Células humanas viejas rejuvenecidas en el descubrimiento de avance en el envejecimiento.

Indice.

Efecto de las células senescentes.

Fibroblastos humanos

Senescencia celular

Telómeros

Los investigadores de las Universidades de Exeter y Brighton descubrieron una nueva forma de rejuvenecer las células viejas en el laboratorio, haciendo que no solo parezcan más jóvenes, sino que comiencen a comportarse más como células jóvenes.

Un equipo dirigido por la Profesora Lorna Harries, Profesora de Genética Molecular en la Universidad de Exeter, ha descubierto una nueva forma de rejuvenecer las células senescentes inactivas.  Se llama senescencia celular al proceso que se inicia como respuesta al estrés y daño que se produce en una célula y constituye una via alternativa de respuesta a la muerte celular programada . También se  asocia a la reparación de tejidos e inflamación de los mismos.

La siguiente imagen, son fotos tomadas durante un de tiempo de 92 horas de cultivos senescentes de fibroblastos humanos, una imagen de captura de tiempo de 92 horas que muestra células tratadas con resveratrol. El fibroblasto es una célula que reside en el tejido conectivo propiamente dicho y  su función es  ocupar los espacios entre otros tejidos y entre órganos  y sirve de sostén del organismo, constituyendo el soporte material del cuerpo,sintetiza fibras y mantiene la matriz extracelular del tejido de muchos animales. Estas células proporcionan una estructura en forma de entramado (estroma) a muy diversos tejidos y juegan un papel crucial en la curación de heridas, siendo las células más comunes del tejido conectivo. .

Universidad de Exeter.
El siguiente dibujo presenta la familia de células de tejido conectivo. Las flechas muestran las transformaciones que se piensa que ocurren dentro de la familia. Para simplificar, el fibroblasto se muestra como un tipo de célula única, pero de hecho no está claro cuántos tipos de fibroblastos existen.

Los fibroblastos parecen ser las células menos especializadas en la familia del tejido conectivo. Están dispersos en el tejido conectivo en todo el cuerpo, donde secretan una matriz extracelular no rígida que es rica en colágeno, que es una molécula proteica o proteína que forma fibra. Cuando un tejido se lesiona, los fibroblastos cercanos proliferan, migran a la herida, y produce grandes cantidades de matriz de colágeno, lo que ayuda a aislar y reparar el tejido dañado. Su capacidad para prosperar frente a las lesiones, junto con su estilo de vida solitario, puede explicar por qué los fibroblastos son las células más fáciles de cultivar.
A) Una micrografía de un fibroblastos en cultivo. (B) Estos dibujos de una célula viva fibroblástica en la cola transparente de un renacuajo muestran los cambios en su forma y posición en días sucesivos. Tenga en cuenta que, si bien los fibroblastos se aplanan en cultivo, pueden tener morfologías más complejas que contienen procesos en los tejidos.


A las pocas horas del tratamiento, las células más viejas comenzaron a dividirse y tenían telómeros más largos, estos son los extremos de los cromosomas, que es una region de ADN no codificante, cuya función principal en la estructura de los cromosomas, es que sean estables en las células y en la división celular, estos extremos en los cromosomas  se acortan a medida que envejecemos.

Los telómeros en la punta de las cromosomas, el ADN de cada cromosoma tiene regiones terminales que consisten en hebras de ADN recubiertas por una envoltura protectora dedicada de proteínas. Estos se muestran aquí como regiones más claras al final del cromosoma, los telómeros. En esta imagen, los telómeros no se dibujaron a escala, ya que constituyen menos de la diezmilésima parte del ADN total de nuestras células. Son una parte pequeña pero vital del cromosoma.

Factores de empalme.

Con este descubrimiento, demostraron que una clase de genes llamados factores de empalme,  actúan como balizas para guiar a las pequeñas proteínas ribo nucleares para formar una máquina de empalme, llamada spliceosome, un spliceosome o empalmeoma, es un componente principal de un paso integral en la maduración de ARN mensajero de precursores eucarióticos. Un error incluso en un único nucleótido puede ser devastador para la célula y se necesita un método fiable y repetible de procesamiento de ARN para garantizar la supervivencia celular, se desactivan progresivamente a medida que envejecemos.

La producción de proteínas en las células de organismos superiores es un proceso complejo que implica muchos pasos. En primer lugar, la información genética para una proteína se escribe a partir de ADN en una copia de trabajo, el ARN mensajero precursor (ARNm previo). Sin embargo, los pre-ARNm contienen regiones que no contienen información utilizada para la producción de proteínas, los llamados "intrones". Estas regiones deben cortarse con precisión y las regiones restantes, que contienen información utilizable, los "exones", están unidas entre sí. Este proceso de maduración se denomina "corte y empalme previo al ARNm". Solo los ARNm maduros, que se transportan desde el núcleo celular al citoplasma, pueden ser utilizados por el ribosoma como una plantilla para la producción de proteínas.

La presencia de exones e intrones es una gran ventaja para un organismo, ya que se pueden elegir diferentes combinaciones de exones de una determinada especie de pre-ARNm para incluirlos en el producto de ARNm maduro. De esta manera, los ARNm que corresponden a muchas proteínas diferentes se pueden hacer a partir de un único gen. Este llamado splicing alternativo representa un nivel adicional en el que la expresión génica puede ser regulada, y conduce a un enorme aumento en la capacidad genética de los eucariotas superiores. Esto explica por qué los humanos manejan solo con poco más de 20,000 genes que codifican proteínas en sus genomas. Comprender el empalme a nivel molecular es de gran relevancia médica, ya que la unión aberrante del pre-ARNm es la base o un modificador de la gravedad de una plétora de enfermedades humanas.

A medida que el ADN se transcribe en ARN, necesita ser editado para eliminar las regiones no codificantes, o intrones, que se muestran en verde. Este proceso de edición se llama splicing o empalme , que consiste en eliminar los intrones, dejando solo las regiones amarillas codificantes de proteínas, llamadas exones.



El equipo de investigación de la Universidad de Exeter, descubrieron que los factores de empalme pueden volverse a conectar otra vez usando productos químicos, haciendo que las células senescentes no solo parezcan físicamente más jóvenes, sino que comiencen a actuar  como jóvenes células y comenzaron a dividir.

Los investigadores usaron compuestos que aplicaron a las células en cultivo, productos químicos  que se encuentra naturalmente en el vino tinto, chocolate negro, uvas rojas y arándanos . Los productos químicos produjeron factores de empalme, que se apagan progresivamente a medida que envejecemos para volver a encenderse. En unas horas, las células parecían más jóvenes y comenzaron a rejuvenecerse, actuando como células jóvenes y dividiéndose.

Este descubrimiento puede tener el potencial de conducir a terapias que podrían ayudar a las personas a envejecer sin problemas, sin tener algunos de los efectos degenerativos del envejecimiento. La mayoría de las personas mayores de edad  han experimentado algún tipo de enfermedad crónica y a medida que las personas envejecen, son más propensas a los accidentes cerebrovasculares, las enfermedades cardíacas y el cáncer.

Efecto de las células senescentes.

A medida que envejecemos, nuestros tejidos acumulan células senescentes que están vivas, pero que no crecen ni funcionan como deberían. Estas viejas células pierden la capacidad de regular correctamente la producción de sus genes. Esta es una razón por la cual los tejidos y los órganos se vuelven susceptibles a las enfermedades a medida que envejecemos. Cuando se activan, los genes emiten un mensaje que da las instrucciones para que la célula se comporte de cierta manera. La mayoría de los genes pueden generar más de un mensaje, que determina cómo actúa la célula.
Los factores de empalme son cruciales para garantizar que los genes puedan realizar su gama completa de funciones. Un gen puede enviar varios mensajes al cuerpo para realizar una función, como si crecen o no nuevos vasos sanguíneos, y los factores de empalme determinan la decisión sobre qué mensaje emitir. A medida que las personas envejecen, los factores de empalme tienden a funcionar de manera menos eficiente o no funcionan en absoluto, lo que restringe la capacidad de las células para responder a los desafíos en su entorno.
Las células senescentes, que se pueden encontrar en la mayoría de los órganos en las personas mayores, también tienen menos factores de empalme.


El profesor Harries aseguro que este  paso puede tratar de hacer que las personas vivan vidas normales, pero con salud para toda la vida. 

La Dra. Eva Latorre, Investigadora Asociada de la Universidad de Exeter, que llevó a cabo los experimentos se sorprendió por la extensión y rapidez de los cambios en las células.

"Cuando vi algunas de las células en el plato de cultivo rejuvenecer no pude creerlo. Estas viejas células parecían células jóvenes. Fue como magia ", dijo. "Repetí los experimentos varias veces y en cada caso las células se rejuvenecieron. Estoy muy entusiasmado con las implicaciones y el potencial de esta investigación ".

El profesor Harries comento que esto demuestra que cuando se tratan células viejas con moléculas que restablecen los niveles de los factores de empalme, las células recuperan algunas características de la juventud. Son capaces de crecer, y sus telómeros, los extremos de los cromosomas que se acortan a medida que envejecemos, ahora son más largos, como lo son en las células jóvenes. 

Referencias.

La investigación La modulación de molécula pequeña de la expresión del factor de empalme se asocia con el rescate de la senescencia celular , se publica en la revista BMC Cell Biology , https://bmccellbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12860-017-0147-7 .

Eduardo Ghershman, 28.11.2017