Un estudio con ratones financiado por los Institutos Nacionales de Salud de EE.UU. proporciona una hoja de ruta sobre cómo el envejecimiento puede alterar la actividad genética de las células cerebrales.
A partir de un estudio de cartografía cerebral financiado por los Institutos Nacionales de Salud (NIH), los investigadores han descubierto que no todos los tipos celulares del cerebro envejecen de la misma manera. Han encontrado que algunas células, como un pequeño grupo de células que controlan las hormonas, pueden sufrir más cambios relacionados con la edad en su actividad genética que otras.
Los resultados, publicados en Nature, apoyan la idea de que algunas células son más sensibles que otras al proceso de envejecimiento y a los trastornos cerebrales relacionados con la edad.
“El envejecimiento es el factor de riesgo más importante de la enfermedad de Alzheimer y de muchos otros trastornos cerebrales devastadores. Estos resultados proporcionan un mapa muy detallado de las células cerebrales que pueden verse más afectadas por el envejecimiento”, afirma Richard J. Hodes, director del Instituto Nacional del Envejecimiento de los NIH. “Este nuevo mapa puede alterar fundamentalmente la forma en que los científicos piensan acerca de cómo el envejecimiento afecta al cerebro y también proporcionar una guía para el desarrollo de nuevos tratamientos para las enfermedades cerebrales relacionadas con el envejecimiento”.
Estudio del envejecimiento en las células cerebrales
Los investigadores utilizaron herramientas avanzadas de análisis genético para estudiar células individuales en cerebros de ratones “jóvenes” de 2 meses y “viejos” de 18 meses. Para cada edad, los investigadores analizaron la actividad genética de diversos tipos de células localizadas en 16 amplias regiones diferentes, que constituyen el 35% del volumen total del cerebro de un ratón.
Al igual que estudios anteriores, los resultados iniciales mostraron una disminución de la actividad de genes asociados a circuitos neuronales con la edad. Estos descensos se observaron en las neuronas, las células primarias de los circuitos, así como en las células gliales llamadas astrocitos y oligodendrocitos, que pueden apoyar la señalización neuronal controlando los niveles de neurotransmisores y aislando eléctricamente las fibras nerviosas. En cambio, el envejecimiento aumentó la actividad de los genes asociados a los sistemas inmunitario e inflamatorio del cerebro, así como a las células de los vasos sanguíneos cerebrales.
Otros análisis ayudaron a detectar qué tipos celulares pueden ser los más sensibles al envejecimiento. Por ejemplo, los resultados sugirieron que el envejecimiento reduce el desarrollo de las neuronas recién nacidas que se encuentran en al menos tres partes distintas del cerebro. Estudios anteriores han demostrado que algunas de estas neuronas recién nacidas pueden desempeñar un papel en los circuitos que controlan algunas formas de aprendizaje y memoria, mientras que otras pueden ayudar a los ratones a reconocer diferentes olores.
Las células que parecían más sensibles al envejecimiento rodean el tercer ventrículo, un conducto principal que permite el paso del líquido cefalorraquídeo a través del hipotálamo. Situado en la base del cerebro del ratón, el hipotálamo produce hormonas capaces de controlar las necesidades básicas del organismo, como la temperatura, el ritmo cardíaco, el sueño, la sed y el hambre. Los resultados mostraron que las células que recubren el tercer ventrículo y las neuronas vecinas del hipotálamo presentaban los mayores cambios en la actividad genética con la edad, incluidos aumentos en los genes de la inmunidad y descensos en los genes asociados a los circuitos neuronales.
Los autores señalaron que estas observaciones concuerdan con estudios anteriores realizados en distintos animales que mostraban vínculos entre el envejecimiento y el metabolismo corporal, entre ellos los relativos a cómo el ayuno intermitente y otras dietas de restricción calórica pueden aumentar la esperanza de vida. En concreto, se sabe que las neuronas sensibles al envejecimiento del hipotálamo producen hormonas que controlan la alimentación y la energía, mientras que las células que recubren el ventrículo controlan el paso de hormonas y nutrientes entre el cerebro y el cuerpo. Se necesitan más investigaciones para examinar los mecanismos biológicos subyacentes a los hallazgos, así como para buscar cualquier posible relación con la salud humana.
Estudio que forma parte de una iniciativa dirigida a conocer mejor el funcionamiento del cerebro
El proyecto fue dirigido por los doctores Kelly Jin, Bosiljka Tasic y Hongkui Zeng, del Instituto Allen Institute para la Ciencia del Cerebro de Seattle. Los investigadores utilizaron herramientas de cartografía cerebral -desarrolladas en el marco de la Iniciativa BRAIN (Investigación del Cerebro a través de Avanzadas Neurotecnologías Innovativas, en sus siglas en inglés) de los NIH- para estudiar más de 1,2 millones de células cerebrales, es decir, aproximadamente el 1% del total de células cerebrales, de ratones jóvenes y viejos.
“Durante años, los científicos han estudiado los efectos del envejecimiento en el cerebro principalmente célula por célula. Ahora, gracias a las innovadoras herramientas de cartografía cerebral -posibilitadas por la Iniciativa BRAIN de los NIH-, los investigadores pueden estudiar cómo el envejecimiento afecta a gran parte del cerebro en su conjunto”, afirma el doctor John Ngai, director de la Iniciativa BRAIN. “Este estudio demuestra que examinar el cerebro de forma más global puede proporcionar a los científicos nuevos conocimientos sobre cómo envejece el cerebro y cómo las enfermedades neurodegenerativas pueden alterar la actividad normal del envejecimiento”.
Este estudio ha sido financiado por las becas R01AG066027 y U19MH114830 de los NIH.
Los investigadores pueden obtener los datos del estudio en el siguiente sitio web: https://assets.nemoarchive.org/dat-61kfys3
Artículo científico: Jin, K. et al. Brain-wide cell-type specific transcriptomic signatures of healthy aging in mice. Nature. 2025 January 1 doi: http://dx.doi.org/10.1038/s41586-024-08350-8
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