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Desbloqueando los secretos del envejecimiento en ratones

La investigación sobre el envejecimiento en ratones revela información sobre la salud y la longevidad.

Mohamed Sean R Hackett, Majed Mohamed Magzoub, Tobias M Maile, Ngoc Vu, Kevin M Wright, Eugene Melamud, Wilhelm Haas, Fiona E McAllister, Gary A Churchill, Bryson D Bennett

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El envejecimiento es un tema que nos toca a todos, nos guste o no. Todos queremos entender por qué envejecemos, cómo sucede y cómo podemos frenar un poco el proceso. Este informe se adentra en el fascinante mundo de la investigación sobre el envejecimiento, específicamente en ratones, que a menudo se usan como sustitutos de los humanos en estudios científicos.

¿Por qué estudiar el envejecimiento?

Como seres humanos, queremos vivir vidas más largas y saludables. Para lograr esto, los científicos buscan entender los cambios biológicos que ocurren a medida que envejecemos. Al estudiar cómo el envejecimiento afecta a diferentes criaturas, especialmente a los ratones, los investigadores esperan descubrir secretos que podrían llevar a una mejor salud para todos nosotros. Después de todo, si algo puede salir mal, ¡puedes apostar a que le pasará primero a tu ratón de laboratorio favorito!

Ratones como modelos

Los ratones son populares en la investigación por una razón. Estos pequeños animales comparten muchas similitudes biológicas con los humanos. Se enferman de manera similar a nosotros, sus cuerpos funcionan de formas comparables y, seamos sinceros, son unas criaturas adorables. El ratón de laboratorio se ha convertido en el modelo ideal para estudiar el envejecimiento, proporcionando información que podría aplicarse a los humanos.

¿Qué sucede a medida que los ratones envejecen?

A medida que los ratones envejecen, muestran varios cambios que se pueden clasificar en diferentes "marcadores" del envejecimiento. Esto incluye desde cambios en su metabolismo hasta declives en la función de los órganos. Esto significa que los investigadores tienen mucho que monitorear, como un padre viendo a su hijo crecer y posiblemente tener berrinches.

La ecuación de Gompertz

Para entender cómo los factores de riesgo cambian con la edad, los investigadores se refieren a la ecuación de Gompertz. Esta ecuación sugiere que el riesgo de muerte aumenta dramáticamente a medida que uno envejece. En específico, nos dice que por cada ocho años que un ratón (o un humano) vive, el riesgo de muerte se duplica. Imagina que tu pastel de cumpleaños tiene el doble de velas cada ocho años. Es un recordatorio sombrío de que el pastel se hace más pequeño pero las velas más grandes.

Los marcadores del envejecimiento

Los marcadores del envejecimiento son las características clave que los investigadores han identificado como indicadores para entender el proceso de envejecimiento. Algunos de estos incluyen:

  • Senescencia Celular: Las células pierden su capacidad de dividirse y funcionar correctamente después de un cierto número de divisiones.
  • Acortamiento de Telómeros: Los extremos de los cromosomas se acortan con cada división celular, llevando al envejecimiento celular.
  • Disfunción en la producción de energía: Los mecanismos que producen energía en nuestras células se vuelven menos eficientes con el tiempo.

¡Imagínate intentar correr un maratón mientras tu bebida energética se debilita cada vez más a medida que avanzas! Eso es el envejecimiento para ti.

¿Por qué necesitamos saber más?

Aunque muchos cambios asociados con el envejecimiento son conocidos, los investigadores aún están armando el rompecabezas de cómo estos cambios interactúan entre sí. Esto es crucial para identificar los verdaderos impulsores del envejecimiento, lo que podría llevar a posibles tratamientos.

Observaciones en ratones

La mayoría de los estudios sobre el envejecimiento se han centrado en órganos o tejidos específicos. Sin embargo, esto a menudo implica poner fin a la vida de los ratones, lo que impide que los investigadores observen su vida natural. Es como intentar entender el crecimiento de un árbol cortándolo demasiado pronto, ¡te pierdes la imagen completa!

Para sortear esto, los científicos han utilizado cepas de ratones endogámicos. Estas cepas son genéticamente idénticas y permiten a los investigadores estudiar el envejecimiento sin sacrificar a todos los ratones. Al comparar cepas de vida larga y corta, los investigadores pueden ver qué cambios genéticos están asociados con el envejecimiento.

El enfoque multiómico

Un enfoque multiómico considera varios factores biológicos juntos. Los investigadores analizan proteínas, lípidos y metabolitos en la sangre para obtener una imagen más clara de lo que sucede a medida que los ratones envejecen. Esto es esencial, ya que ayuda a conectar los puntos en el proceso de envejecimiento, como armar piezas de un rompecabezas.

La sangre como ventana al envejecimiento

Uno de los métodos ingeniosos que los investigadores están usando implica tomar muestras de sangre. Esto es menos invasivo que tomar muestras de tejido y permite a los científicos rastrear cambios a lo largo del tiempo. Es como coleccionar estampillas de varios lugares: cada muestra de sangre cuenta una historia única sobre la edad del ratón.

Estudios longitudinales

En esta investigación, se observó a un grupo de 110 ratones mestizos en tres edades diferentes: 8, 14 y 20 meses. Al tomar muestras de sangre de estos ratones a varias edades, los investigadores pudieron ver cómo su biología cambiaba con el tiempo y cómo estos cambios estaban relacionados con su esperanza de vida. Piénsalo como hacer un seguimiento con un amigo cada pocos años para ver cómo le ha ido en la vida.

Encontrando cambios moleculares

Los investigadores identificaron numerosos cambios en características moleculares a medida que los ratones envejecían. Algunos cambios fueron sutiles, mientras que otros fueron más pronunciados. Por ejemplo, los metabolitos (moléculas pequeñas involucradas en el metabolismo) y lípidos (grasas) cambiaron a medida que los ratones envejecían, sugiriendo que su salud general también estaba cambiando.

La firma de la "puerta de la muerte"

A medida que los ratones se acercaban a la muerte, los investigadores notaron un conjunto particular de señales en su sangre, que humorísticamente llamaron la firma de la "puerta de la muerte". Esta firma indicaba que los ratones estaban cerca del final de su vida y mostraba cambios generalizados en su bioquímica. ¡Es como la versión de ratón de darse cuenta de que has dejado la estufa encendida!

Los arquetipos del envejecimiento

Para categorizar los cambios observados en el envejecimiento, los investigadores definieron tres tipos de arquetipos de envejecimiento:

  1. Envejecimiento cronológico: Cambios que son simplemente debido al paso del tiempo.
  2. Fracción de vida vivida (FLL): Cambios que reflejan cuánto tiempo de vida le queda a un ratón en relación con su esperanza de vida total.
  3. Pérdida de homeostasis: Cambios que indican un colapso de la capacidad del cuerpo para mantenerse equilibrado.

Estos arquetipos ayudan a los investigadores a comprender mejor los efectos del envejecimiento y cómo podrían estar interconectados.

Factores que influyen en el envejecimiento

Varios factores contribuyen a cómo envejecen los ratones, incluyendo la genética y variables ambientales. Al estudiar las conexiones entre estos factores, los investigadores esperan determinar qué cambios son directamente responsables del envejecimiento y cuáles son meros efectos secundarios.

Conexión con trastornos genéticos

Curiosamente, ciertos trastornos genéticos pueden hacer que los ratones envejezcan más rápido. Al entender estas conexiones genéticas, los científicos pueden descubrir mecanismos que afectan el envejecimiento tanto en ratones como en humanos. Es un poco como encontrar un parecido familiar en una foto grupal: siempre hay alguien cuyos rasgos destacan.

El papel de la dieta

La dieta juega un papel significativo en cómo envejecen los ratones. Al alterar sus dietas, los investigadores pueden observar cómo estos cambios afectan el proceso de envejecimiento. Es similar a probar una nueva dieta tú mismo y examinar cómo impacta tu salud. Spoiler: ¡la ensalada suele ser la ganadora!

Mirando hacia el futuro

A medida que la investigación continúa desarrollándose, los científicos están entusiasmados con el potencial de tratamientos que podrían ralentizar o incluso revertir aspectos del envejecimiento. La intersección de la genética, la bioquímica y factores de estilo de vida podría ayudar a desarrollar terapias que promuevan la longevidad, como encontrar una fuente de juventud, pero con menos chapoteo.

Conclusión

La búsqueda por entender el envejecimiento en ratones es un área de investigación emocionante con implicaciones para la salud humana. Al estudiar las complejidades del envejecimiento, los científicos esperan desentrañar los misterios de cómo envejecemos y cómo mejorar nuestra calidad de vida a medida que crecemos. Los hallazgos obtenidos de estos pequeños sujetos peludos podrían algún día ayudarnos a todos a envejecer con gracia. Hasta entonces, tratemos a nuestros ratones con amabilidad, ¡después de todo, son los héroes de la historia del envejecimiento!

Fuente original

Título: The Molecular Architecture of Variable Lifespan in Diversity Outbred Mice

Resumen: To unravel the causes and effects of aging we can monitor the time-evolution of the aging process and learn how it is structured by genetic and environmental variation before ultimately testing theories about the causal drivers of aging. Diverse Outbred (DO) mice provide widespread, yet controlled, genetic variation generating considerable variation in mouse lifespan - here, we explore the relationship between DO mouse aging and lifespan. We profiled the plasma multiome of 110 DO mice at three ages using liquid chromatography - mass spectrometry (LC-MS)-based metabolomics and lipidomics and proteomics. Individual mice varied more than two-fold in natural lifespan. The combination of known age and resulting lifespan allows us to evaluate alternative models of how molecules were related to chronological age and lifespan. The majority of the aging multiome shifts with chronological age highlighting the accelerating chemical stress of aging. In contrast, proteomic pathways encompassing both well-appreciated aspects of aging biology, such as dysregulation of proteostasis and inflammation, as well as lesser appreciated changes such as through toll-like receptor signaling, shift primarily with fraction of life lived (the ratio of chronological age to lifespan). This measure, which approximates biological age, varies greatly across DO mice creating a global disconnect between chronological and biological age. By sampling mice near their natural death we were able to detect loss-of-homeostasis signatures involving focal dysregulation of proteolysis and the secreted phosphoproteome which may be points-of-failure in DO aging. These events are succeeded by massive changes in the multiome in mices final three weeks as widespread cell death reshapes the plasma of near-death mice.

Autores: Mohamed Sean R Hackett, Majed Mohamed Magzoub, Tobias M Maile, Ngoc Vu, Kevin M Wright, Eugene Melamud, Wilhelm Haas, Fiona E McAllister, Gary A Churchill, Bryson D Bennett

Última actualización: 2024-12-16 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.10.26.564069

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.10.26.564069.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

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