El papel de la arginasa en el envejecimiento del corazón y la inflamación

A medida que la gente envejece, su riesgo de enfermedades del corazón aumenta. Esto ocurre debido a varios cambios en el corazón y los tejidos que lo rodean, lo que puede llevar a condiciones como la insuficiencia cardíaca. Un factor clave en este proceso es la Inflamación crónica de bajo nivel en el cuerpo, a menudo llamada "inflammaging." Esta inflamación es causada por diferentes tipos de células en el corazón, que cambian y contribuyen a los problemas cardíacos a medida que envejecemos.

Los estudios muestran que los corazones más viejos no responden bien a factores de estrés como la reducción del flujo sanguíneo, lo que puede llevar a infartos. El corazón de una persona mayor tiene menos capacidad para repararse después de una lesión comparado con un corazón más joven. Incluso en personas mayores que parecen saludables, hay signos de daño cardíaco y inflamación continua. Sin embargo, las razones exactas detrás de estos cambios en el corazón a medida que envejece aún no están completamente claras. La mayoría de los estudios anteriores se han centrado en modelos animales jóvenes, que no reflejan con precisión los cambios que se ven en personas mayores. Por lo tanto, es importante estudiar el envejecimiento en un modelo animal más realista.

#El papel de la Arginasa en el envejecimiento

Investigaciones recientes han demostrado que una enzima llamada arginasa juega varios roles en el proceso de envejecimiento y en cómo los órganos, incluido el corazón, cambian con la edad. Hay dos formas de arginasa: Arg-I y Arg-II. Mientras que Arg-I se encuentra principalmente en el hígado, Arg-II se ve a menudo en los tejidos del corazón y está relacionado con la inflamación y los cambios en los tejidos.

La investigación indica que Arg-II podría estar involucrado en el proceso de envejecimiento y promover la inflamación y la cicatrización en el corazón. Eliminar o inhibir Arg-II ha demostrado ralentizar el envejecimiento y proteger contra daños en diferentes órganos, incluido el corazón. Sin embargo, hay resultados contradictorios sobre cómo estas formas de arginasa actúan en las lesiones cardíacas. Se necesita más investigación sobre dónde se localizan estas enzimas en el corazón, cómo funcionan y cómo pueden contribuir al envejecimiento cardíaco.

#Enfoque del estudio

Este estudio tiene como objetivo descubrir dónde se encuentra la arginasa en el corazón y cómo afecta el proceso de envejecimiento. También queremos ver si Arg-II influye en la vulnerabilidad del corazón a los daños causados por la reducción del flujo sanguíneo.

#Hallazgos clave sobre la arginasa y los corazones envejecidos

#Aumento de Arg-II en corazones envejecidos

En estudios comparando ratones jóvenes y viejos, encontramos que los niveles de Arg-II aumentan en los corazones de los ratones mayores, especialmente en las ratonas. Sin embargo, los niveles de Arg-I se mantienen muy bajos y no cambian con la edad, lo que indica que el envejecimiento aumenta específicamente la expresión de Arg-II.

Después de usar diferentes técnicas para analizar las proteínas de Arg-II, descubrimos que mientras Arg-II aumenta en corazones envejecidos, no se puede detectar en las células cardíacas llamadas cardiomiocitos. En cambio, Arg-II parece estar mayormente localizado en células no cardiomiocíticas como Macrófagos (células inmunitarias), Fibroblastos (células que ayudan con la reparación de tejidos) y células endoteliales (células que recubren los vasos sanguíneos).

#Impacto de la eliminación de Arg-II en el envejecimiento cardíaco

Para entender cómo la eliminación de Arg-II afecta el corazón envejecido, examinamos tejido cardíaco de ratones que carecían de esta enzima. Encontramos que estos ratones tenían menos cicatrices y daños en sus corazones comparados con ratones viejos normales. También mostraron menos fibroblastos y signos de inflamación.

Además, observamos que los niveles de marcadores específicos que indican inflamación en el corazón disminuyeron en ratones deficientes en Arg-II. Estos resultados sugieren que Arg-II juega un papel significativo en el envejecimiento del corazón al promover la inflamación y la cicatrización.

#Apoptosis en el tejido cardíaco

A medida que los corazones envejecen, hay un aumento en la muerte celular, particularmente en los cardiomiocitos. En los corazones de ratones mayores, encontramos más células apoptóticas (muertas) comparadas con ratones más jóvenes. Curiosamente, los ratones knockout de Arg-II mostraron niveles reducidos de células apoptóticas en sus corazones, indicando que Arg-II contribuye a esta muerte celular en corazones envejecidos.

#Comprendiendo los mecanismos detrás de los efectos de Arg-II

Dado que Arg-II no se encuentra en cardiomiocitos pero está presente en macrófagos, investigamos cómo contribuye a la muerte celular en estas células del corazón. Encontramos que los macrófagos envejecidos producen niveles aumentados de una citoquina pro-inflamatoria llamada IL-1β. Esta citoquina es conocida por afectar a otros tipos de células y puede promover la muerte celular.

Cuando expusimos cardiomiocitos jóvenes a medio condicionado de macrófagos envejecidos, notamos un aumento en la muerte celular, pero este efecto fue bloqueado cuando añadimos un antagonista del receptor de IL-1. Estos hallazgos sugieren que IL-1β de los macrófagos podría ser un factor clave en conectar Arg-II y la apoptosis de cardiomiocitos.

#Interacciones entre macrófagos y otras células del corazón

Nuestro estudio también observó cómo los macrófagos afectan otras células del corazón, especialmente los fibroblastos. Cuando los fibroblastos fueron expuestos a medio condicionado de macrófagos viejos, mostraron un aumento en la producción de colágeno, lo cual es un sello distintivo de la fibrosis. Este efecto se redujo cuando usamos medio condicionado de macrófagos knockout de Arg-II, reforzando la idea de que Arg-II de los macrófagos contribuye a la activación de fibroblastos y al entorno cardíaco envejecido.

#Cambios en células endoteliales en el envejecimiento cardíaco

Otro aspecto importante del envejecimiento del corazón es cómo cambian las células endoteliales, que forman el revestimiento de los vasos sanguíneos, con el tiempo. Nuestros hallazgos indicaron que estas células también muestran signos de pasar por una transformación conocida como transición endotelial a mesenquimal (EndMT). Este proceso implica que las células endoteliales pierden sus características y adquieren propiedades de células mesenquimatosas, lo que lleva a un aumento de la fibrosis y disfunción.

En ratones envejecidos, observamos que los niveles de proteínas asociadas con EndMT estaban elevados, mientras que los ratones knockout de Arg-II mostraron niveles reducidos de estas proteínas. Esto sugiere que Arg-II puede facilitar EndMT en corazones envejecidos.

#Recuperación funcional después de isquemia

Para examinar cómo Arg-II impacta la función cardíaca después de períodos de flujo sanguíneo restringido, realizamos experimentos en los que sometimos los corazones de los ratones a isquemia y luego permitimos la reperfusión (restauración del flujo sanguíneo). Los ratones mayores knockout de Arg-II mostraron una recuperación significativamente mejor de la función cardíaca en comparación con los ratones salvajes después de la lesión.

A través de esta investigación, también encontramos que la presencia de Arg-II estaba vinculada a áreas más grandes de daño en el tejido cardíaco tras la isquemia. Esto indica que Arg-II contribuye a la vulnerabilidad del corazón a tales eventos estresantes durante el envejecimiento.

#Diferencias de sexo en Arg-II y el envejecimiento cardíaco

Curiosamente, nuestro estudio reveló que las hembras mostraron un aumento más alto en los niveles de Arg-II en el corazón en comparación con los machos a medida que envejecían. Esto sugiere que puede haber influencias hormonales como el estrógeno que regulan los niveles de Arg-II de manera diferente en machos y hembras.

#Conclusión

En resumen, nuestro estudio identifica a Arg-II como un jugador significativo en el envejecimiento del corazón. Los hallazgos indican que Arg-II realza la inflamación, promueve la muerte celular y facilita la cicatrización en el corazón. Su papel se extiende no solo a los cardiomiocitos, sino que también involucra interacciones con macrófagos y fibroblastos, contribuyendo al fenotipo general de envejecimiento del corazón.

El envejecimiento incluye cambios complejos que afectan la función cardíaca y la resistencia al estrés. Esta investigación destaca el potencial de atacar Arg-II como un enfoque novedoso para prevenir o reducir problemas relacionados con el corazón en adultos mayores. La investigación futura podría aclarar aún más los mecanismos específicos y las vías involucradas, potencialmente guiando estrategias terapéuticas para mejorar la salud del corazón a medida que las personas envejecen.