Un estudio con ratones financiado por el NIH proporciona una hoja de ruta sobre cómo el envejecimiento puede alterar la actividad genética de las células cerebrales.
Basándose en una nueva investigación de mapeo cerebral financiada por los Institutos Nacionales de Salud (NIH), los científicos han descubierto que no todos los tipos de células del cerebro envejecen de la misma manera. Descubrieron que algunas células, como un pequeño grupo de células que controlan las hormonas, pueden sufrir más cambios relacionados con la edad en la actividad genética que otras. Los resultados, publicados en Nature , respaldan la idea de que algunas células son más sensibles al proceso de envejecimiento y a los trastornos cerebrales asociados al envejecimiento que otras.
“El envejecimiento es el factor de riesgo más importante para la enfermedad de Alzheimer y muchos otros trastornos cerebrales devastadores. Estos resultados proporcionan un mapa muy detallado de las células cerebrales que pueden verse más afectadas por el envejecimiento”, afirmó el Dr. Richard J. Hodes, director del Instituto Nacional sobre el Envejecimiento de los NIH. “Este nuevo mapa puede alterar fundamentalmente la forma en que los científicos piensan sobre cómo el envejecimiento afecta al cerebro y también proporcionar una guía para desarrollar nuevos tratamientos para las enfermedades cerebrales relacionadas con el envejecimiento”.
Los científicos utilizaron herramientas avanzadas de análisis genético para estudiar células individuales en los cerebros de ratones “jóvenes” de 2 meses y “viejos” de 18 meses. Para cada edad, los investigadores analizaron la actividad genética de una variedad de tipos de células ubicadas en 16 regiones diferentes, que constituyen el 35% del volumen total del cerebro de un ratón.
Al igual que en estudios anteriores, los resultados iniciales mostraron una disminución de la actividad de los genes asociados a los circuitos neuronales. Estas disminuciones 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. Por el contrario, el envejecimiento aumentó la actividad de los genes asociados con los sistemas inmunológico e inflamatorio del cerebro, así como en las células de los vasos sanguíneos cerebrales.
Análisis posteriores ayudaron a identificar qué tipos de células pueden ser las más sensibles al envejecimiento. Por ejemplo, los resultados sugirieron que el envejecimiento reduce el desarrollo de neuronas recién nacidas que se encuentran en al menos tres partes diferentes del cerebro. Estudios anteriores han demostrado que algunas de estas neuronas recién nacidas pueden desempeñar un papel en el circuito que controla algunas formas de aprendizaje y memoria, mientras que otras pueden ayudar a los ratones a reconocer diferentes olores.
Las células que parecían ser las más sensibles al envejecimiento se encuentran alrededor del tercer ventrículo, un conducto importante que permite que el líquido cefalorraquídeo pase a través del hipotálamo. Situado en la base del cerebro del ratón, el hipotálamo produce hormonas que pueden controlar las necesidades básicas del cuerpo, como la temperatura, la frecuencia cardíaca, el sueño, la sed y el hambre. Los resultados mostraron que las células que recubren el tercer ventrículo y las neuronas vecinas en el hipotálamo presentaban los mayores cambios en la actividad genética con la edad, incluidos aumentos en los genes de inmunidad y disminuciones en los genes asociados con los circuitos neuronales.
Los autores señalaron que estas observaciones coinciden con estudios previos realizados en varios animales diferentes que mostraban vínculos entre el envejecimiento y el metabolismo corporal, incluidos aquellos sobre cómo el ayuno intermitente y otras dietas restrictivas en calorías pueden aumentar la esperanza de vida. En concreto, se sabe que las neuronas sensibles a la edad del hipotálamo producen hormonas que controlan la alimentación y la energía, mientras que las células que recubren los ventrículos controlan el paso de hormonas y nutrientes entre el cerebro y el cuerpo. Se necesitan más investigaciones para examinar los mecanismos biológicos que subyacen a los hallazgos, así como para buscar posibles vínculos con la salud humana.
El proyecto fue dirigido por Kelly Jin, Ph.D., Bosiljka Tasic, Ph.D., y Hongkui Zeng, Ph.D., del Instituto Allen de Ciencias del Cerebro.(link externo), Seattle. Los científicos utilizaron herramientas de mapeo cerebral —desarrolladas como parte de la Iniciativa de Investigación Cerebral a Través del Avance de Neurotecnologías Innovadoras® (BRAIN) del NIH – Red de Censos Celulares (BICCN) — para estudiar más de 1,2 millones de células cerebrales, o aproximadamente el 1% del total de células cerebrales, de ratones jóvenes y viejos.
“Durante años, los científicos estudiaron los efectos del envejecimiento en el cerebro, principalmente, de una célula a la vez. Ahora, con herramientas innovadoras de mapeo cerebral, hechas posibles por la Iniciativa BRAIN de los NIH, los investigadores pueden estudiar cómo el envejecimiento afecta a gran parte del cerebro en su totalidad”, afirmó John Ngai, Ph.D., director de la Iniciativa BRAIN®. “Este estudio demuestra que examinar el cerebro de manera más global puede brindar a los científicos nuevos conocimientos sobre cómo envejece el cerebro y cómo las enfermedades neurodegenerativas pueden alterar la actividad normal del envejecimiento”.
Este estudio fue financiado por las subvenciones NIH R01AG066027 y U19MH114830 .
Los investigadores pueden obtener datos del estudio visitando el siguiente sitio web: https://assets.nemoarchive.org/dat-61kfys3(link externo).
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Referencia
Jin, K. et al. Firmas transcriptómicas específicas de cada tipo de célula en todo el cerebro que indican un envejecimiento saludable en ratones. Nature . 1 de enero de 2025 doi: 10.1038/s41586-024-08350-8
