Si bien muchos de nosotros nos preocupamos de que las proteínas se agreguen en nuestros cerebros a medida que envejecemos y puedan causar la enfermedad de Alzheimer u otros tipos de neurodegeneración, es posible que no nos demos cuenta de que algunas de las mismas proteínas se están agregando en nuestros músculos, lo que nos prepara para la atrofia muscular envejez.
Universidad de California, Berkeley, los científicos han encontrado células cerebrales que ayudan a limpiar estos enredos y prolongar la vida, al menos en los gusanos Caenorhabditis elegans y posiblemente ratones.Esto podría conducir a medicamentos que mejoren la salud muscular o extiendan una vida humana saludable.
El descubrimiento más reciente del equipo de investigación, publicado el 24 de enero en la revista ciencia , es que solo cuatro células gliales en el cerebro del gusano controlan la respuesta al estrés en las células de todo el cuerpo y aumentan la vida útil del gusano en un 75%. Eso fue una sorpresa, ya que las células gliales a menudo se descartan como meras células de soporte para las neuronasque hacen el trabajo real del cerebro, como el aprendizaje y la memoria.
Este hallazgo sigue a un estudio de 2013 en el que el grupo de UC Berkeley informó que las neuronas ayudan a regular la respuesta al estrés en las células periféricas, aunque de manera diferente a las células gliales, y alargan la vida de un gusano en aproximadamente un 25%. En ratones, aumentan las neuronasla regulación aumenta la vida útil en aproximadamente un 10%.
Juntos, estos resultados muestran una imagen del enfoque doble del cerebro para mantener las células sanas del cuerpo. Cuando el cerebro detecta un ambiente estresante, por ejemplo, bacterias o virus invasores, un subconjunto de neuronas envía señales eléctricas a los periféricos.células para movilizarlas para responder al estrés, como romper los enredos, aumentar la producción de proteínas y movilizar la grasa almacenada, pero debido a que las señales eléctricas producen solo una respuesta de corta duración, las células gliales se activan para enviar un efecto duraderohormona, hasta ahora no identificada, que mantiene una respuesta antiestrés a largo plazo.
"Hemos estado descubriendo que si activamos estas respuestas en el cerebro, se comunican con la periferia para proteger a todo el organismo de la disminución del inicio de la edad que ocurre naturalmente. Rehace su metabolismo, también protege contra la agregación de proteínas".Andrew Dillin, profesor de biología molecular y celular de UC Berkeley e investigador del Instituto Médico Howard Hughes HHMI. Como resultado del nuevo estudio, "Creemos que la glía va a ser más importante que las neuronas".
Mientras que el gusano redondo C. elegans es un largo camino evolutivo de los humanos, el hecho de que las células gliales parecen tener un efecto similar en ratones sugiere que lo mismo puede ser cierto para los humanos. Si es así, puede conducir a medicamentos que combaten el desgaste muscular y la obesidad y quizás aumentenuna vida sana
"Si observa a los humanos con sarcopenia o a ratones y humanos mayores, tienen agregados de proteínas en sus músculos", dijo Dillin. "Si podemos encontrar esta hormona, tal vez pueda mantener la masa muscular más alta en las personas mayores. Hayuna gran oportunidad aquí "
En un comentario en la misma edición del 24 de enero de ciencia , dos científicos de la Universidad de Stanford, Jason Wayne Miklas y Anne Brunet, hicieron eco de ese potencial. "Comprender cómo las células gliales responden al estrés y qué neuropéptidos que secretan puede ayudar a identificar intervenciones terapéuticas específicas para mantener o reequilibrar estas vías durante el envejecimiento y la edadenfermedades ", escribieron.
Cómo extender la vida útil
Dillin estudia el deterioro aparentemente simultáneo de las células en todo el cuerpo a medida que envejece hasta la muerte. Él ha demostrado en gusanos y ratones que las hormonas y neurotransmisores liberados por el cerebro mantienen este colapso bajo control activando una respuesta al estrés en las células del cuerpo y sintonizandoaumenta su metabolismo. La respuesta probablemente se originó para combatir la infección, con el efecto secundario de mantener los tejidos sanos y prolongar la vida útil. ¿Por qué nuestras células dejan de responder a estas señales a medida que envejecemos?
En la última década, él y sus colegas han identificado tres técnicas utilizadas por los gusanos para mantener sus células sanas y, en consecuencia, de mayor duración. La activación de la respuesta de choque térmico del cuerpo, por ejemplo, protege el citoplasma de la célula.La respuesta de proteína desplegada protege las estructuras productoras de energía de las células, las mitocondrias. La respuesta de proteína desplegada es la forma en que las células se aseguran de que las proteínas asuman su estructura 3D adecuada, que es crucial para el correcto funcionamiento dentro de la célula.
Su último descubrimiento es que la glía, así como las neuronas, estimulan la respuesta de la proteína desplegada en el retículo endoplásmico ER. La ER es la estructura celular que alberga los ribosomas que producen proteínas; se estima que la ER es responsable deel plegamiento y la maduración de hasta 13 millones de proteínas por minuto.
"Gran parte del trabajo que hemos realizado ha descubierto que ciertas partes del cerebro controlan el envejecimiento del resto del animal, en organismos desde gusanos hasta ratones y probablemente humanos", dijo Dillin.
Otras dos intervenciones también aumentan la vida útil de los gusanos: restricción de la dieta, que puede activar otros mecanismos antienvejecimiento, y reducir la producción de una hormona llamada factor de crecimiento similar a la insulina IGF-1.
Los descubrimientos de Dillin ya han dado lugar a nuevos tratamientos para las enfermedades. Fue cofundador de una compañía, Mitobridge Inc. recientemente adquirida por Astellas Pharma Inc., basándose en el hallazgo de que ciertas proteínas ayudan a afinar las mitocondrias. Un medicamento que la compañía desarrolló ahora esen ensayos clínicos de fase II para tratar el daño que ocurre cuando los riñones se reinician después de una falla repentina, como durante una operación.
cofundó otra compañía, Proteostatis Therapeutics, para desarrollar un tratamiento para la fibrosis quística que se basa en la activación de la respuesta de la proteína desplegada para reparar los canales iónicos en las personas con la enfermedad.
El nuevo descubrimiento sobre cómo los neurotransmisores y las hormonas impactan en la sala de emergencias podría tener implicaciones para las enfermedades que implican el desgaste muscular, como la enfermedad de Huntington y las formas de miocitos.
células gliales
En 2013, Dillin y sus colegas descubrieron que aumentar la expresión de una proteína llamada xbp-1 en las células nerviosas sensoriales en el cerebro del gusano aumenta la respuesta de proteína mal plegada en todo el cuerpo del gusano. Poco después, su compañera posdoctoral Ashley Frakes decidió ver siLas células gliales que envuelven estas neuronas también estaban involucradas. Cuando ella sobreexpresó la misma proteína, xbp-1s, en un subconjunto de estas glías glía de la vaina similar a un astrocito cefálico, o CEPsh, descubrió un efecto aún mayor en las células periféricas, según lo medidopor cómo lidian con una dieta alta en grasas.
Frakes pudo identificar las cuatro CEPsh glia responsables de desencadenar la respuesta ER, porque el C. elegans el cuerpo está muy bien estudiado. Solo hay 959 células en todo el gusano, de las cuales 302 son células nerviosas y 56 son células gliales.
Las neuronas CEP y CEPsh glia funcionan de manera diferente, pero aditiva, para mejorar el metabolismo y limpiar los agregados de proteínas a medida que los gusanos se adelgazan y viven el doble de tiempo que los gusanos sin esta protección contra una dieta alta en grasas.
"El hecho de que solo unas pocas células controlen el futuro de todo el organismo es alucinante", dijo Dillin. "La glía funciona 10 veces mejor que las neuronas para promover esta respuesta y casi el doble de buena para extender la vida útil".
Frakes actualmente está tratando de identificar la hormona de señalización producida por estas células gliales, un primer paso para encontrar una manera de activar la respuesta en las células que están disminuyendo su función y tal vez crear un medicamento para sintonizar las células humanas y evitarefectos del envejecimiento, la obesidad u otros tipos de estrés.
Frakes también descubrió que los gusanos se adelgazaron porque sus reservas de grasa, en forma de gotas de lípidos, se convirtieron en ER. Otro grupo de investigación en Texas ha demostrado que la activación de xbp-1 en las neuronas de los ratones también tiene el efecto de reduciralmacena grasas y adelgaza a los ratones, protegiéndolos de los efectos de una dieta alta en grasas y extendiendo su vida útil.
"Cuando lo activan en las neuronas, ven que el hígado se deshace de la grasa y redistribuye las demandas metabólicas", dijo Dillin. "Creo que también veríamos lo mismo en los humanos".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Berkeley . Original escrito por Robert Sanders. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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