Resumen: No todas las células cerebrales envejecen por igual; una nueva investigación muestra que algunas células, como las del hipotálamo, experimentan cambios genéticos relacionados con la edad. Estos cambios incluyen una disminución de la actividad en los genes de los circuitos neuronales y una mayor actividad en los genes relacionados con el sistema inmunológico.
Los hallazgos proporcionan un mapa detallado de las regiones del cerebro sensibles a la edad, lo que proporciona información sobre cómo el envejecimiento puede influir en los trastornos cerebrales como el Alzheimer. Esta investigación puede guiar el desarrollo de terapias dirigidas a los cambios cerebrales relacionados con el envejecimiento y las enfermedades neurodegenerativas.
Hechos importantes:
- Envejecimiento desigual: Las neuronas hipotalámicas y las células que recubren los ventrículos muestran más cambios genéticos relacionados con la edad.
- Cambios en la actividad genética: El envejecimiento disminuye los genes del circuito neuronal pero aumenta los genes relacionados con el sistema inmunológico.
- Potencial terapéutico: El mapeo de células sensibles a la edad puede informar tratamientos para enfermedades cerebrales relacionadas con el envejecimiento.
Fuente: NIH
Basándose en una nueva investigación de mapeo cerebral financiada por los Institutos Nacionales de Salud (NIH), los científicos han descubierto que no todos los tipos de células del cerebro envejecen de la misma manera.
Descubrieron que algunas células, como un pequeño grupo de células reguladoras de hormonas, pueden sufrir más cambios en la actividad genética relacionados con la edad que otras.
Resultados, publicados la naturalezaEsto apoya la idea de que algunas células son más sensibles que otras al proceso de envejecimiento y a los trastornos del cerebro envejecido.
«El envejecimiento es un importante factor de riesgo para la enfermedad de Alzheimer y muchos otros trastornos cerebrales devastadores. Estos resultados proporcionan un mapa más detallado de qué células cerebrales pueden verse más afectadas por el envejecimiento», afirmó Richard J. Hodes, director del Instituto Nacional sobre el Envejecimiento de los NIH.
«Este nuevo mapa podría cambiar fundamentalmente la forma en que los científicos piensan sobre cómo el envejecimiento afecta al cerebro y proporcionar una guía para desarrollar nuevos tratamientos para las enfermedades cerebrales relacionadas con el envejecimiento».
Los científicos utilizaron herramientas avanzadas de análisis genético para estudiar células individuales en el cerebro de ratones «jóvenes» de 2 meses y «envejecidos» de 18 meses.
En cada edad, los investigadores analizaron la actividad genética de diferentes tipos de células ubicadas en 16 vastas regiones diferentes, alrededor del 35% del volumen total del cerebro del ratón.
Al igual que en estudios anteriores, los resultados iniciales mostraron una disminución en la actividad de genes asociados a los circuitos neuronales.
Estas disminuciones se encuentran en las neuronas, las células del circuito primario, así como en las células «gliales» llamadas astrocitos y oligodendrocitos, que apoyan la señalización nerviosa regulando los niveles de neurotransmisores y aislando eléctricamente las fibras nerviosas.
Por el contrario, el envejecimiento mostró una mayor actividad de los genes asociados con los sistemas inmunológico e inflamatorio del cerebro y las células de los vasos sanguíneos del cerebro.
Un análisis más detallado ayudó a identificar qué tipos de células podrían ser más sensibles al envejecimiento. Por ejemplo, los resultados sugieren que el envejecimiento reduce el crecimiento de las neuronas recién nacidas que se encuentran en al menos tres partes diferentes del cerebro.
Estudios anteriores han demostrado que estas neuronas recién nacidas pueden desempeñar un papel en algunos tipos de circuitos que controlan el aprendizaje y la memoria, y que otros pueden ayudar a los ratones a reconocer diferentes olores.
Las células más sensibles al envejecimiento rodean el tercer ventrículo, que permite el paso del líquido cefalorraquídeo a través del hipotálamo.
Ubicado en la base del cerebro del ratón, el hipotálamo produce hormonas que regulan las necesidades básicas del cuerpo, incluida la temperatura, la frecuencia cardíaca, el sueño, la sed y el hambre.
Los resultados mostraron que las células que recubren el tercer ventrículo y las neuronas vecinas en el hipotálamo tenían más cambios en la actividad genética con la edad, incluidos aumentos en los genes inmunes y disminuciones en los genes relacionados con los circuitos neuronales.
Los autores señalaron que estas observaciones son consistentes con estudios previos en varios animales diferentes que han demostrado un vínculo entre el envejecimiento y el metabolismo del cuerpo, incluido cómo el ayuno intermitente y otras dietas que restringen las calorías pueden aumentar la esperanza de vida.
Específicamente, las neuronas sensibles a la edad en el hipotálamo producen hormonas que regulan los alimentos y la energía, mientras que las células que recubren los ventrículos regulan el paso de hormonas y nutrientes entre el cerebro y el cuerpo.
Se necesita más investigación para examinar los mecanismos biológicos subyacentes a los hallazgos, así como buscar posibles vínculos con la salud humana.
Kelly Jin, Ph.D., Bosilzka Tasik, Ph.D. y Hongkui Zheng, Ph.D., del Instituto Allen de Ciencias del Cerebro en Seattle. Los científicos utilizaron dispositivos de mapeo cerebral desarrollados en el marco del NIH. Investigación del cerebro mediante el avance de neurotecnologías® innovadoras (BRAIN) Iniciativa – Cell Census Network (BICCN) – para estudiar más de 1,2 millones de células cerebrales, o alrededor del 1% del total de células cerebrales, de ratones jóvenes y viejos.
«Durante años, los científicos estudiaron los efectos del envejecimiento en el cerebro, principalmente una célula a la vez. Ahora, con herramientas innovadoras de mapeo cerebral, posibles gracias a la Iniciativa Cerebral de los NIH, los investigadores pueden estudiar cómo el envejecimiento afecta a todo el cerebro», dijo John Ngai. , director de The Brain Initiative®.
«Este estudio muestra cómo un examen más global del cerebro puede brindar a los científicos nuevos conocimientos sobre el envejecimiento cerebral y cómo las enfermedades neurodegenerativas pueden alterar la actividad normal del envejecimiento».
Fondos: Este estudio fue financiado por las subvenciones NIH R01AG066027 y U19MH114830.
Se trata de noticias de investigación sobre el envejecimiento y el mapeo cerebral.
Autor: Cristóbal Tomás
Fuente: NIH
Contacto: Christopher Thomas – NIH
Imagen: Imagen acreditada a Neuroscience News.
Investigación Básica: Acceso abierto.
«Firmas transcriptómicas específicas del tipo de células de todo el cerebro del envejecimiento saludable en ratones» por Kelly Jin et al. la naturaleza
Abstracto
Firmas transcriptómicas específicas de tipos de células de todo el cerebro del envejecimiento saludable en ratones
El envejecimiento biológico se puede definir como la pérdida gradual de la homeostasis en diversos aspectos de la función molecular y celular. Los cerebros de los mamíferos contienen miles de tipos de células que pueden ser diferencialmente susceptibles o resistentes al envejecimiento.
Aquí presentamos un conjunto completo de datos de secuenciación de ARN unicelular que consta de aproximadamente 1,2 millones de transcriptomas unicelulares de alta calidad de células cerebrales de ratones adultos jóvenes y ancianos de ambos sexos de regiones del prosencéfalo, mesencéfalo y rombencéfalo.
La agrupación de alta resolución de todas las células da como resultado 847 grupos de células y revela al menos 14 grupos con sesgo de edad que son en su mayoría tipos gliales.
En niveles amplios de subtipo y supertipo de células, encontramos firmas de expresión genética relacionadas con la edad y proporcionamos una lista de 2449 genes únicos expresados diferencialmente (genes DE-edad) para múltiples tipos de células neuronales y no neuronales.
Aunque la mayoría de los genes age-DE son específicos de tipos de células específicos, observamos firmas comunes del envejecimiento en todos los tipos de células, incluida la disminución de la expresión de genes asociados con la neurogénesis y múltiples tipos de neuronas, tipos principales de astrocitos y oligodendrocitos maduros, y función inmune, presentación de antígenos, Inflamación y tipos de células inmunes, y en algunos tipos vasculares. Aumento de la expresión de genes asociados con la motilidad celular en tipos de células.
Finalmente, observamos que algunos tipos de células que exhiben mayor sensibilidad al envejecimiento se concentran alrededor del tercer ventrículo en el hipotálamo, incluidos los tanicitos, las células ependimarias y algunos tipos de neuronas en el núcleo arqueado, el núcleo dorsomedial y el núcleo paraventricular. Canónicamente relacionado con la homeostasis energética.
Muchos de estos tipos exhiben tanto una disminución de la función neuronal como un aumento de la respuesta inmune.
Estos hallazgos sugieren que el tercer ventrículo del hipotálamo puede ser el centro del envejecimiento en el cerebro del ratón.
En general, este estudio caracteriza sistemáticamente el panorama funcional de los cambios transcripcionales específicos del tipo de célula en el cerebro normal relacionado con el envejecimiento, que sirve como base para la investigación de los cambios funcionales en el envejecimiento y la interacción del envejecimiento y la enfermedad.
