Un proceso celular oculto podría impulsar el envejecimiento y las enfermedades

Con el avance de la medicina y la salud pública, las personas viven más que nunca, pero esos años adicionales a menudo se ven afectados por problemas de salud. El envejecimiento, aunque inevitable, incrementa el riesgo de numerosas enfermedades crónicas, como el cáncer, la diabetes y el Alzheimer.

El equipo liderado por Kris Burkewitz, profesor asistente de biología celular y del desarrollo, se centró en entender por qué el envejecimiento suele estar asociado con enfermedades. Su objetivo es investigar si es posible desacoplar el proceso biológico del envejecimiento del desarrollo de enfermedades, para así ayudar a las personas a mantener una mejor salud en la vejez.

En un estudio reciente publicado en Nature Cell Biology, Burkewitz y su equipo identificaron un nuevo mecanismo por el cual las células responden al envejecimiento. Los investigadores descubrieron que las células remodelan activamente el retículo endoplásmico (ER), una de las estructuras más grandes y complejas dentro de la célula. Este proceso no es estático; el ER experimenta una remodelación controlada a medida que los organismos envejecen.

El equipo identificó que esta remodelación ocurre a través de un proceso llamado ER-fagia. Durante la ER-fagia, las células descomponen selectivamente regiones específicas del ER. Reconocer la ER-fagia como parte del proceso de envejecimiento sugiere que podría convertirse en un objetivo para fármacos destinados a tratar condiciones relacionadas con la edad, incluyendo trastornos neurodegenerativos y enfermedades metabólicas.

Burkewitz destacó que, a diferencia de estudios previos que documentaron cómo los niveles de diferentes maquinarias celulares cambian con la edad, su investigación se centra en cómo el envejecimiento afecta la forma en que las células organizan estas maquinarias dentro de sus complejas arquitecturas internas.

La función celular depende no solo de las herramientas moleculares que posee, sino también de cómo están dispuestas. Burkewitz comparó la célula con una fábrica que produce productos complejos. La eficiencia no solo depende de tener todas las máquinas necesarias, sino también de su disposición en el espacio. Si la organización se rompe, la producción se vuelve ineficiente.

El ER juega un papel central en esta organización celular. Forma una extensa red de láminas y tubos que ayuda a producir proteínas y lípidos, actuando además como un marco estructural para el resto de la célula. Sin embargo, hasta ahora, se había comprendido poco sobre cómo cambia la estructura del ER a medida que los animales envejecen.

Para observar los cambios en el ER a lo largo del tiempo, el equipo de investigación utilizó herramientas genéticas avanzadas y microscopía electrónica y de luz. Estudiaron gusanos Caenorhabditis elegans, un modelo bien establecido para la investigación sobre el envejecimiento. Estos gusanos son transparentes y tienen una vida corta, lo que permite a los científicos observar directamente los cambios celulares en organismos intactos a medida que envejecen.

Los investigadores hallaron que las células envejecidas reducen significativamente la cantidad de ER "rugoso", asociado con la producción de proteínas, mientras que la forma tubular del ER, relacionada con la producción de lípidos, disminuye solo ligeramente. Este patrón se alinea con características bien conocidas del envejecimiento, como la disminución de la capacidad para mantener proteínas saludables y cambios metabólicos que contribuyen a la acumulación de grasa en nuevos tejidos.

El estudio también demostró que la ER-fagia juega un papel activo en la remodelación del ER durante el envejecimiento. Importante es que la ER-fagia se asoció con la longevidad, sugiriendo que contribuye directamente a un envejecimiento más saludable en lugar de ser simplemente un reflejo del deterioro celular.

El laboratorio de Burkewitz planea continuar examinando cómo las diferentes estructuras del ER influyen en el metabolismo tanto a nivel celular como en el organismo completo. Dado que el ER ayuda a organizar muchos otros componentes dentro de la célula, entender cómo su remodelación afecta el paisaje celular más amplio será un paso clave. Burkewitz concluyó que los cambios en el ER ocurren relativamente temprano en el proceso de envejecimiento, lo que podría ser uno de los desencadenantes de lo que vendrá después: disfunción y enfermedad.

Si los investigadores pueden identificar exactamente qué inicia estos cambios tempranos en el ER, podrían prevenir la cascada de eventos que lleva a enfermedades relacionadas con la edad.

La investigación fue realizada en colaboración con los laboratorios de Jason MacGurn, Andrew Folkmann, Rafael Arrojo e Drigo, y Lauren Jackson de la Universidad de Vanderbilt, así como colaboradores de la Universidad de Michigan y la Universidad de California, San Diego. Este trabajo recibió apoyo de fondos del Instituto Nacional sobre el Envejecimiento, el Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales, y la Fundación Glenn para la Investigación Médica.

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