¿Cuántos años tienen tus órganos? Para sorpresa de los científicos, los órganos son una mezcla de células jóvenes y viejas.

Los científicos descubren estructuras celulares con una longevidad extrema, lo que lleva a información sobre enfermedades asociadas con la edad

Los científicos alguna vez pensaron que las neuronas, o posiblemente las células del corazón, eran las células más antiguas del cuerpo. Ahora, los investigadores del Instituto Salk han descubierto que el cerebro, el hígado y el páncreas del ratón contienen poblaciones de células y proteínas con vidas muy largas, algunas de ellas tan antiguas como las neuronas. Los hallazgos, que demuestran el «mosaicismo de la edad», se publicaron en Cell Metabolism el 6 de junio de 2019. Los métodos del equipo podrían aplicarse a casi cualquier tejido del cuerpo para proporcionar información valiosa sobre la función permanente de las células que no se dividen y cómo las células pierden el control. Sobre la calidad e integridad de las proteínas y estructuras celulares importantes durante el envejecimiento.

«Nos sorprendió mucho encontrar estructuras celulares que son esencialmente tan antiguas como el organismo en el que residen», dice el Vicepresidente y Director Científico de Salk, Martin Hetzer, autor principal y profesor. «Esto sugiere una complejidad celular aún mayor de la que imaginábamos anteriormente y tiene implicaciones interesantes sobre cómo pensamos sobre el envejecimiento de los órganos, como el cerebro, el corazón y el páncreas».

La mayoría de las neuronas en el cerebro no se dividen durante la edad adulta y, por lo tanto, experimentan una larga vida útil y un declive relacionado con la edad. Sin embargo, en gran parte debido a limitaciones técnicas, la vida útil de las células fuera del cerebro era difícil de determinar.

«Los biólogos han preguntado: ¿qué edad tienen las células en un organismo? Hay una idea general de que las neuronas son viejas, mientras que otras células en el cuerpo son relativamente jóvenes y se regeneran durante toda la vida del organismo», dice Rafael Arrojo e Drigo, primer autor y Científico del personal de Salk. «Nos propusimos ver si era posible que ciertos órganos también tuvieran células que fueran tan longevas como las neuronas en el cerebro».

Modelo de anatomía con órganos internos (imagen de stock).Crédito: © Alexander Borisenko / Adobe Stock

Como los investigadores sabían que la mayoría de las neuronas no se reemplazan durante la vida útil, las utilizaron como una «línea de base de la edad» para comparar otras células que no se dividen. El equipo combinó el etiquetado de isótopos electrónicos con un método de imágenes híbrido (MIMS-EM) para visualizar y cuantificar la edad y el volumen de células y proteínas en el cerebro, el páncreas y el hígado en modelos de roedores jóvenes y viejos.

Para validar su método, los científicos primero determinaron la edad de las neuronas y encontraron que, como se sospechaba, eran tan antiguas como el organismo. Sin embargo, sorprendentemente, las células que recubren los vasos sanguíneos, llamadas células endoteliales, también eran tan antiguas como las neuronas. Esto significa que algunas células no neuronales no se replican ni se reemplazan a sí mismas a lo largo de la vida.

El páncreas, un órgano responsable de mantener los niveles de azúcar en la sangre y secretar enzimas digestivas, también mostró células de diferentes edades. Una pequeña porción del páncreas, conocida como los islotes de Langerhans, se mostró a los investigadores como un rompecabezas de células jóvenes y viejas interconectadas. Algunas células beta, que liberan insulina, se replicaron durante toda la vida y eran relativamente jóvenes, mientras que otras no se dividieron y fueron de larga duración, similares a las neuronas. Aún otro tipo de célula, llamada células delta, no se dividió en absoluto. El páncreas fue un ejemplo sorprendente de mosaicismo de edad, es decir, una población de células idénticas que se distinguen por su vida útil.

Estudios anteriores han sugerido que el hígado tiene la capacidad de regenerarse durante la edad adulta, por lo que los investigadores seleccionaron este órgano esperando observar células hepáticas relativamente jóvenes. Para su sorpresa, se encontró que la gran mayoría de las células hepáticas en ratones adultos sanos tenían la misma edad que el animal, mientras que las células que revisten los vasos sanguíneos y las células similares a estelas, otro tipo de células hepáticas, tenían una vida mucho más corta. De este modo, inesperadamente, el hígado también demostró un mosaicismo de edad, que apunta a nuevos caminos potenciales de investigación regenerativa para este órgano.

En una escala molecular, una selección de las células de larga vida observadas contenía complejos de proteínas que mostraban mosaicismo de edad. Por ejemplo, los cilios primarios (apéndices parecidos a pelos en el exterior de las células) de las células beta en el páncreas y las neuronas contenían regiones de proteínas de vidas muy diferentes. En marcado contraste, las células en el hígado no contenían proteínas de larga duración.

«Gracias a las nuevas tecnologías de visualización, podemos identificar la edad de las células y sus complejos supramoleculares con mayor precisión que nunca. Esto abre nuevas puertas para estudiar todas las células, tejidos y órganos en estado normal y en estado de enfermedad», dice Mark Ellisman, Distinguido Profesor de neurociencias en la Facultad de medicina de la UC San Diego y co-líder del estudio con Hetzer. Su laboratorio, el Centro Nacional para la Investigación en Microscopía e Imagen, desarrolló y proporcionó los nuevos métodos de imagenología de tejidos para microscopía multiescala y multimodal correlacionada. Estos métodos proporcionaron las nuevas tecnologías clave y habilitadoras que permitieron llevar a cabo este estudio.

«La determinación de la edad de las células y las estructuras subcelulares en los organismos adultos proporcionará nuevos conocimientos sobre los mecanismos de mantenimiento y reparación de las células y el impacto de los cambios acumulativos durante la edad adulta sobre la salud y el desarrollo de la enfermedad», agrega Hetzer. «El objetivo final es utilizar estos mecanismos para prevenir o retrasar el deterioro de los órganos relacionado con la edad con una renovación celular limitada».

A continuación, los autores planean descifrar la diferencia en la vida útil de los ácidos nucleicos y los lípidos. También quieren entender cómo el mosaicismo de la edad se relaciona con la salud y enfermedades como la diabetes tipo 2.

Otros autores incluyen Swati Tyagi de Salk; Varda Lev-ram, Ranjan Ramachandra, Thomas Deerinck, Eric Bushong y Sebastien Phan de UC San Diego; Victoria huérfana del Instituto de Tecnología de California; y Claude Lechene de Brigham and Women’s Hospital.

El trabajo fue financiado por los Institutos Nacionales de Salud (R01 NS096786, NINDS NIH RO1 NS027177-30, NIGMS 5P41 GM103412-29), la Fundación Keck, la Fundación NOMIS, el Departamento de Energía de EE. UU. (DE-SC0016469), NINDS Neuroscience Core (NS072031), Waitt Foundation, Chapman Foundation, Helmsley Charitable Trust, una beca postdoctoral de la American Diabetes Association (# 1-18-PMF-007) y The Cell and Tissue Imaging Facility del Institut Curie (PICT), miembro de la Infraestructura Nacional de Francia BioImaging (ANR-10-INBS-04).


Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por el Instituto Salk . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.


Referencia de la revista :

  1. Rafael Arrojo y Drigo, Varda Lev-Ram, Swati Tyagi, Ranjan Ramachandra, Thomas Deerinck, Eric Bushong, Sebastien Phan, Victoria Huérfana, Claude Lechene, Mark H. Ellisman, Martin W. Hetzer. Mosaicismo de la edad a través de escalas múltiples en tejidos adultos . Metabolismo celular , 2019; DOI: 10.1016 / j.cmet.2019.05.010

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