Envejecimiento y sus causas

En un momento dado de nuestra vida, en un arranque filosófico, nos hemos percatado del poder que ejerce el tiempo sobre todo lo que nos rodea. Somos conscientes del paso inexorable de éste y que nada escapa a su influencia. Ciudades, campos, montañas, mares se ven alterados por el constante devenir de las estaciones y los seres vivos no constituyen ninguna excepción. Somos conscientes del transcurso de los años y lo que ello produce en nuestros cuerpos. Salvo algunas personas que mantienen una versión idílica sobre contemplar las puestas de sol en compañía de su pareja durante el resto de su vida, probablemente muchos coincidiremos en que envejecer es decididamente desalentador.

Tras contemplar con estupor esa primera cana en la sien o esa primera arruga permanente en el contorno de los ojos y haber soltado la pertinente expresión de desagrado, es posible que se haya pensado en cómo se pueden ocultar o eliminar dichos elementos. Debe ser entonces cuando la idea de permanecer eternamente joven resulta más atractiva.

El concepto de la inmortalidad ha estado presente en la historia, y muchos individuos la han perseguido incansablemente con objetivos quizás menos frívolos que el de ocultar un par de canas o cuatro arrugas. A día de hoy, en la cultura popular existe un par de figuras significativas de las que se sospecha una vida indefinida, aunque lo cierto es que hay sólo dos organismos que disfrutan de una vida inmortal:

  • Turritopsis nutricula. Es una medusa originaria de los mares del Caribe de dimensiones milimétricas que, al alcanzar la etapa de madurez sexual, es capaz de revertir su estado al inicial de pólipo o larva. Así, puede volver a repetir el ciclo un número de veces
    turritopsis nutricula

    Turritopsis nutricula. Es de los pocos organismos que tienen el título de la inmortalidad

    virtualmente infinitas, constituyéndose como un organismo inmortal. Para poder establecer una analogía a un cuerpo humano, es como si un adulto se despertara al día siguiente siendo un bebé y pudiera repetir el proceso las veces que deseara.

  • Tumores. No son organismos propiamente dichos, sino un conjunto de células que se pueden dividir de forma perpetua y descontrolada. La malignidad de los tumores no estriba sólo en su capacidad de división, sino que son invasivos, es decir, este conjunto de células se dedica a viajar a otras partes del cuerpo para seguir dividiéndose. Una vez migran a una nueva zona, pueden interrumpir las funciones del órgano que han invadido, conduciéndolo a un deterioro de éste. Por este motivo, los tumores se deben eliminar con la mayor premura posible una vez han sido detectados.

A no ser que pertenezcamos a uno de los dos grupos anteriores, lo más seguro es que tengamos una vida finita sujeta al fenómeno del envejecimiento. Pero, ¿por qué envejecemos? ¿Consiste en algo más que una probabilidad creciente de dejar de respirar de forma indefinida y que el corazón decida, sin previo aviso, suspender su actividad? Se sabe que el envejecimiento es el deterioro del programa que garantiza la supervivencia del individuo. No está del todo claro cómo se produce este deterioro, puesto que existen muchos procesos implicados, ya sea interaccionando entre sí o bien actuando de forma independiente.  La identificación de estos procesos puede permitir la alteración del envejecimiento e incluso alargar la esperanza de vida de un individuo.

Así, se nos presentan diferentes teorías que explican por qué envejecemos. Éstas no necesariamente deben ser excluyentes entre sí,  ya que pueden complementarse para dar lugar a los signos más o menos visibles asociados con la edad.

Glicación y reticulación de proteínas

Las proteínas son moléculas de gran importancia puesto que desempeñan casi todas las funciones que debe realizar una célula para que se pueda caracterizar como tal. A medida que transcurren los años, se observa cómo nuestras proteínas forman enlaces entre sí de forma no deseada, inutilizando la función que pudieran tener. Esta unión da lugar a estructuras reticulares o en forma de red que pueden resultar a ser un problema, ya que van deambulando por la célula sin ninguna función aparente.

En una situación normal, unas enzimas determinadas denominadas proteasas se encargan de destruir las proteínas dañadas o que presentan una estructura errónea. Sin embargo, cuando las proteínas están en forma de red, las proteasas no son capaces de actuar, por lo que el problema persiste.

Uno de los principales mecanismos que dan lugar a la reticulación es la glicación de proteínas. Las moléculas de glucosa se unen a lugares aleatorios de la proteína y, cuando dos proteínas modificadas se encuentran, se unen de forma permanente formando la estructura de red, perdiendo de paso la función que pudieran tener anteriormente.

Proceso de glicación. Una glucosa se une a una proteína para dar lugar a un producto de glicación avanzada (AGE en inglés, Advanced Glycation end-product). Los AGE causan multitud de desperfectos en los tejidos donde se encuentran,

Nos podemos encontrar todo un seguido de ejemplos que dan validez a esta teoría:

  • La reticulación de una proteína característica de la piel, el colágeno, da lugar a la aparición de las arrugas y a otros cambios de la dermis asociados con la edad.
  • Las cataratas oculares se deben principalmente a la reticulación de las proteínas que se encuentran en el cristalino.
  • Los problemas cardiovasculares y renales surgidos por la edad se suelen asociar a la glicación de las proteínas halladas en las paredes de las arterias.
  • Recientemente, se ha encontrado acumulaciones de proteínas producidos por glicación en el tejido cerebral de los pacientes de Alzheimer.

Senescencia evolutiva

La selección natural actúa mediante la capacidad reproductora de un individuo, por lo que tiene menos importancia cuando éste ya tiene una edad más avanzada. En la naturaleza, los depredadores y accidentes fortuitos garantizan que hayan más individuos jóvenes reproduciéndose que no los viejos. Los genes cuyos efectos perjudiciales (desencadenantes de enfermedades genéticas o simplemente producen un defecto en el organismo) aparezcan tras la reproducción podrán pasarse a la descendencia.

Es decir, supongamos que un hombre tiene una enfermedad genética grave que se manifiesta exclusivamente a partir de los 40 ó 50 años. Este individuo podrá tener hijos sin ningún problema a no ser que espere demasiado por quién sabe qué motivo y la enfermedad se manifieste. Si tiene hijos antes de los 40 ó 50 años, éstos tienen una gran probabilidad de heredar esta enfermedad que se desarrollará en una etapa adulta de su vida.

Diagrama básico de la selección natural. Los individuos que sean capaces de reproducirse serán los que transmitan sus genes a la descendencia

Diagrama básico de la selección natural. Los individuos que sean capaces de reproducirse serán los que transmitan sus genes a la descendencia

En el 1952, Peter Medawar propuso que la incapacidad de la selección natural para actuar sobre esta clase de casos provocaría que estos genes pudieran pasar de generación en generación y explicaría que enfermedades de estas características aún se siguieran dando.

Unos años más tarde, George Williams usó este concepto para formular la teoría de la pleiotropía antagonística. Esta teoría de vocablos tan sofisticados y poco comunes dice que hay algunos genes que favorecen la reproducción de un individuo joven pero la perjudican en individuos más adultos. Como los efectos perjudiciales no aparecen hasta que el periodo reproductivo ha finalizado, la selección natural no puede actuar sobre este gen.

Un ejemplo de esta teoría es el gen p53. La proteína p53 induce a las células que están dañadas que dejen de dividirse o en su defecto, que se mueran. En efecto, esta proteína de tendencias homicidas evita la aparición de cánceres en humanos, ya que induce a la muerte a células que no funcionan bien y que por ende, son potencialmente cancerígenas. Esto es útil en jóvenes, ya que éstos tienen células que son capaces de dividirse, pero en adultos esta capacidad de división disminuye considerablemente. Por consiguiente, si la p53 actúa en adultos, se inducirá a la muerte de células dañadas que luego el cuerpo no podrá volver a suplir, por lo que tendremos tejidos cuyas funciones serán algo menos potentes si las comparamos con individuos jóvenes.

Mantenimiento del genoma

En el DNA está toda la información que necesita el cuerpo para constituirse como tal. A partir del DNA, las células son capaces de desempeñar las funciones que tienen asignadas. Sin embargo, el DNA se puede dañar, y por ende, se puede dañar una función en la célula. Para mayor desasosiego, el DNA se daña miles de veces a lo largo del día en cada célula. El origen de este daño proviene de varias fuentes: radicales oxidativos libres, errores a la hora de duplicar el DNA previo a la división (las células deben duplicar el DNA antes de dividirse) o factores ambientales como toxinas o radiaciones.

  • Las mutaciones o cambios en la estructura de los genes que se den exclusivamente en los espermatozoides o los óvulos serán las que recibirán la descendencia siempre y cuando estas mutaciones no impliquen que el feto no sea viable.
  • Por otro lado, las mutaciones que se den en cualquier otra parte del cuerpo no se transmitirán a la descendencia. Serán para disfrute personal de al menos en el entorno fisiológico.
Daño DNA

Fuentes de daño del DNA y posibles respuestas frente a éstos. Si la célula no es capaz de reparar su DNA, optará por la vía de la apoptosis o muerte programada

Afortunadamente, el cuerpo cuenta con una serie de mecanismos para arreglar el ADN dañado, de modo que una gran parte de estos daños se verán solventados, aunque no todos. Es precisamente esta pequeña parte que se irá acumulando con el tiempo, causando el deterioro y posterior muerte de la célula.

La mitocondria, un orgánulo que se encarga de proporcionar a la célula toda la energía que necesite, crean radicales oxidativos libres como producto secundario del proceso de obtención de energía. Serán estos radicales oxidativos libres los que reaccionarán con partes del DNA, dañándolo.

Como se ha comentado, el cuerpo cuenta con mecanismos de reparación del DNA, siendo éstos más eficaces cuanto más joven se es. Como estos mecanismos son generales para todo el cuerpo, nos podemos encontrar que en la sangre de un individuo joven haya menos células dañadas que un individuo mucho más adulto, ya que el mecanismo de reparación en un individuo joven es más eficaz que en uno adulto, de ahí (aunque existan muchas más razones) que la sangre joven sea clínicamente más útil que la sangre adulta.

Sistema neuroendocrino

El sistema neuroendocrino es el que relaciona el sistema neuronal con las glándulas endocrinas productoras de hormonas. El hipotálamo, una estructura que se encuentra en la base del cerebro, se encarga de estimular (e inhibir cuando se tercie) la glándula pituitaria, que a su vez regula el resto de glándulas endocrinas del cuerpo. La pituitaria indica al resto de glándulas (glándulas adrenales, tiroides…) cuándo y cómo deben liberar hormonas en el torrente sanguíneo.

A medida que pasan los años, este sistema va perdiendo eficacia, lo que puede significar enfermedades metabólicas de todo tipo, así como variaciones en la presión arterial o alteraciones en el sueño.

Sistema neuroendocrino. El cererbro se encarga de coordinar las respuestas hormonales del cuerpo. Con la edad, este sistema va perdiendo eficacia

Sistema neuroendocrino. El cererbro se encarga de coordinar las respuestas hormonales del cuerpo. Con la edad, este sistema va perdiendo eficiencia

Daño oxidativo y radicales libres

Se ha mencionado anteriormente la actuación de estos compuestos. Los radicales oxidativos libres son productos secundarios del metabolismo normal de la célula. Si una célula funciona bien, encontraremos en mayor o menor medida esta clase de compuestos nocivos. Para afrontar este problema, la célula cuenta con unas sustancias denominadas antioxidantes que se encargan de neutralizar los radicales y así evitar que éstos hagan ningún daño.

Por desgracia, ningún proceso biológico es 100% eficaz, por lo que hay algunos radicales libres que se escapan de la purga protagonizada por los antioxidantes y se dedican a deambular libres en el entorno celular, dañando el DNA, las proteínas y las mitocondrias. Estos daños se pueden acumular a lo largo del tiempo y pueden producir fenómenos como la reticulación y daño al DNA así como también contribuyen a enfermedades relacionadas con la edad como el cáncer, diabetes, Alzheimer o enfermedades cardiovasculares.

El deterioro provocado por los radicales libres en las mitocondrias causan un mal funcionamiento en el funcionamiento de estos orgánulos, lo que conduce a una mayor producción de radicales libres, lo que empeora todavía más el metabolismo mitocondrial. Al final, las mitocondrias se vuelven tan poco eficientes que son incapaces de proporcionar la suficiente energía que requiere la célula para sobrevivir, lo que induce a la muerte celular.

Senescencia replicativa

La división celular da lugar a dos células a partir de una. Lo usual es que el número máximo de veces que se puede dividir una célula oscila entre las 40 y las 60 veces dependiendo del tipo celular y no puede sobrepasar este número.

Muchos científicos creen que este número viene dado por la longitud de los telómeros de los cromosomas. Para simplificar el concepto, los telómeros se encuentran en los extremos de los cromosomas, protegiéndolos. Cada vez que una célula se divide, debe duplicar primero sus cromosomas para que cada célula hija tenga una copia de la información genética. Sin embargo, en el proceso se pierde una pequeña porción de los telómeros. Cuando los telómeros pierden toda su longitud, la célula pierde la capacidad de dividirse y se limita a mantenerse viva. Esto es lo que se conoce como senescencia.

La entrada en la senescencia celular implica diferentes cambios en la célula que van ligados al envejecimiento. Por ejemplo, las células epidérmicas que se encargan de la producción de colágeno, al llegar a la senescencia producen una enzima llamada colagenasa, encargándose de romper el colágeno.

telomeros

La parte sombreada del dibujo son telómeros. Estos elementos tienen una gran relevancia en la división celular

 

Como se ha podido comprobar, el envejecimiento celular es un tema complejo y todavía en activa investigación puesto que hay algunos conceptos que todavía no se terminan de comprender, como el funcionamiento de los telómeros en los cromosomas. Aunque se ha descrito el proceso de envejecimiento como algo inevitable, a medida que se van descubriendo y entendiendo el funcionamiento de estos mecanismos, se investigan diferentes vías que nos permitan alargar la esperanza de vida de forma significativa. Quién sabe, es posible que vivir hasta los 130 años no sea una idea tan descabellada en unos años.

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