Genes que retrasan el envejecimiento

Comenzamos el programa de hoy con una noticia que tiene que ver con uno de los procesos biológicos que más preocupa a cada uno personalmente, y también a la Humanidad en su conjunto: El envejecimiento. Sin duda, este proceso inquieta no solo porque nos acerque a nuestra inevitable muerte, sino porque nos acerca a nuestra inevitable degeneración y dependencia económica y vital de los demás, si la muerte no lo impide antes. Envejecer bien y sanos y morir a una avanzada edad tras haber vivido una vida plena son sueños que pocas personas alcanzan a ver convertidos en realidad.

Contrariamente a lo que se podría pensar, el envejecimiento no es un proceso inevitable. De hecho parece haber algunos animales, como las hidras o las anemonas, que no envejecen, o lo hacen muy lentamente. Como todo proceso biológico, el envejecimiento no es algo incontrolado, sino que se encuentra también bajo el control de mecanismos biológicos que últimamente dependen de los genes, aunque bien es cierto que errores genéticos que pueden acumularse con la edad también desempeñan un importante papel.

Como sucede casi siempre en investigación biomédica de procesos fisiológicos complejos, esta debe realizarse utilizando modelos animales. En el caso del envejecimiento, es evidente que estos estudios necesitan tiempo, y es por ello muy conveniente contar con un modelo animal que envejezca rápidamente, en todo caso más rápidamente que los investigadores implicados en el estudio, o de otro modo sería mejor que estos se estudiaran a sí mismos.

Hace un año, describíamos en este mismo programa la “presentación en sociedad” de un modelo animal que parece óptimo para este tipo de estudios: el proporcionado por el pez africano Nothobranchius furzeri, vulgarmente llamado el pez killi turquesa, de solo unos 6,5 cm de longitud. Este pez africano vive en Zimbabwe y Mozambique en charcos efímeros que aparecen en zonas semiáridas en época de lluvia. Como adaptación a este medio este pez produce huevos resistentes a la sequía por meses o años, que eclosionan en la estación de lluvia. En los pocos meses en los que disponen de agua, una nueva generación peces se reproduce antes de morir. Como consecuencia, la longevidad de este pez es corta, y curiosamente, lo sigue siendo a pesar de que le proporcionemos agua donde vivir. Debido a la adaptación al medio donde vive, este pez carece de mecanismos para alargar la vida aunque el entorno le sea favorable, y muere de cuatro a seis meses tras su nacimiento.

Utilizando a este pez como modelo para estudiar el envejecimiento, investigadores de varios centro alemanes, suizos, italianos y británicos analizan los genes que este pez tiene en funcionamiento cuando es joven y alrededor de la mitad de su vida, y correlacionan su nivel de funcionamiento con la longevidad. Los investigadores encuentran que ciertos genes relacionados con el funcionamiento de las mitocondrias parecen ser fundamentales para el control de la longevidad y cuando es afectado por fármacos, esta puede ser alargada. (1).

Brújulas en los ojos.

Todas las criaturas que viven en la Tierra ha evolucionado bajo el influjo del campo magnético terrestre. La misma fuerza que orienta la aguja imantada de la brújula y nos ayuda a escoger un camino, influye en multitud de seres vivos. Existen dos mecanismos biológicos que permiten detectar la dirección y sentido de un campo magnético: Cristales de magnetita y los criptocromos.

La magnetita es un óxido de hierro que en la naturaleza cristaliza formando octaedros. En los seres vivos forman diminutos cristales que se comportan como pequeñas brújulas distribuidas sobre las membranas de ciertas células, dando lugar a unos sensores magnéticos que reciben el nombre de “magnetosomas”. Prácticamente todas las criaturas, desde las bacterias hasta los vertebrados, contienen magnetosomas. Las abejas los tienen en el abdomen, los peces en el epitelio olfativo, las aves en el cuello, cabeza y pico, y los mamíferos en el cerebro.

El segundo mecanismo magnetorreceptor se basa en unas proteínas, llamadas criptocromos, que se alojan en los ojos de las aves. Hasta ahora se sabía que los criptocromos se encuentran en los fotorreceptores sensibles a la luz azul y ultravioleta situados en la retina. Una reacción química divide la proteína en dos radicales con electrones desparejados que son sensibles al campo magnético incidente. Una hipótesis defiende que las aves migratorias utilizan los criptocromos para orientarse porque, al mover la cabeza a un lado y a otro, cambian su orientación respecto a las líneas del campo magnético terrestre y se producen variaciones en la visión que le ayudan a mantener el rumbo.

Hasta ahora se sabía que los criptotromos están presentes en bacterias, plantas y animales y se sospechaba que están relacionados con los ciclos circadianos que marcan los ritmos vitales asociados a la secuencia de días y noches. Ahora, Investigadores del Max Planck Gesellschaft han descubierto la presencia de criptocromos en varias especies de mamíferos, conectados, como sucede en las aves, a su sentido de la vista.

Los investigadores buscaron criptocromos en 90 especies de mamíferos y comprobaron su presencia en los ojos de algunas familias. Existen, por ejemplo, en los ojos de los cánidos, es decir, en perros, lobos, zorros, etc., y también en los úrsidos, es decir en las distintas especies de osos, incluso en los primates como los orangutanes. Sin embargo, curiosamente, los felinos no los tienen, así pues, los gatos, tigres, panteras y demás miembros de la familia no parecen necesitarlos. No obstante, estos últimos aún tienen la posibilidad de detectar los campos magnéticos porque se ha comprobado que algunas de sus células contienen cristales de magnetita, pero no estén asociados al sentido de la vista.

Ahora se abre un nuevo camino para investigar si la conexión entre los criptocromos y los receptores de luz azul de la retina es, para estas especies, como en el caso de las aves, parte de un sensor magnético que sea útil para realizar algún cometido importante para su supervivencia. (2)

Tratamiento de enfermedades mitocondriales.

La última noticia de hoy tiene también que ver con las mitocondrias y, en particular, con el tratamiento de unas misteriosas enfermedades, llamadas enfermedades mitocondriales. Las enfermedades mitocondriales son desórdenes resultantes de la deficiencia de una o más proteínas localizadas en las mitocondrias e involucradas en el metabolismo energético. Hay descritas unas 150 mutaciones que causan este tipo de enfermedades. Se calcula que uno de cada 4.300 nacidos sufre de una u otra enfermedad mitocondrial.

Las enfermedades mitocondriales son más graves cuando afectan al funcionamiento de un órgano muy dependiente del funcionamiento correcto de las mitocondrias. Así, cerebro, corazón, hígado, músculos esqueléticos, riñones, y los sistemas endocrino y respiratorio, que tienen una alta dependencia del metabolismo mitocondrial (es decir, aquellos que requieren un mayor aporte energético) son los más sensibles a las mutaciones mitocondriales.

En el programa explicamos cómo se producen estas enfermedades, y también cómo, sorprendentemente, el azar influye en su manifestación. Igualmente, explicaremos qué ha hecho un grupo de investigadores para encontrar una estrategia terapéutica basada en el control del nivel de oxígeno que puede ser beneficiosa para tratar la práctica totalidad de estas enfermedades, aunque no para curarlas. Todo esto permite abordad algunas interesantes lecciones de biología molecular y celular, que consideramos son muy instructivas y curiosas (3).

(1) Baumgart et al., 2016, Cell Systems 2, 1–11 February 24, 2016 http://dx.doi.org/10.1016/j.cels.2016.01.014

(2) Photoreceptors Suggests a Novel Functional Role in Mammals. Scientific Reports 6 (2016), 21848; doi: 10.1038/srep21848

(3) I. H. Jain et al., Hypoxia as a therapy for mitochondrial disease. Science http://science.sciencemag.org/content/early/2016/02/24/science.aad9642