Enquanto você está sentado aqui lendo este artigo, suas células estão trabalhando em seu corpo realizando todas as diversas reações bioquímicas necessárias para mantê-lo ativo. À medida que avançam, acumulam mutações, resistem a toxinas ambientais e fazem o possível para absorver nutrientes de uma dieta menos que perfeita.

Com o passar do tempo, nossas células começam a enfraquecer. Nossos soldados, trabalhadores e protetores biológicos, uma vez prontos, não são mais o que costumavam ser. Estamos envelhecendo... constantemente. Este fato universalmente aceito é agora considerado mais um obstáculo temporário por alguns pesquisadores otimistas devido a descobertas recentes que têm o campo da longevidade zumbindo com conversas sobre imortalidade.

Por que a mudança repentina, você pode perguntar? Bem, na verdade, a busca pela imortalidade não é uma moda nova. Buscas pela fonte da juventude e elixires para a vida eterna existem desde os primórdios da própria humanidade. No entanto, experimentos recentes no campo da longevidade trouxeram novas observações interessantes que nos deixam imaginando se o envelhecimento é realmente inevitável ou se é apenas mais uma doença com cura aguardando nossa descoberta.

Nas seções abaixo, discutirei três experimentos-chave das últimas duas décadas que avançaram muito no campo da longevidade e período de saúde pesquisar. Esses estudos deixam claro que, se tal caminho para a imortalidade existe, não está em alguma fonte oculta ou poção mágica, mas sim na compreensão do mundo oculto dentro de nossas próprias células e tecidos.

Estudos de parabiose

Uma marca da juventude é a capacidade do corpo células progenitoras para substituir células velhas ou danificadas por novas. À medida que envelhecemos, essa capacidade desaparece e não somos mais capazes de reabastecer nossos tecidos com novas células com a mesma eficiência. Isso leva a problemas como atrofia muscular e declínio na função do órgão. Em 2005, o pesquisador de Stanford Dr. Thomas Rando e colegas publicaram um artigo investigando os efeitos da idade na capacidade das células satélites, um tipo de músculo célula progenitora, para proliferar e regenerar. (Conboy et al., 2005). Estudos anteriores conduzidos por este laboratório mostraram que a capacidade declinante das células satélites envelhecidas de gerar novas células (também conhecida como “potencial regenerativo”) não se devia a mudanças internas dentro da célula, mas sim à falta de sinais externos de ativação da regeneração do ambiente (Conboy et al., 2003). Em outras palavras, não havia algo de errado com a célula em si, mas sim com seu ambiente, que fez com que ela parasse de se regenerar.

O sistema circulatório é um sistema de entrega de nutrientes que ajuda a moldar o ambiente de uma célula. Ele faz isso fornecendo à célula os materiais de que ela precisa para funcionar. Em 2005, o laboratório Rando perguntou se a substituição do sistema circulatório de um organismo envelhecido pelo de um animal mais jovem poderia restaurar a ativação e proliferação de células satélites envelhecidas. Para investigar essa questão, pesquisadores do laboratório Rando conectaram cirurgicamente os sistemas circulatórios de um camundongo jovem e velho em um procedimento chamado parabiose. Depois de sincronizar os sistemas circulatórios dos camundongos, as células satélites dos camundongos idosos foram mais capazes de gerar novas células com potencial regenerativo semelhante ao das células satélites dos camundongos jovens. Um estudo adicional também documentou o efeito da parabiose na extensão da vida útil. Neste estudo, os camundongos foram conectados por parabiose por apenas três meses antes de serem separados. Estar exposto a um sistema circulatório mais jovem aumentou a longevidade dos camundongos de 125 para 130 semanas, um aumento geral de 5% na vida útil (Zhang et al., 2021).

Líquido Espinhal Cerebral Rejuvenescedor

Embora os estudos da parabiose tenham sido um avanço empolgante, suas implicações foram limitadas aos tecidos mais acessíveis ao sistema circulatório. o do sistema nervoso central (CNS), por outro lado, não é tão facilmente acessível. O SNC é protegido pelo barreira hematoencefalica, um sistema de células epiteliais fortemente unidas que protege nosso sistema nervoso de bactérias e vírus potencialmente nocivos que circulam em nosso sangue. À medida que as células do nosso SNC envelhecem, corremos mais risco de desenvolver doenças neurodegenerativas, como Alzheimer e Mal de Parkinson. Portanto, encontrar uma maneira de rejuvenescer as células do SNC também é extremamente importante para a saúde e longevidade.

Para resolver essa preocupação, os pesquisadores de Stanford, Dr. Tal Iram e Dr. Tony Wyss-Coray, investigaram se a reposição do ambiente celular poderia ter efeitos antienvelhecimento semelhantes no SNC, como observado em outros tecidos. Em vez de ligar os sistemas circulatórios de camundongos velhos e jovens (permitindo a troca de sangue e plasma), eles realizaram uma transfusão de LCR – um procedimento que trocava o fluido espinal cerebral (CSF) de camundongos velhos com o de camundongos jovens.

Em seu estudo, o Dr. Wyss-Coray e o Dr. Iram mostraram que a infusão de LCR jovem (de camundongos e humanos) no sistema ventricular de camundongos velhos melhorou as funções-chave nas células do SNC dos animais idosos. Especificamente, a transfusão de LCR aumentou a proliferação e diferenciação de populações de células progenitoras de oligodendrócitos (OPC). As OPCs são células que dão origem aos Oligodendrócitos maduros, um tipo de célula glial no cérebro responsável por envolver nossos neurônios em uma substância condutora gordurosa chamada mielina que ajuda na comunicação neuronal.

À medida que envelhecemos, o volume de substância branca (o tecido em nossos cérebros composto de neurônios mielinizados) diminui, impactando negativamente a função cognitiva. Portanto, uma implicação dos resultados do Dr. Wyss-Coray e do Dr. Iram é que a restauração de OPCs pode neutralizar a perda de matéria branca e inibir o declínio cognitivo à medida que envelhecemos. Curiosamente, outro estudo do laboratório Wyss-Coray em 2014 mostrou impactos positivos na função cognitiva e Plasticidade sináptica em camundongos mais velhos após serem submetidos à cirurgia de parabiose (Villeda et al., 2014).

Esses estudos de parabiose e transfusão de LCR foram fundamentais para estabelecer a importância do ambiente de uma célula para sua função e envelhecimento biológico, mas não responderam à próxima pergunta importante: se sabemos que algo está errado com o ambiente, o que especificamente está errado com ele? Responder a essa pergunta nos permitiria desenvolver terapias para mudar o ambiente de nossas células, permitindo que elas voltassem a seus eus mais jovens.

O Relógio Horvath

Os estudos de Wyss-Coray e Rando nos mostraram que o que está acontecendo fora de nossas células é importante – mas e o que está acontecendo dentro? Se mergulharmos em nossas células, passando pela membrana plasmática, passando pelo citosol e entrando no núcleo – o centro de comando da célula – encontraríamos nosso DNA. O DNA pode ser pensado como a coleção de instruções que nossas células usam para funcionar. Além disso, nosso DNA tem o que é chamado de epigenoma, um padrão de marcações que fica em cima de nossos genes e regula onde e quando eles serão expressos na célula. À medida que envelhecemos, padrões epigenéticos como metilação do DNA afetar gene expressão. Em alguns casos, acumular ou perder certos padrões de metilação do DNA pode fazer com que genes associados à longevidade sejam suprimidos (Salas-Pérez et al., 2019). Isso prejudica a função celular e, em última análise, nos faz parecer, sentir e agir mais velhos. Em 2011, o Dr. Steve Horvath, pesquisador de genética humana e bioestatística da UCLA, caracterizou a correlação entre os padrões de metilação do DNA e o envelhecimento, criando uma nova referência bioquímica para a saúde celular que os pesquisadores agora chamam de relógio epigenético (Blocklandt et al., 2011; Horvath, 2013).

Assim que se espalhou a notícia sobre o relógio epigenético de Horvath, os cientistas começaram a explorar avidamente a possibilidade de reverter os padrões epigenéticos para voltar o relógio (Rando & Chang, 2012). Estudos relataram que manter escolhas de estilo de vida pessoal saudável, como se exercitar e comer uma boa dieta, pode ajudar as células a manter padrões epigenéticos que se assemelham mais aos encontrados em células mais jovens, mas essas mudanças só podem voltar no tempo até agora (Quach et al., 2017). ). Os pesquisadores agora estão procurando outros meios para editar o epigenoma. Com novas ferramentas à nossa disposição, como CRISPR, é possível entrar e alterar manualmente os padrões epigenéticos em nosso DNA. Muito trabalho está sendo feito atualmente nessa frente (ou seja, Lau e Suh et al., 2017), mas é importante notar que ainda não sabemos até que ponto o epigenoma contribui diretamente para o processo de envelhecimento e se editá-lo terá o efeito antienvelhecimento pretendido.

Em conclusão…

Esses estudos mostram que estamos no caminho certo para desvendar os segredos científicos da vida prolongada. Dizem que a primeira pessoa a viver até os 150 anos já nasceu!

Dados os avanços recentes, é difícil imaginar que não seríamos capazes de estender a vida humana além de seu limite atual. Mas, se o envelhecimento é simplesmente outra doença à espera de cura é uma questão em debate. Só o tempo dirá se a ciência pode superar a mortalidade.

Enquanto alguns acreditam que não devemos entrar nesse jogo de inteligência, uma coisa é certa: a curiosidade é parte integrante de nossa humanidade e enquanto vivermos, nossa curiosidade sempre nos levará a buscar respostas para essa pergunta duradoura. .

Só o tempo dirá se a ciência pode superar a mortalidade

Sobre o autor

Arielle Hogan é bacharel em Biologia e bacharel em francês pela University of Virginia. Ela agora está buscando um Ph.D. em Neurociência no programa NSIDP da UCLA. Sua pesquisa se concentra em lesão do SNC e reparo neural. Especificamente, ela está pesquisando os programas de transcrição intrínsecos diferenciais que permitem a regeneração do PNS e investigando como esses programas de transcrição podem ser induzidos em modelos de lesão do SNC para promover a regeneração. Ela também gosta de aprender sobre biomecatrônica e interface cérebro-máquina (BMI), além de participar de divulgação e ensino de ciências. Fora do laboratório, ela passa o tempo praticando seu francês, jogando basquete, assistindo a filmes (mesmo os ruins) e viajando. Para mais informações sobre Arielle Hogan, visite seu perfil completo.

Referências

Bocklandt, S., Lin, W., Sehl, ME, Sánchez, FJ, Sinsheimer, JS, Horvath, S., & Vilain, E. (2011). Preditor epigenético da idade. PLoS ONE, 6(6), e14821. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0014821

Conboy, IM, Conboy, MJ, Wagers, AJ, Girma, ER, Weissman, IL, & Rando, TA (2005). Rejuvenescimento de células progenitoras envelhecidas por exposição a um ambiente sistêmico jovem. Natureza, 433(7027), 760-764. https://doi.org/10.1038/nature03260

Conboy, IM, Conboy, MJ, Smythe, GM e Rando, TA (2003). Restauração mediada por entalhe do potencial regenerativo do músculo envelhecido. Ciência (Nova York, NY), 302(5650), 1575-1577. https://doi.org/10.1126/science.1087573

Horvath S. (2013). Idade de metilação do DNA de tecidos humanos e tipos de células. Genoma biologia, 14(10), R115. https://doi.org/10.1186/gb-2013-14-10-r115

Iram, T., Kern, F., Kaur, A., Myneni, S., Morningstar, AR, Shin, H., Garcia, MA, Yerra, L., Palovics, R., Yang, AC, Hahn, O ., Lu, N., Shuken, SR, Haney, MS, Lehallier, B., Iyer, M., Luo, J., Zetterberg, H., Keller, A., Zuchero, JB, Wyss-Coray, T. (2022). CSF jovem restaura oligodendrogênese e memória em camundongos idosos via Fgf17. Natureza, 605(7910), 509-515. https://doi.org/10.1038/s41586-022-04722-0

Lau, CH, & Suh, Y. (2017). Edição de Genoma e Epigenoma em Estudos Mecanísticos do Envelhecimento Humano e Doenças Relacionadas ao Envelhecimento. Gerontologia, 63(2), 103-117. https://doi.org/10.1159/000452972

Quach, A., Levine, ME, Tanaka, T., Lu, AT, Chen, BH, Ferrucci, L., Ritz, B., Bandinelli, S., Neuhouser, ML, Beasley, JM, Snetselaar, L., Wallace, RB, Tsao, PS, Absher, D., Assimes, TL, Stewart, JD, Li, Y., Hou, L., Baccarelli, AA, Whitsel, EA, Horvath, S. (2017). Análise do relógio epigenético de fatores de dieta, exercício, educação e estilo de vida. Envelhecendo, 9(2), 419-446. https://doi.org/10.18632/aging.101168

Rando, TA, & Chang, HY (2012). Envelhecimento, rejuvenescimento e reprogramação epigenética: redefinindo o relógio do envelhecimento. Célula, 148(1-2), 46 – 57. https://doi.org/10.1016/j.cell.2012.01.003

Salas-Pérez, F., Ramos-Lopez, O., Mansego, ML, Milagro, FI, Santos, JL, Riezu-Boj, JI, & Martínez, JA (2019). Metilação do DNA em genes de vias reguladoras da longevidade: associação com obesidade e complicações metabólicas. Envelhecendo, 11(6), 1874-1899. https://doi.org/10.18632/aging.101882

Telano LN, Baker S. Fisiologia, Líquido Espinhal Cerebral. [Atualizado em 2022 de julho de 4]. In: StatPearls [Internet]. Ilha do Tesouro (FL): Publicação StatPearls; 2022 janeiro-. Disponível a partir de: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK519007/

Villeda, SA, Plambeck, KE, Middeldorp, J., Castellano, JM, Mosher, KI, Luo, J., Smith, LK, Bieri, G., Lin, K., Berdnik, D., Wabl, R., Udeochu, J., Wheatley, EG, Zou, B., Simmons, DA, Xie, XS, Longo, FM e Wyss-Coray, T. (2014). Sangue jovem reverte deficiências relacionadas à idade na função cognitiva e plasticidade sináptica em camundongos. Medicina natural, 20(6), 659-663. https://doi.org/10.1038/nm.3569

Zhang, B., Lee, DE, Trapp A., Tyshkovskiy, A., Lu, AT, Bareja, A. Kerepesi, C., Katz, LH, Shindyapina, AV, Dmitriev, SE, Baht, GS, Horvath, S ., Gladyshev, VN, White, JP, bioRxiv 2021.11.11.468258;doi:https://doi.org/10.1101/2021.11.11.468258

• ? Problemas com a avaliação da consciência no século 21
• Clube do livro sobre autismo nº 1: uma história de dois autismos?

Este artigo foi publicado originalmente em Conhecendo Neurônios