El cuerpo no es una máquina gastada
Muchas personas sienten un declive repentino de energía o resistencia física en algún momento al cumplir los treinta o los cuarenta años. Subir unos pocos tramos de escaleras empieza a causar fatiga, o aparecen los primeros indicadores anómalos en los análisis de rutina, y se tiende a achacar estos cambios al consumo físico y al mero desgaste de los órganos. Durante mucho tiempo se ha aceptado de forma generalizada la idea de que el cuerpo humano funciona como un vehículo viejo, cuyas piezas se averían de manera natural con el uso prolongado.
Sin embargo, un estudio publicado en la revista Science propone una explicación totalmente novedosa. Dirigido por Junyue Cao, director del Laboratorio de Genómica de Célula Única y Dinámica de Poblaciones en la Universidad Rockefeller, el equipo de investigación señala que el envejecimiento biológico consiste en la ejecución ordenada de un código molecular predeterminado, donde el declive funcional y la finitud de la vida están gobernados por un programa molecular estructurado.
De estudiante de secundaria en Hebei a explorar 21 millones de células
La motivación de Junyue Cao para descifrar el misterio del envejecimiento nació durante su etapa de educación secundaria en la provincia de Hebei, China. Al presenciar cómo sus abuelos se debilitaban progresivamente hasta fallecer, se sembró en su mente la chispa para investigar los mecanismos del envejecimiento. Más tarde ingresó en la Universidad de Pekín para continuar sus estudios superiores, adentrándose en la vanguardia de la genómica de célula única.
Para descubrir cómo funciona este programa de envejecimiento, el equipo diseñó un ambicioso experimento. Los investigadores rastrearon casi 50 ratones de distintas edades, cubriendo 14 órganos principales y 5 etapas de la vida. Estas 5 etapas abarcaban desde los 3 meses hasta los 23 meses de edad en los ratones, lo que equivale en seres humanos al periodo que va desde los 20 años (juventud), 30 años (plenitud adulta), 50 años (madurez), hasta los 60 y 75 años (ancianidad).
El equipo realizó la secuenciación de célula única en 21 millones de células, midiendo con precisión la actividad de expresión de 20.000 genes (gene expression, el proceso mediante el cual los genes se activan y dirigen la síntesis de proteínas) en cada célula. Un volumen de datos de 21 millones de células es gigantesco: equivale a inspeccionar los registros laborales detallados de cada habitante de una gran metrópolis. A partir de estos datos, los científicos identificaron 536 tipos celulares principales y 1.828 subtipos (subtipos con funciones especializadas dentro de una misma categoría celular).
Imagen: Junyue Cao, director del Laboratorio de Genómica de Célula Única y Dinámica de Poblaciones en la Universidad Rockefeller. Fuente: Quanta Magazine / Karen Dias
La cuarteta del envejecimiento y los cambios abruptos
Los datos del mapa celular revelaron un hecho sorprendente: de forma análoga al desarrollo embrionario, casi tres cuartas partes de los subtipos celulares se mantienen estables a lo largo de la vida, mientras que los cambios drásticos ocurren solo en una cuarta parte. El deterioro físico avanza en etapas estructuradas y no mediante un colapso caótico e inmediato.
En la primera etapa, correspondiente a ratones de 3 a 6 meses de edad (equivalente a humanos de 20 a principios de los 30 años), el cuerpo ya inicia silenciosamente el programa de envejecimiento. Durante este periodo, se pierden rápidamente ciertas poblaciones de células adiposas y musculares, a la vez que disminuyen dos tipos de células cerebrales inmaduras con capacidad regenerativa. Aunque el individuo aparenta estar en su máxima plenitud física, la cuenta atrás molecular ya ha comenzado.
Al entrar en la segunda etapa (correspondiente a humanos de 30 a 40 años), se produce un agotamiento drástico de las células de mantenimiento tisular. Los tenocitos (células de los tendones), las células musculares lisas del colon y los pericitos (células que envuelven los microvasos sanguíneos para mantener su estructura y transporte de nutrientes) disminuyen notablemente, lo que reduce la eficacia de autoreparación diaria de los órganos. Esta fase explica por qué muchas personas notan que las heridas tardan más en cicatrizar y los músculos tardan más en recuperarse pasados los treinta años.
En la tercera y cuarta etapa (correspondientes a humanos desde finales de los 40, 50 años en adelante), la característica clave del envejecimiento pasa del agotamiento celular a la expansión masiva de células específicas. Las células inmunitarias lideran la primera ola de expansión, seguida del cúmulo de células inmunitarias senescentes que provocan una inflamación crónica sistémica. Esta alteración de la estructura social celular conduce directamente al aumento pronunciado en la incidencia de enfermedades crónicas como cardiopatías, artritis y cáncer.
Los datos fisiológicos humanos confirman este patrón. El perfil proteico en sangre humana muestra dos cambios bruscos y escalonados —uno a mediados de los 40 años y otro a finales de los 50— que coinciden exactamente con las transiciones observadas en ratones. Junyue Cao compara estos cambios con la caída de las hojas en otoño: las hojas de los árboles no se caen de forma uniforme día a día, sino que se desprenden de manera concentrada en un periodo de dos semanas impulsadas por señales lumínicas. El envejecimiento en mamíferos también está guiado por señales internas específicas, mostrando cambios drásticos en forma de escalón en nodos fijos del desarrollo.
Imagen: Junyue Cao observando muestras celulares en el laboratorio. Fuente: Quanta Magazine / Karen Dias
Código predeterminado en interruptores moleculares
Si el envejecimiento fuera un mero desgaste físico aleatorio, las alteraciones genéticas dentro de las células deberían presentar una distribución caótica e impredecible. Sin embargo, al examinar el epigenoma (epigenome, el sistema de marcas moleculares adheridas al ADN que regula la activación genómica sin alterar la secuencia genética), los investigadores hallaron 280.000 regiones genómicas que se abren o cierran de forma repetible durante el envejecimiento.
En nodos de edad específicos, son siempre exactamente las mismas regiones genómicas las que se activan o se bloquean; el guion de control para el desmantelamiento sistémico ya ha sido escrito en las primeras etapas de la vida. Este mecanismo de conmutación precisa se repite de manera constante tanto en ratones como en humanos. El envejecimiento biológico es, en esencia, una reorganización programada de toda la sociedad celular.
Imagen: Investigadores analizando datos genómicos masivos de célula única mediante plataformas de computación. Fuente: Quanta Magazine / Karen Dias
La posibilidad de reescribir la cuenta atrás biológica
Confirmar que el envejecimiento es un programa molecular controlable aporta un enfoque terapéutico totalmente nuevo a la investigación antienvejecimiento. Dado que el envejecimiento está impulsado por códigos genéticos específicos y variaciones celulares, el ser humano podría remodelar la sociedad celular bloqueando o activando interruptores clave. El equipo de investigación ya ha seleccionado varios subtipos celulares raros especialmente vulnerables para intentar descifrar el código molecular que desencadena estos cambios.
Además, los investigadores descubrieron que la capacidad de mantenimiento y regeneración celular comienza a declinar de forma evidente antes de los 30 años. Si se desea frenar de forma eficaz los daños físicos derivados del envejecimiento, el momento de la intervención debe adelantarse significativamente, mucho antes de llegar a la mediana edad. El envejecimiento no es una oxidación irreversible de una máquina biológica. Si logramos descifrar y reprogramar este código molecular ordenado, mantener la juventud de la sociedad celular del cuerpo será una realidad.
Referencia:
- Quanta Magazine
