Los avances en salud pública y medicina han contribuido a que la gente viva más años que nunca. Sin embargo, estos años extra de vida se caracterizan a menudo por una mala salud más que por la vitalidad. Aunque el envejecimiento es inevitable, aumenta considerablemente el riesgo de muchas enfermedades crónicas, como el cáncer, la diabetes y la enfermedad de Alzheimer.
Entender por qué el envejecimiento se asocia tan a menudo con la enfermedad es el objetivo del laboratorio dirigido por Kris Burkewitz, profesor adjunto de Biología Celular y del Desarrollo. Su equipo investiga si es posible separar el proceso biológico del envejecimiento del desarrollo de enfermedades, con el objetivo de ayudar a las personas a mantenerse sanas hasta una edad avanzada. Para ello, el laboratorio investiga cómo las células organizan sus estructuras internas, conocidas como orgánulos, y cómo los cambios en estas estructuras influyen en el rendimiento celular, el metabolismo y el riesgo de enfermedad.
Una nueva forma de que las células se adapten al envejecimiento
En un reciente estudio publicado en Nature Cell Biology, Burkewitz y sus colegas describen una nueva forma en que las células responden al envejecimiento. Su investigación demuestra que las células remodelan activamente el retículo endoplásmico (RE), una de las estructuras más grandes y complejas de la célula. En lugar de permanecer estático, el RE experimenta un proceso de remodelación controlada a medida que el organismo envejece.
El equipo descubrió que esta remodelación se produce a través de un proceso denominado fagia del RE. Durante la fagia del RE, las células degradan selectivamente determinadas zonas del RE. La identificación de la fagia del RE como parte del proceso de envejecimiento sugiere que algún día podría convertirse en diana de fármacos contra enfermedades relacionadas con la edad, incluidos trastornos neurodegenerativos y enfermedades metabólicas.
De los componentes celulares a la organización celular
«Mientras que muchos estudios anteriores han documentado cómo las concentraciones de diversas maquinarias celulares cambian con la edad, nosotros nos centramos en cómo el envejecimiento afecta a la forma en que las células albergan y organizan estas maquinarias dentro de su compleja arquitectura interna», afirma Burkewitz.
El funcionamiento de una célula no sólo depende de las herramientas moleculares que contenga, sino también de cómo estén organizadas. Burkewitz compara la célula con una fábrica que produce muchos productos complicados. Aunque estén presentes todas las máquinas necesarias para la producción, la eficacia depende de que estas máquinas estén en los lugares adecuados y en el orden correcto. «Si el espacio es limitado o cambian las necesidades de producción, la fábrica tiene que reorganizar su disposición para fabricar los productos adecuados», explica Burkewitz. «Si la organización se rompe, la producción se vuelve muy ineficaz».
La ER desempeña un papel central en esta organización celular. Forma una extensa red de láminas y túbulos que ayuda en la producción de proteínas y lípidos, al tiempo que sirve de andamiaje estructural para el resto de la célula. A pesar de su importancia, los científicos han tenido un conocimiento limitado de cómo cambia la estructura del RE a medida que los animales envejecen.
Visualización del envejecimiento celular en organismos vivos
«No sólo hemos añadido una pieza al rompecabezas del envejecimiento, sino que hemos encontrado una sección entera que ni siquiera se había tocado antes», afirma Eric Donahue, PhD’25, primer autor del estudio. Donahue es estudiante de medicina en el Programa de Formación de Científicos Médicos y completó su doctorado en el laboratorio de Burkewitz, donde estudió la fagia del RE, la remodelación del RE y el envejecimiento.
Para observar cómo cambia el RE con el tiempo, el equipo de investigación utilizó nuevas herramientas genéticas, así como microscopía óptica y electrónica avanzada. Estudiaron gusanos vivos Caenorhabditis elegans, un organismo modelo establecido para la investigación del envejecimiento. Estos gusanos son transparentes y tienen una vida corta, lo que permite a los científicos observar directamente los cambios celulares en el interior de animales intactos durante el proceso de envejecimiento.
Qué cambia en el RE con la edad
Los investigadores descubrieron que las células envejecidas reducen significativamente la cantidad de RE «rugoso», la forma asociada a la producción de proteínas. En cambio, la forma tubular del RE, más relacionada con la producción de lípidos o grasas, sólo disminuye ligeramente. Este patrón es coherente con características conocidas del envejecimiento, como una menor capacidad para mantener proteínas sanas y cambios metabólicos que contribuyen a la acumulación de grasa en tejidos nuevos. Sin embargo, se necesitan más investigaciones para confirmar las relaciones directas de causa y efecto.
El estudio también demostró que la fagia del RE desempeña un papel activo en la remodelación del RE durante el proceso de envejecimiento. Y lo que es más importante, la fagia del RE se asoció con la esperanza de vida, lo que sugiere que contribuye directamente a un envejecimiento más saludable y no se limita a reflejar el declive celular.
¿Qué es lo próximo en investigación sobre el envejecimiento?
El laboratorio de Burkewitz tiene previsto seguir investigando cómo afectan las distintas estructuras del RE al metabolismo, tanto a nivel celular como orgánico. Dado que el RE contribuye a la organización de muchos otros componentes de la célula, comprender cómo afecta su remodelación al paisaje celular global será un paso importante. «Los cambios en el RE se producen relativamente pronto en el proceso de envejecimiento. Una de las implicaciones más interesantes es que podría ser uno de los desencadenantes de lo que viene después: la disfunción y la enfermedad. Si los investigadores consiguen identificar con exactitud lo que desencadena estos cambios tempranos en el RE, podrían prevenir la cascada de acontecimientos que conducen a las enfermedades relacionadas con la edad».