Los resultados de un estudio del Instituto de Investigación Sanitaria INCLIVA, del Hospital Clínico Universitario de Valencia, y la Universitat de València (UV) refuerzan la hipótesis de que ciertos mecanismos genéticos contribuyen a un envejecimiento saludable. En concreto, el trabajo, publicado en Science Advances, demuestra que la sobreexpresión de la proteína Bcl-xL en células T mejora la respuesta inmunitaria y preserva la integridad mitocondrial en el músculo, ralentizando así la fragilidad asociada al envejecimiento. Según los investigadores, estos resultados que pueden abrir nuevas vías en el desarrollo de estrategias para un envejecimiento saludable y la prevención de la fragilidad en personas mayores.
Este proyecto derivado del estudio genético de los centenarios empezó en 2010, con una primera publicación en la prestigiosa revista Aging. Seguidamente, estos descubrimientos fueron validados en distintos modelos de envejecimiento: células en cultivo in vitro, gusano C. elegans, mosca D. melanogaster y, finalmente, ratón M. Musculus.
De la clínica al laboratorio
En esos estos estudios previos, "identificamos una posible clave genética para un envejecimiento", explican Consuelo Borrás -investigadora principal del Grupo de Investigación en Envejecimiento Saludable (MiniAging), catedrática de Fisiología de la Facultad de Medicina de la UV y miembro del CiberFES (Centro de Investigación Biomédica en Red en Fragilidad y Envejecimiento Saludable), del Instituto de Salud Carlos III- y Cristina Mas-Bargues, también participante en la publicación.
Según Borrás, "en trabajos anteriores, comparando la expresión genética de personas jóvenes, de setenta-ochenta años y centenarias, descubrimos que este gen estaba sobrexpresado de forma diferencial en las personas centenarias y que, además, era un gen que tenía muchas funciones relacionadas con la protección frente a procesos asociados al envejecimiento, como la protección de las mitocondrias".
Una vez observado que las personas centenarias tenían más expresión de este gen, "hicimos estudios en animales para demostrarlo. Primero lo sobrexpresamos en gusanos (C. elegans) y aumentó su longevidad. Luego nos plantemos un estudio más profundo en ratones, para demostrar que este gen podía tener implicaciones sobre la fragilidad, y es el estudio que hemos publicado ahora".
Para Borrás, "este es un ejemplo de investigación traslacional inversa: los hallazgos en personas (centenarias) los hemos reproducido en modelos animales basándonos en la idea que los mecanismos biológicos deben estar conservados y para demostrar más claramente el efecto beneficioso del gen Bcl- xL que habíamos identificado en centenarios".
Para el desarrollo de esta investigación, se han empleado plataformas especializadas y equipamiento científico-técnico avanzado de INCLIVA y de la Unidad Central de Investigación de Medicina (UCIM) y del Servei Central de Suport a la Investigació Experimental (SCSIE) de la UV. Asimismo, los estudios de función mitocondrial se han llevado a cabo en instalaciones dotadas de equipos de alta tecnología adquiridos en el marco de las Estrategias FEDER de la Consejería de Sanidad.
"Se ha empleado por ejemplo, un equipo de análisis de flujo extracelular (Seahorse), que nos permite medir cambios metabólicos celulares en tiempo real. En este caso, lo empleamos para medir la tasa de consumo de oxígeno (OCR) y la de acidificación extracelular (ECAR), permitiendo evaluar la función mitocondrial y el metabolismo energético de las células". Comenta Borrás.
También se ha empleado la citometría de flujo para evaluar la eficiencia en la purificación de células T, analizar apoptosis celular y caracterizar subpoblaciones de células T mediante anticuerpos fluorescentes. Utilizando un modelo de ratón transgénico con sobrexpresión de Bcl-xL en células T (similar a los centenarios), se analizaron los efectos de esta proteína en distintas etapas de la vida, desde la juventud hasta la vejez avanzada.
Para ello, se evaluó la composición corporal, el rendimiento físico y la funcionalidad mitocondrial, además de realizar estudios sobre la regeneración muscular y el equilibrio del sistema inmunológico. Los ratones fueron divididos en cuatro grupos de edad (jóvenes, adultos, mayores y muy mayores) y se realizaron análisis metabólicos, test de fuerza y resistencia y estudios de fragilidad. Se aislaron células T del bazo de dichos animales para caracterizar los distintos subtipos celulares y medir los procesos de apoptosis y autofagia con la edad. Además, se estudiaron los efectos de la sobreexpresión de Bcl-xL en la regeneración muscular tras una lesión inducida con BaCl, y se utilizó inmunohistoquímica para evaluar la infiltración de linfocitos T reguladores en el músculo.
Los resultados mostraron que la sobrexpresión de la proteína Bcl-xL en ratones mejora la función de los linfocitos T, reduce la inflamación y protege la integridad mitocondrial en los músculos, retrasando así la fragilidad asociada a la edad.
Indicadores de mejora
Según comenta José Viña, investigador principal del Grupo de Investigación en Envejecimiento y Ejercicio Físico, catedrático de Fisiología de la Facultad de Medicina de la UV y miembro del CIBERFES (Centro de Investigación Biomédica en Red en Fragilidad y Envejecimiento Saludable), del Instituto de Salud Carlos III-, "mostraron mejoras significativas en los ratones transgénicos con sobreexpresión de Bcl-xL. En términos de metabolismo, la tasa de consumo de oxígeno mitocondrial aumentó aproximadamente un 25% en comparación con los ratones de control. Además, la producción de citocinas proinflamatorias como IL-1 y TNF fue hasta un 50% menor en los ratones transgénicos a edades avanzadas". En cuanto al rendimiento físico, la fuerza de agarre disminuyó solo un 15% en los ratones modificados frente a un 35% en los controles durante el envejecimiento. También se observó una menor acumulación de masa grasa con la edad en los ratones con sobreexpresión de Bcl-xL.
Borrás destaca que los "resultados eran los esperados", ya que "se basaban en estudios previos que indicaban que los centenarios presentan una mayor expresión de Bcl-xL, lo que sugiere un papel clave en la longevidad y en la preservación de la función inmune y mitocondrial".
La mejora en la funcionalidad de los linfocitos T, la reducción de la inflamación y el mantenimiento de la estructura mitocondrial en los músculos concuerdan con la hipótesis inicial de que Bcl-xL protege contra el envejecimiento celular. Además, incide Borrás, "los efectos positivos observados en la fuerza muscular y la resistencia física refuerzan la idea de que esta proteína contribuye a un envejecimiento saludable y a la prevención de la fragilidad".
Promoción de una vejez sana
En conjunto, expone Viña, los resultados implican que la sobreexpresión de Bcl-xL en células T puede ser un mecanismo clave para promover un envejecimiento saludable, "al mejorar la función inmune, reducir la inflamación y preservar la integridad mitocondrial en los músculos". Esto se traduce en una menor pérdida de fuerza y resistencia física con la edad, lo que ayuda a retrasar la fragilidad. Además, sugiere que estrategias dirigidas a modular la expresión de Bcl-xL podrían tener aplicaciones terapéuticas en la prevención del deterioro asociado al envejecimiento.
Freno a las enfermedades asociadas al envejecimiento
En un siguiente paso, añade Viña, "se podría explorar si Bcl-xL también influye en la lucha contra las enfermedades relacionadas con el envejecimiento, como la sarcopenia, el deterioro inmunológico, o las enfermedades neurodegenerativas, que afectan a la calidad de vida de millones de personas mayores".
En la práctica, expone, "se podrían realizar estudios en modelos animales y en cultivos celulares para analizar si la sobreexpresión de Bcl-xL previene o ralentiza enfermedades asociadas al envejecimiento. Por ejemplo, investigar su efecto en sarcopenia, midiendo la regeneración muscular y la fuerza tras periodos de inactividad o lesiones inducidas".
También, serían posibles estudios inmunológicos para evaluar si Bcl-xL mejora la respuesta inmune frente a infecciones en la vejez. En el ámbito de las enfermedades neurodegenerativas, se podrían analizar cambios en la neuroinflamación y en la viabilidad neuronal en modelos de Alzheimer o Parkinson, midiendo la acumulación de proteínas tóxicas y la función cognitiva en ratones transgénicos.
Todos los autores de esta publicación son de la UV e INCLIVA, salvo Ana María Cuervo, del Albert Einstein College of Medicine de Nueva York. Guadalupe Herrero es responsable de la Unidad de Citometría de flujo y Cultivos celulares de la UCIM-INCLIVA y Ana Díaz Cuevas, de la Unidad de Estabulación Animal y Quirófanos Experimentales de la UCIM-INCLIVA. Nekane Romero-García es, además, médico anestesista residente del Hospital Clínico Universitario de Valencia y Jorge Sanz-Ros está realizando actualmente su postdoctorado en la Universidad de Stanford. Cristina Mas-Bargues es también miembro de CIBERFES. El proyecto ha obtenido financiación de la Generalitat Valenciana, el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, de fondos europeos y también financiación privada, como la de la Fundación Ramón Areces.