Resumen: Las dietas de restricción calórica reducen la inflamación, retrasan la aparición de enfermedades relacionadas con la edad y alargan la vida, según informa un nuevo estudio.
Fuente: Instituto Salk
Si quiere reducir los niveles de inflamación en todo el cuerpo, retrasar la aparición de enfermedades relacionadas con la edad y vivir más tiempo, coma menos alimentos. Esa es la conclusión de un nuevo estudio realizado por científicos de Estados Unidos y China que proporciona el informe más detallado hasta la fecha de los efectos celulares de una dieta restringida en calorías en ratas. Aunque los beneficios de la restricción calórica se conocen desde hace tiempo, los nuevos resultados muestran cómo esta restricción puede proteger contra el envejecimiento en las vías celulares, según se detalla en Cell el 27 de febrero de 2020.
«Ya sabíamos que la restricción calórica aumenta la duración de la vida, pero ahora hemos mostrado todos los cambios que se producen a nivel unicelular para causarlo», dice Juan Carlos Izpisua Belmonte, autor principal del nuevo trabajo, profesor del Laboratorio de Expresión Génica de Salk y titular de la Cátedra Roger Guillemin. «Esto nos da objetivos sobre los que eventualmente podríamos actuar con fármacos para tratar el envejecimiento en humanos».»
El envejecimiento es el mayor factor de riesgo para muchas enfermedades humanas, incluyendo el cáncer, la demencia, la diabetes y el síndrome metabólico. La restricción calórica ha demostrado en modelos animales ser una de las intervenciones más eficaces contra estas enfermedades relacionadas con el envejecimiento. Y aunque los investigadores saben que las células individuales experimentan muchos cambios a medida que un organismo envejece, no han sabido cómo la restricción calórica podría influir en estos cambios.
En el nuevo trabajo, Belmonte y sus colaboradores -entre los que se encuentran tres ex alumnos de su laboratorio Salk que ahora son profesores que dirigen sus propios programas de investigación en China- compararon ratas que comían un 30 por ciento menos de calorías con ratas con dietas normales. Las dietas de los animales se controlaron desde los 18 hasta los 27 meses de edad. (En los seres humanos, esto equivaldría aproximadamente a que alguien siguiera una dieta restringida en calorías desde los 50 hasta los 70 años.)
Tanto al principio como al final de la dieta, el equipo de Belmonte aisló y analizó un total de 168.703 células de 40 tipos de células de las 56 ratas. Las células procedían de tejidos grasos, hígado, riñón, aorta, piel, médula ósea, cerebro y músculo. En cada célula aislada, los investigadores utilizaron tecnología de secuenciación genética unicelular para medir los niveles de actividad de los genes. También observaron la composición general de los tipos de células dentro de un tejido determinado. A continuación, compararon ratones viejos y jóvenes con cada dieta.
Muchos de los cambios que se producían a medida que las ratas con la dieta normal envejecían no se producían en las ratas con una dieta restringida; incluso en la vejez, muchos de los tejidos y células de los animales con la dieta se parecían mucho a los de las ratas jóvenes. En general, el 57 por ciento de los cambios relacionados con la edad en la composición de las células observados en los tejidos de las ratas con una dieta normal no estaban presentes en las ratas con la dieta restringida de calorías.
«Este enfoque no sólo nos dijo el efecto de la restricción de calorías en estos tipos de células, sino que también proporcionó el estudio más completo y detallado de lo que sucede a nivel de una sola célula durante el envejecimiento», dice el coautor Guang-Hui Liu, profesor de la Academia China de Ciencias.
Algunas de las células y genes más afectados por la dieta están relacionados con la inmunidad, la inflamación y el metabolismo de los lípidos. El número de células inmunitarias en casi todos los tejidos estudiados aumentó drásticamente a medida que las ratas de control envejecían, pero no se vio afectado por la edad en las ratas con calorías restringidas. En el tejido adiposo marrón -un tipo de tejido graso- una dieta restringida en calorías revirtió los niveles de expresión de muchos genes antiinflamatorios a los observados en animales jóvenes.
«El principal descubrimiento del presente estudio es que el aumento de la respuesta inflamatoria durante el envejecimiento podría reprimirse sistemáticamente mediante la restricción calórica», afirma el coautor Jing Qu, también profesor de la Academia China de Ciencias.
Cuando los investigadores se centraron en los factores de transcripción -esencialmente interruptores maestros que pueden alterar ampliamente la actividad de muchos otros genes- que se vieron alterados por la restricción calórica, uno destacó. Los niveles del factor de transcripción Ybx1 se vieron alterados por la dieta en 23 tipos de células diferentes. Los científicos creen que Ybx1 puede ser un factor de transcripción relacionado con la edad y están planeando más investigaciones sobre sus efectos.
«La gente dice que ‘somos lo que comemos’, y estamos descubriendo que eso es cierto en muchos aspectos», dice Concepción Rodríguez Esteban, otra de las autoras del artículo e investigadora del Salk. «El estado de las células a medida que se envejece depende claramente de las interacciones con el entorno, lo que incluye lo que se come y cuánto se come».
Crédito: Instituto Salk.
El equipo trata ahora de utilizar esta información en un esfuerzo por descubrir dianas farmacológicas para el envejecimiento y poner en práctica estrategias para aumentar la duración de la vida y la salud.
Financiación: El trabajo y los investigadores implicados fueron apoyados por subvenciones del Programa Nacional Clave de Investigación y Desarrollo de China, el Programa de Investigación Estratégica Prioritaria de la Academia China de Ciencias, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, la Fundación de Ciencias Naturales de Pekín, la Comisión Municipal de Salud y Planificación Familiar de Pekín, el Centro de Innovación Avanzada para la Protección del Cerebro Humano, el Laboratorio Estatal Clave de Biología de Membranas, la Fundación Moxie y la Fundación Glenn.
Otros investigadores del estudio fueron Shuai Ma, Shuhui Sun, Lingling Geng, Moshi Song, Wei Wang, Yanxia Ye, Qianzhao Ji, Zhiran Zou, Si Wang y Qi Zhou de la Academia China de Ciencias; Xiaojuan He, Wei Li, Piu Chan y Weiqi Zhang del Hospital Xuanwu de la Universidad Médica de la Capital; Xiao Long del Hospital del Colegio Médico de la Unión de Pekín; y Guoji Guo de la Facultad de Medicina de la Universidad de Zhejiang.
Los autores no declaran ningún conflicto de intereses financiero o de otro tipo.
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Instituto Salk
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La imagen está acreditada al Instituto Salk.
Investigación original: Acceso cerrado
«La restricción calórica reprograma el paisaje transcripcional unicelular del envejecimiento de Rattus Norvegicus». Juan Carlos Izpisua Belmonte et al.
Cell doi:10.1016/j.cell.2020.02.008.
Resumen
La restricción calórica reprograma el paisaje transcripcional unicelular del envejecimiento de Rattus Norvegicus
Destaca
– Un atlas transcriptómico unicelular multitejido para el envejecimiento y la RC en un mamífero
– La RC alivia la acumulación relacionada con el envejecimiento.La RC atenúa los cambios de expresión génica específicos de cada tipo de célula asociados al envejecimiento
Resumen
El envejecimiento provoca un declive funcional en los tejidos de todo el cuerpo que puede retrasarse mediante la restricción calórica (RC). Sin embargo, los perfiles celulares y las firmas del envejecimiento, así como los mejorados por la RC, siguen sin estar claros. En este caso, construimos atlas transcriptómicos completos de una sola célula y un solo núcleo en varios tejidos de rata sometidos a envejecimiento y RC. La RC atenuó los cambios relacionados con el envejecimiento en la composición de los tipos de células, la expresión génica y las redes de regulación transcripcional básicas. Las células inmunitarias aumentaron durante el envejecimiento, y la RC revirtió favorablemente el ecosistema inmunitario alterado por el envejecimiento. La predicción computacional reveló que los patrones anormales de comunicación célula-célula observados durante el envejecimiento, incluyendo la excesiva interacción ligando-receptor proinflamatorio, fueron revertidos por la RC. Nuestro trabajo proporciona paisajes transcripcionales de un solo tejido asociados con el envejecimiento y la RC en un mamífero, mejora nuestra comprensión de la solidez de la RC como una intervención geroprotectora, y descubre cómo la intervención metabólica puede actuar sobre el sistema inmunológico para modificar el proceso de envejecimiento.