Investigadores del Instituto Allen han identificado una región cerebral específica en ratones donde el envejecimiento provoca cambios significativos en varios tipos de células. El estudio también identificó qué tipos de células sufren las transformaciones más profundas.
Esta nueva información se publica en la revista. la naturalezaApunta hacia posibles formas de ralentizar o controlar el proceso de envejecimiento en el cerebro.
La investigación se centró en varios tipos de células gliales (las «células de apoyo» del cerebro) que exhiben cambios sustanciales en la actividad genética con la edad. Las células más afectadas incluyen la microglía, los macrófagos asociados a los bordes, los oligodendrocitos, los tanicitos y las células ependimarias.
El estudio demostró que en los cerebros que envejecen, la actividad de los genes asociados con la inflamación aumentaba, mientras que la actividad de los genes importantes para las neuronas disminuía.
Punto crítico de envejecimiento identificado en el cerebro
Los investigadores encontraron una concentración de estos cambios en el «punto crítico del envejecimiento» en el hipotálamo.
Los cambios más significativos en la expresión genética se detectaron en tipos de células ubicadas cerca del tercer ventrículo del hipotálamo.
Las células incluyen tanicitos, células ependimarias y neuronas que desempeñan funciones importantes en la ingesta de alimentos, la homeostasis energética, el metabolismo y la forma en que nuestro cuerpo utiliza los nutrientes.
Esta observación sugiere un vínculo entre la dieta, los factores del estilo de vida y los cambios que influyen en el envejecimiento del cerebro y la 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 señales de nuestro entorno o de las cosas que consumimos», dijo Kelly Zinn, científica del Instituto Allen de Ciencias del Cerebro.
«Y esa pérdida de eficiencia de alguna manera contribuye a lo que conocemos como envejecimiento en el resto de nuestro cuerpo. Creo que eso es bastante sorprendente, y creo que seremos capaces de encontrar cambios específicos con los métodos que estamos usando.
Analizando millones de células cerebrales
Los expertos utilizaron métodos avanzados de secuenciación de ARN unicelular y mapeo de alta resolución desarrollados por The Brain Initiative®.
El equipo analizó 1,2 millones de células cerebrales extraídas de ratones de entre dos meses de edad (clasificados como «jóvenes») y 18 meses de edad (que los investigadores consideran «de mediana edad»).
Los ratones comparten características estructurales, funcionales y genéticas críticas con los humanos, lo que los hace útiles para estudiar cómo evoluciona el cerebro con el tiempo.
«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».
¿Cómo ayuda este estudio?
Los investigadores encontraron que grupos específicos de tipos de células en el hipotálamo tenían una disminución significativa en genes esenciales para la función neuronal, mientras que los genes implicados en la inflamación tenían un aumento en la actividad.
Los expertos razonaron que examinar más de cerca estos puntos críticos y estos tipos de células podría conducir a intervenciones específicas.
«Queremos desarrollar herramientas que se dirijan a esos tipos de células», dijo Hongkui Zheng, vicepresidente ejecutivo y director del Instituto Allen de Ciencias del Cerebro. «Si podemos mejorar la función de esas células, ¿podremos retrasar el proceso de envejecimiento?»
Factores del estilo de vida en el envejecimiento cerebral
Estos datos respaldan vínculos previos entre el envejecimiento y los cambios metabólicos, además de sugerir que el ayuno intermitente o una dieta equilibrada pueden influir en la longevidad.
Aunque el estudio no examinó directamente los patrones dietéticos, sí resalta la importancia de comprender qué células cerebrales pueden desempeñar un papel en el proceso de envejecimiento.
«Eso no es algo que hayamos probado directamente en este estudio», dijo Jin. «Pero para mí, apunta a actores potenciales involucrados en el proceso, lo cual creo que es muy importante porque es una población de neuronas muy específica y rara que expresa genes específicos a los que las personas pueden apuntar y desarrollar herramientas para estudios posteriores».
El estudio proporciona un punto de partida para una investigación más profunda sobre cómo la dieta, el estilo de vida o los medicamentos pueden revertir o frenar el deterioro de la salud cerebral relacionado con la edad.
Al detectar los tipos de células más vulnerables, los investigadores esperan idear estrategias (dietéticas o farmacéuticas) que ayuden a mantener una función cerebral saludable hasta la vejez.
«Lo importante de nuestro estudio es que encontramos los actores clave (los verdaderos actores clave) y los sustratos biológicos para este proceso», dijo Zheng.
“Al unir estas piezas del rompecabezas, hay que encontrar a los jugadores adecuados. Este es un hermoso ejemplo de por qué deberías estudiar el cerebro y el cuerpo en este tipo de nivel específico de tipo celular.
«De lo contrario, si se mezclan diferentes tipos de células, los cambios que se producen en tipos de células específicos pueden promediarse y no detectarse».
A medida que los científicos investigan más a fondo la conexión entre estas células específicas y la región hipotalámica, esta investigación allana el camino para desarrollar nuevos métodos destinados a preservar las capacidades cognitivas y prevenir enfermedades relacionadas con la edad.
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