Investigadora USS analiza la disfunción mitocondrial que explicaría por qué las mujeres viven más
La Dra. Cheril Tapia, investigadora del Centro Basal ANID Ciencia y Vida y la Universidad San Sebastián, analiza las alteraciones neuronales y la disfunción mitocondrial en el envejecimiento. “La expectativa de vida ha aumentado de forma importante, y en nuestro país supera los 80 años, y son las mujeres las que más viven”, señala.
El trabajo de la Dra. Cheril Tapia, investigadora del Centro Basal ANID Ciencia y Vida y de la Facultad de Medicina y Ciencia de la Universidad San Sebastián, estudia las diversas alteraciones de un componente de las neuronas, conocido como mitocondrias, y que tendría un papel crucial en la pérdida de memoria y el aprendizaje durante el envejecimiento.
“Este trabajo es importante porque si bien la disfunción de las mitocondrias es un fenómeno conocido, como uno de los factores cruciales del envejecimiento, no existía hasta ahora un estudio que describiera de forma acabada todas las alteraciones que sufre este organelo en una región del cerebro tan importante para la memoria. Hemos logrado detallar las diversas funciones que se ven afectadas durante el envejecimiento, producidas por fallas en la actividad de ciertos complejos o canales, pero también por la alteración en los niveles de proteínas”, señala sobre su trabajo que fue publicado por la revista International Journal of Molecular Science.
La disfunción mitocondrial se registra en el hipocampo, una región del cerebro desde donde se controlan los procesos cognitivos de aprendizaje y memoria que se ven deteriorados en las etapas avanzadas de la vida de los seres humanos. Para la investigación los análisis fueron realizados en una población de roedores de sexo femenino, de alrededor de 20 meses y que equivalen a aproximadamente 70 años de los seres humanos.
Las mitocondrias son organelos celulares que generan energía química para las reacciones bioquímicas de la célula. Las mitocondrias sinápticas, presentes en las zonas de comunicación entre las neuronas, se ven afectadas en su función de conexión cerebral. Además de su déficit energético y su dificultad para manejar el calcio, las mitocondrias envejecidas liberan especies reactivas que causan daño oxidativo, contribuyendo al proceso de envejecimiento.
Según la Dra. Cheril Tapia el interés de su grupo de investigación radica en la necesidad de avanzar en la comprensión del envejecimiento como uno de los principales problemas de salud pública mundial. “La expectativa de vida ha aumentado de forma importante, y en nuestro país supera los 80 años, y son las mujeres las que más viven. Esto explica en parte por qué elegimos este enfoque”, señaló la científica chilena y explicó que este primer estudio de un proyecto Fondecyt entrega pistas respecto al envejecimiento.
Funciones de las mitocondrias
Preliminarmente, se cree que los organelos en poblaciones masculinas envejecidas producen una mayor cantidad de especies reactivas de oxígeno que las de las hembras en modelos animales.
Es decir, las mitocondrias aisladas de machos en análisis experimentales exhiben una mayor vulnerabilidad y mayor producción de especies reactivas de oxígeno.
Hasta hoy, las observaciones se han realizado en una colonia de roedoras hembras. Estos animales tienen manifestaciones físicas del paso del tiempo: joroba en su espalda y algo de alopecia. Pero también cognitivas: un alto porcentaje tiene pérdida de memoria, les cuesta identificar objetivos nuevos y tienen dificultades para encontrar la salida de un laberinto.
“De esta manera sabemos que, por su comportamiento, y no solo por la edad y sus características físicas, están manifestando señales del envejecimiento”, plantea la científica chilena. “Si tomáramos una población humana sobre 70 años e hiciéramos un test cognitivo, de orientación espacial o de reconocimiento de objetos, nos daríamos cuenta que en muchas personas hay problemas de aprendizaje y memoria: demoran más en aprender o lo que aprenden al cabo de unos días no lo recuerdan”.
Una célula sin energía
Durante el envejecimiento, el desempeño de las mitocondrias es débil, por distintas razones. Una de las explicaciones que el grupo de la Dra. Tapia está analizando es el control de calidad de las proteínas que residen en su interior.
“Lo que hemos descrito y el foco central de mi proyecto en curso es que esta proteasa en el envejecimiento, específicamente en la región del hipocampo, se encuentra disminuida en cuanto a su expresión y actividad. Esto podría explicar por qué en la mitocondria tenemos acumulación de proteínas anómalas, y por qué este organelo podría estar fallando”.
La investigadora agrega que “en el segundo de estos cuatro años, la idea es entender qué le pasa a la proteasa en la mitocondria, por qué podría estar fallando, o si tenemos alguna forma de atenuar esa disfunción y ver qué impacto tiene eso a la pérdida de memoria”.
Aunque el decaimiento de energía es a menudo el síntoma más típico en el ciclo vital, la alteración de otras funciones podría ser igualmente clave. El trabajo en los laboratorios del Centro Basal ANID Ciencia y Vida-alojado en la USS- indagó en las características de otras funciones que se encuentran debilitadas, entre ellas, la producción de especies reactivas de oxígeno, que configuran un ambiente de pobre desempeño energético.
Todo esto en el cerebro es tremendamente importante, explica la científica, ya que la neurona es una célula con alta demanda energética. “Entonces, la deficiencia de energía le afecta de sobremanera, pero también requiere de especies reactivas de oxígeno controladas para una correcta función, y también requiere de poder generar un adecuado balance de los niveles de calcio al interior de la célula, ya que en conjunto esto controla la actividad sináptica de las neuronas”.
Esto tiene relación con una población específica de mitocondrias neuronales: las mitocondrias sinápticas, ubicadas precisamente en los sitios de contacto de estas células y que son fundamentales para su comunicación. La sinapsis es un proceso fisiológico que se establece de neurona en neurona como un medio de comunicación para transmitir la información que se origina en alguna estructura y que tiene como meta llegar a ejecutar una respuesta final.
Se cree que durante el envejecimiento, las neuronas se vuelven menos eficientes. A medida que el individuo alcanza las etapas finales de la vida, el cerebro y el sistema nervioso pasan por cambios naturales. En el caso de las neuronas, se atrofian y pueden comenzar a transmitir mensajes más lentamente que en el pasado. De acuerdo a los recientes hallazgos del grupo de la Dra. Cheril Tapia, las deficiencias a nivel de las proteínas en la mitocondria también podrían estar jugando un papel en ese proceso.
“Hay diversos mecanismos involucrados, y uno de ellos es la disfunción mitocondrial. Porque para que las personas aprendan, y puedan almacenar esta nueva información y recordarla en el tiempo se necesita una alta tasa de comunicación, una alta sinapsis. Para que esta sinapsis pueda funcionar de manera correcta y las neuronas se puedan comunicar, se necesita un alto funcionamiento de las mitocondrias”.