Este artículo se publica en colaboración con ETH Zurich.
Impulsada por la búsqueda de la juventud eterna, la humanidad ha pasado siglos obsesionada con la cuestión de cómo envejecemos exactamente. Con los avances de los métodos de genética molecular de las últimas décadas, la búsqueda de los genes implicados en el proceso de envejecimiento se ha acelerado notablemente.
Hasta ahora, esto se limitaba sobre todo a los genes de organismos modelo concretos, como el nematodo C. elegans , en el que se comprobó que alrededor del uno por ciento de sus genes podría influir en la esperanza de vida. Sin embargo, los investigadores han supuesto durante mucho tiempo que estos genes surgieron en el curso de la evolución y que están presentes en todos los seres vivos cuyas células conservan un núcleo, desde la levadura hasta los humanos.
Análisis de 40.000 genes
Investigadores de ETH Zurich y del consorcio JenAge de Jena han analizado ahora sistemáticamente los genomas de tres organismos diferentes en busca de genes asociados al proceso de envejecimiento que están presentes en las tres especies y que, por tanto, derivan de los genes de un antepasado común. Aunque se encuentran en organismos distintos, estos llamados genes ortólogos están estrechamente relacionados entre sí y también se encuentran en los humanos.
Para detectar estos genes, los investigadores examinaron alrededor de 40.000 genes del nematodo C. elegans, del pez cebra y del ratón. Mediante este cribado, los científicos querían determinar qué genes se regulan de manera idéntica en los tres organismos en cada etapa comparable del envejecimiento —joven, adulta y vieja—; es decir, si se regulan al alza o a la baja durante el envejecimiento.
Como medida de la actividad génica, los investigadores midieron la cantidad de moléculas de ARN mensajero (ARNm) presentes en las células de estos animales. El ARNm es la transcripción de un gen y el plano de una proteína. Cuando hay muchas copias de un ARNm de un gen específico, este es muy activo y el gen está regulado al alza. Por el contrario, un menor número de copias de ARNm se considera un signo de baja actividad, explica el profesor Michael Ristow, autor coordinador del estudio publicado recientemente y profesor de Metabolismo Energético en ETH Zurich.
A partir de este volumen de información, los investigadores utilizaron modelos estadísticos para establecer una intersección de genes que se regulaban de la misma manera en los gusanos, los peces y los ratones. Esto demostró que los tres organismos solo tienen en común 30 genes que influyen de forma significativa en el proceso de envejecimiento.
Reducir la actividad génica, vivir más
Mediante experimentos en los que se bloquearon selectivamente los ARNm de los genes correspondientes, los investigadores determinaron su efecto en el proceso de envejecimiento de los nematodos. Con una docena de estos genes, al bloquearlos, la esperanza de vida se prolongó en al menos un cinco por ciento.
Uno de estos genes resultó ser especialmente influyente: el gen bcat-1 . “Cuando bloqueamos el efecto de este gen, la esperanza de vida media del nematodo aumentó significativamente hasta un 25 por ciento”, afirma Ristow.
Los investigadores también lograron explicar cómo funciona este gen: el gen bcat-1 codifica la enzima del mismo nombre, que degrada los llamados aminoácidos de cadena ramificada. Presentes de forma natural en los componentes proteicos de los alimentos, entre ellos se encuentran los aminoácidos L-leucina, L-isoleucina y L-valina.
Cuando los investigadores inhibieron la actividad génica de bcat-1, los aminoácidos de cadena ramificada se acumularon en el tejido, lo que desencadenó una cascada de señalización molecular que aumentó la longevidad de los nematodos. Además, se prolongó el periodo durante el cual los gusanos se mantuvieron sanos. Como medida de vitalidad, los investigadores midieron la acumulación de pigmentos asociados al envejecimiento, la velocidad a la que se desplazaban las criaturas y la frecuencia con la que los nematodos se reproducían con éxito. Todos estos parámetros mejoraron cuando los científicos inhibieron la actividad del gen bcat-1 .
Los científicos también lograron un efecto prolongador de la vida cuando mezclaron los tres aminoácidos de cadena ramificada en la comida de los nematodos. Sin embargo, el efecto fue, por lo general, menos pronunciado, porque el gen bcat-1 seguía activo, lo que significa que los aminoácidos continuaban degradándose y sus efectos prolongadores de la vida no podían desarrollarse con la misma eficacia.
Mecanismo conservado
Ristow no tiene ninguna duda de que el mismo mecanismo se produce en los humanos. “Solo buscamos los genes que se han conservado en la evolución y que, por tanto, existen en todos los organismos, incluidos los humanos”, afirma.
En el estudio actual, él y sus colegas de Jena del Leibniz Institute on Aging, del Leibniz Institute for Natural Product Research and Infection Biology, del Hospital Universitario de Jena y de la Universidad Friedrich Schiller decidieron deliberadamente no estudiar el impacto en los humanos. Pero ya se está planeando un estudio de seguimiento. “Sin embargo, no podemos medir la esperanza de vida de los humanos por razones obvias”, afirma el profesor de ETH. En su lugar, los investigadores planean incluir en su estudio diversos parámetros de salud, como los niveles de colesterol o de azúcar en sangre, para obtener indicadores sobre el estado de salud de sus sujetos.
Los costes sanitarios podrían reducirse drásticamente
Ristow afirma que los aminoácidos de cadena ramificada ya se utilizan para tratar el daño hepático y que también se añaden a los productos de nutrición deportiva. “Sin embargo, el objetivo no es que las personas vivan aún más, sino que se mantengan sanas durante más tiempo”, afirma el internista. El estudio aportará indicadores importantes sobre cómo podría influirse en el proceso de envejecimiento y cómo podrían prevenirse enfermedades relacionadas con la edad, como la diabetes o la hipertensión arterial. Ante una demografía desfavorable y un aumento constante de la esperanza de vida, es importante prolongar la fase de vida saludable y no alcanzar una edad aún mayor caracterizada por enfermedades crónicas, argumentan los investigadores. Con este tipo de medidas preventivas, una persona mayor podría mejorar notablemente su calidad de vida y, al mismo tiempo, reducir sus costes sanitarios en más de la mitad.
Referencia
Mansfeld J, et al. Branched-chain amino acid catabolism is a conserved regulator of physiological ageing. Nature Comm., publicado en línea el 1 de diciembre de 2015; DOI 10.1038/ncomms10043
La publicación no implica el respaldo de los puntos de vista del Foro Económico Mundial.
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Autor: Peter Rüegg estudió Biología en ETH Zurich, con especialización en Ecología, Fitogeografía y Biosistemática, y actualmente trabaja en el equipo de Noticias y Relaciones con los Medios de ETH.
Imagen: Un hombre mayor de pie. REUTERS/Ricardo Moraes.
