Los científicos del Instituto Allen han identificado tipos específicos de células en el cerebro de ratones que sufren cambios importantes a medida que envejecen, junto con un punto crítico específico donde ocurren muchos de esos cambios. Los descubrimientos, publicados en la revista Nature , podrían allanar el camino para futuras terapias para ralentizar o controlar el proceso de envejecimiento en el cerebro.
por el Instituto Allen de Ciencias del Cerebro
Los científicos descubrieron docenas de tipos específicos de células, en su mayoría células gliales , conocidas como células de soporte cerebral, que experimentaron cambios significativos en la expresión genética con la edad. Entre las más afectadas se encontraban la microglia y los macrófagos asociados a los bordes, los oligodendrocitos, los tanicitos y las células ependimarias.
Descubrieron que en los cerebros envejecidos, los genes asociados con la inflamación aumentaban su actividad mientras que aquellos relacionados con la estructura y función neuronal disminuían.
También descubrieron un punto crítico específico que combinaba la disminución de la función neuronal y el aumento de la inflamación en el hipotálamo. Los cambios de expresión genética más significativos se encontraron en los tipos de células cerca del tercer ventrículo del hipotálamo, incluidos los tanicitos, las células ependimarias y las neuronas conocidas por su papel en la ingesta de alimentos, la homeostasis energética, el metabolismo y la forma en que nuestro cuerpo utiliza los nutrientes.
Esto apunta a una posible conexión entre la dieta, los factores del estilo de vida, el envejecimiento cerebral y los cambios que pueden influir en nuestra susceptibilidad a los trastornos cerebrales relacionados con la edad.
«Nuestra hipótesis es que esos tipos de células se están volviendo menos eficientes a la hora de integrar las señales de nuestro entorno o de las cosas que consumimos», dijo Kelly Jin, Ph.D., científica del Instituto Allen de Ciencias del Cerebro y autora principal del estudio. «Y esa pérdida de eficiencia contribuye de alguna manera a lo que conocemos como envejecimiento en el resto de nuestro cuerpo. Creo que es bastante sorprendente, y creo que es notable que podamos encontrar esos cambios muy específicos con los métodos que estamos utilizando».
Para llevar a cabo el estudio, los investigadores utilizaron secuenciación de ARN de células individuales de última generación y herramientas avanzadas de mapeo cerebral desarrolladas a través de la Iniciativa BRAIN de los NIH para mapear más de 1,2 millones de células cerebrales de ratones jóvenes (de 2 meses de edad) y viejos (de 18 meses de edad) en 16 amplias regiones cerebrales. Los ratones viejos son lo que los científicos consideran el equivalente a un humano de mediana edad. Los cerebros de los ratones comparten muchas similitudes con los cerebros humanos en términos de estructura, función, genes y tipos de células.
«El envejecimiento es el factor de riesgo más importante para la enfermedad de Alzheimer y muchos otros trastornos cerebrales devastadores. Estos resultados proporcionan un mapa muy detallado de las células cerebrales que pueden verse más afectadas por el envejecimiento», dijo Richard J. Hodes, MD, director del Instituto Nacional sobre el Envejecimiento de los NIH. «Este nuevo mapa puede alterar fundamentalmente la forma en que los científicos piensan sobre cómo el envejecimiento afecta al cerebro y también proporciona una guía para desarrollar nuevos tratamientos para las enfermedades cerebrales relacionadas con el envejecimiento».
Un camino hacia nuevas terapias
Comprender este punto crítico del hipotálamo lo convierte en un punto focal para futuros estudios. Además de saber qué células son las más adecuadas para combatirlo, esto podría conducir al desarrollo de terapias relacionadas con la edad, ayudando a preservar la función y prevenir enfermedades neurodegenerativas.
«Queremos desarrollar herramientas que puedan actuar sobre esos tipos de células», afirmó Hongkui Zeng, Ph.D., vicepresidente ejecutivo y director del Instituto Allen de Ciencias del Cerebro. «Si mejoramos la función de esas células, ¿seremos capaces de retrasar el proceso de envejecimiento ?»
Los últimos hallazgos también coinciden con estudios anteriores que vinculan el envejecimiento con cambios metabólicos, así como con investigaciones que sugieren que el ayuno intermitente, la dieta equilibrada o la restricción calórica pueden influir o quizás aumentar la esperanza de vida.
«No es algo que hayamos probado directamente en este estudio», dijo Jin. «Pero para mí, señala a los posibles actores involucrados en el proceso, lo que creo que es muy importante porque se trata de una población muy específica y rara de neuronas que expresan genes muy específicos sobre los que se pueden desarrollar herramientas para identificarlos y estudiarlos más a fondo».
Futuras investigaciones sobre el envejecimiento cerebral
Este estudio sienta las bases para nuevas estrategias en materia de dieta y enfoques terapéuticos destinados a mantener la salud cerebral en la vejez, junto con más investigaciones sobre las complejidades del envejecimiento avanzado del cerebro. A medida que los científicos exploren más estas conexiones, la investigación puede revelar intervenciones dietéticas o farmacológicas más específicas para combatir o retrasar el envejecimiento a nivel celular.
«Lo importante de nuestro estudio es que hemos encontrado los actores clave, los verdaderos actores clave, y los sustratos biológicos para este proceso», dijo Zeng. «Para unir las piezas de este rompecabezas, hay que encontrar los actores adecuados. Es un bello ejemplo de por qué es necesario estudiar el cerebro y el cuerpo a este nivel específico de tipo celular. De lo contrario, los cambios que se producen en tipos celulares específicos podrían promediarse y no detectarse si se mezclan diferentes tipos de células».
Más información: Firmas transcriptómicas específicas de cada tipo de célula del cerebro en el envejecimiento saludable en ratones, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-08350-8
