares y ratones. Para entender por qué, analizamos el metabolismo de las células cerebrales.
El cerebro es uno de los tejidos más dependientes de la glucosa en el cuerpo. La incapacidad de utilizar adecuadamente la glucosa para alimentar procesos cerebrales críticos puede provocar un deterioro metabólico y cognitivo.
Los 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 variedad de modelos de laboratorio, incluidos 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 reutilizar estos inhibidores podría ser beneficioso en varios trastornos neurodegenerativos.
Promoviendo un envejecimiento cognitivo más saludable
Los efectos de los trastornos neurológicos y del deterioro metabólico pesan mucho sobre las personas, las familias y la economía.
Si bien muchos científicos se han centrado en abordar los efectos posteriores de estas enfermedades, como controlar los síntomas y ralentizar la progresión, tratarlas de forma temprana puede mejorar la cognición con el envejecimiento.
Nuestros hallazgos sugieren que abordar el metabolismo tiene el potencial no solo de ralentizar el deterioro neurológico, sino también de revertir la progresión de enfermedades neurodegenerativas como el alzhéimer, el párkinson y la demencia.
Descubrir nuevos conocimientos sobre la relación entre el estrés, el metabolismo y el envejecimiento puede allanar el camino hacia 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.
*Melanie R. McReynolds, profesor adjunto de bioquímica, Penn State
