Vejez por estrés

-->

Una corta longitud media de los telómeros está asociada con la aparición de enfermedades propias del envejecimiento

Un tema que me parece interesante es el del envejecimiento diferencial. Resulta que no todos nuestros órganos parecen envejecer a la misma velocidad, y algunos, por la razón que sea, envejecen antes que otros. Evidentemente, nuestra longevidad como individuos depende de la viabilidad de nuestro órgano vital más envejecido. Cuando este es demasiado viejo para funcionar correctamente, sobreviene la muerte.

La edad de las células que forman los diferentes órganos de un organismo, en principio, debería ser la misma, puesto que todas derivan de una célula primordial: el óvulo fecundado. Sin embargo, cuando medimos la edad de las células por métodos moleculares, se comprueba que no todas las células del organismo tienen la misma. Por ejemplo, las células del sistema inmune pueden contar con una mayor edad molecular, dependiendo de las infecciones que el organismo haya tenido que vencer.

Una forma de evaluar la edad de las células es medir la longitud de los telómeros de sus cromosomas. Los telómeros (palabra derivada del griego que significa “parte al final”) se localizan en los extremos de los cromosomas y están constituidos por varias repeticiones de las “letras” TTAGGG. Estas repeticiones son necesarias para mantener la integridad de los cromosomas, que incluso pueden fusionarse unos con otros si los telómeros son demasiado cortos.

Debido a cómo se desarrolla el proceso de replicación del ADN, cuando una célula se reproduce y debe duplicar por ello los cromosomas, los telómeros se acortan, es decir, reducen el número de sus repeticiones. De este modo, si medimos la longitud media de los telómeros de una población celular, podemos estimar la cantidad de divisiones experimentadas por las células –la cual está relacionada con su edad real– y compararla con la de otras células del organismo o con la de células del mismo órgano procedentes de diferentes personas nacidas alrededor de una misma fecha, lo que también nos dará una idea comparativa de la verdadera edad de las personas, de manera independiente a la de su fecha de nacimiento.

Acortamiento inquietante

Varios estudios realizados con animales de laboratorio han revelado que una corta longitud media de los telómeros está asociada con la aparición de enfermedades propias del envejecimiento. Otros estudios, realizados esta vez con seres humanos, han revelado igualmente que telómeros más cortos en los leucocitos del sistema inmune están asociados con un riesgo un 40% superior de desarrollar enfermedades cardiovasculares. Investigaciones recientes han revelado también una asociación entre una corta longitud de los telómeros y el riesgo de desarrollar diabetes o cáncer. En aún otro estudio, realizado con 60.000 personas, se ha revelado que la longitud de los telómeros, determinada a partir de células inmunes contenidas en la saliva, está asociada con la mortalidad general. Por último, otra investigación reciente realizada con 80.000 personas, donde se estudia no la longitud de los telómeros directamente, sino siete genes que participan en el mantenimiento de estas estructuras, indica que aquellos con variantes génicas que lo afectan negativamente sufren de una mayor incidencia de enfermedad cardiovascular, pulmonar y de la enfermedad de Alzheimer.

Los estudios anteriores indican que diferentes personas, a pesar de nacer con telómeros de longitud similar, ven la longitud de los mismos modificada de manera diferente a lo largo de sus vidas. Cabe preguntarse cuál puede ser la causa. Para encontrarla, algunos investigadores han estudiado si la longitud de los telómeros a una determinada edad no sería un rasgo genéticamente determinado. Lo que han encontrado es que, aunque los genes sí participan en la longitud de estas estructuras, estos no pueden explicar todas las diferencias.

Si los genes no pueden explicarlo todo, no queda más remedio que apelar a las condiciones de vida y los avatares de la misma para intentar encontrar la causa de las diferencias de longitud en los telómeros entre diferentes personas. De hecho, es ya conocido que sufrir adversidades puede afectar negativamente la función del sistema inmune y acelerar su envejecimiento. Por otra parte, es también conocido que niños que se desarrollan en los entornos más desfavorables ya poseen telómeros un 40% más cortos que niños que lo hacen en ambientes más favorecidos. Los factores socioeconómicos parecen ser los que más influencia ejercen en este acortamiento. Sin embargo, este estudio fue solo realizado con cuarenta niños, un número insuficiente para extraer conclusiones fiables.

Ahora, investigadores de varias universidades canadienses y estadounidenses estudian el efecto acumulado de factores negativos a lo largo de la vida en 4.598 personas jubiladas, las cuales han sufrido avatares en su vida, pero, evidentemente, no tan graves que les hayan llegado a causar la muerte. Estas adversidades incluían tanto algunas propias de la infancia (padres drogadictos, o sin trabajo, o abuso físico, por ejemplo), como otras propias de la edad adulta, como la muerte de un hijo o de la pareja.

Los investigadores encuentran una relación clara entre las adversidades de la vida y una menor longitud de los telómeros, siendo más importantes los efectos de las adversidades sufridas en la infancia. Cada adversidad de la vida en la infancia afectaba en un 11% a la probabilidad de tener telómeros más cortos de lo normal, sobre todo si se trataba de una adversidad afectiva o social.

Así pues, este estudio confirma los estudios anteriores, en particular el realizado con niños desfavorecidos, e indica que las adversidades sufridas en la infancia proyectan una larga sombra sobre el envejecimiento celular a lo largo de la vida. Los niños son el futuro, pero este depende en gran medida del presente que les proporcionemos.

Referencia: Eli Puterman, et al. Lifespan adversity and later adulthood telomere length in the nationally representative US Health and Retirement Study. www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1525602113

Una cósmica locura

-->

Partículas tan energéticas como los rayos cósmicos podrían sin duda atravesar los huesos del cráneo y dañar a las neuronas

No son infrecuentes las películas o relatos de ciencia-ficción en donde los protagonistas acaban volviéndose locos. La soledad del espacio y la falta de estímulos normalmente encontrados en la Tierra acaban por hacer mella en las mentes de los pobres astronautas.

Claro que si nos trasladamos del mundo de la ciencia-ficción al de la realidad, tal vez muchos consideren una locura enviar una nave tripulada a Marte. La locura se habría producido ya antes de salir de la Tierra. Otros, en cambio, defienden que el progreso de la Humanidad ha sido debido a la locura de unos cuantos soñadores.

Mientras algunos debaten este tema, la investigación acerca de los potenciales efectos sobre los seres humanos del largo viaje espacial a Marte continúa, porque lo que sin duda sí resultaría una completa locura sería embarcarse en una aventura de semejante amplitud sin haber evaluado sus riesgos lo mejor posible, e intentado idear soluciones para minimizarlos, ya que eliminarlos es imposible.

Investigadores de la Universidad de California han explorado recientemente un fenómeno que se sospecha pueda suceder durante un largo viaje espacial: el llamado “cerebro espacial”. Se trata de la posibilidad de que, lejos de la protección del campo magnético terrestre, las partículas altamente energéticas que constituyen los rayos cósmicos y el viento solar puedan dañar al cerebro y causar problemas cognitivos graves que impedirían tal vez a los astronautas realizar las complejas y sofisticadas tareas necesarias para el éxito de la misión.

Recordemos que los rayos cósmicos y el viento solar están formados por partículas elementales cargadas y partículas alfa (núcleos de helio) emitidas a altas velocidades por el Sol y las estrellas. Estas partículas son similares a las partículas radiactivas emitidas en las reacciones nucleares, lo que no es de extrañar cuando consideramos que las estrellas son también poderosísimos reactores nucleares. Sin embargo, la energía que poseen, en general, es muy superior a la energía de las partículas radiactivas producidas en la Tierra.

Por consiguiente, los rayos cósmicos tienen un alto poder de penetración y son capaces de comunicar su energía cuando colisionan con otras partículas. Un fenómeno espectacular en el que se puede observar esta transferencia de energía a simple vista lo constituyen las auroras australes y boreales. Desviadas en su trayectoria por el campo magnético de la Tierra, las partículas de rayos cósmicos se concentran en los polos magnéticos del planeta, donde al colisionar con las moléculas de aire atmosférico, les transfieren parte de su energía, la cual finalmente es transformada en luz de diferentes colores, aunque predomina el verde.

Daño neuronal

Partículas tan energéticas como los rayos cósmicos podrían sin duda atravesar los huesos del cráneo y dañar a las neuronas, causándoles mutaciones génicas que podrían afectar a su comportamiento y a su supervivencia. Esto podría conducir a diversas complicaciones neurológicas y cognitivas, entre las que se encuentran la pérdida de memoria y de habilidades intelectuales, desorientación, depresión, ansiedad, y dificultades en la toma de decisiones.

Para estudiar la probabilidad de que esto suceda en un largo trayecto espacial, los investigadores exponen a ratones de laboratorio a partículas ionizantes similares a las de los rayos cósmicos y viento solar por un tiempo equivalente al que supondría un viaje a Marte para la vida de estos animales. Los hallazgos, publicados en la revista Scientific Reports, no son buenas noticias para los esforzados astronautas que se aventuren a viajar hasta Marte, incluso si son tan valientes como para no desear volver a la Tierra. Seis meses tras la exposición de los ratones a las partículas energéticas, los cerebros de estos animales aún mostraban signos de inflamación, es decir, de una respuesta inmunitaria probablemente inducida por células cerebrales dañadas o muertas que deben ser eliminadas.

Los cerebros de los ratones fueron también analizados mediante técnicas de imagen cerebral, las cuales revelaron que sus neuronas mostraban menos dendritas que las neuronas de ratones que no habían sido expuestos a radiaciones. Un menor número de dendritas, supone un menor número de conexiones entre las neuronas, y recordemos que es en la estructura y funcionamiento de estas conexiones donde residen las capacidades cognitivas, incluida la memoria.

De hecho, pruebas cognitivas realizadas a estos ratones revelaron que, en efecto, poseían capacidades inferiores a los ratones no expuestos a radiaciones, tanto en lo que se refiere a memoria de lo ya aprendido, como a su capacidad de aprendizaje. Además, los investigadores descubren que una de las capacidades cognitivas más afectadas por la exposición a las partículas energéticas es la capacidad de extinguir el miedo. Esta capacidad permite a animales y humanos olvidar el miedo que algo ha podido causarnos y poder volver a atrevernos a realizar la actividad que lo originó. De este modo, las personas pueden volver a disfrutar de un baño y de la natación incluso cuando en el pasado pudieron estar a punto de morir ahogadas.

Ni que decir tiene que, en el espacio exterior, la capacidad de extinguir el miedo puede ser absolutamente necesaria para permitir el funcionamiento normal a cualquier persona en un entorno tan estresante. La incapacidad para extinguir el miedo puede conducir a un aumento progresivo de la ansiedad, lo que puede ser muy problemático en un viaje a Marte, de alrededor de tres años de duración.

Estos estudios indican que, si la Humanidad cuenta tal vez con la tecnología mecánica y electrónica para poner un pie en la superficie de Marte, probablemente carezca todavía de la tecnología médica y biológica necesaria para impedir que los astronautas que se atrevan a esa loca aventura pierdan la cabeza, esta vez no en sentido figurado, sino en la negra realidad del espacio exterior.

Referencia: Vipan K. Parihar et al. Cosmic radiation exposure and persistent cognitive dysfunction.

Scientific Reports 6, Article number: 34774 (2016). http://www.nature.com/articles/srep34774

Moscas ladronas y flores mentirosas

 

Ceropegia sandersonii

Las moscas se apoderan de parte de la comida duramente obtenida por las arañas con su trabajo tejedor

Explorando cada semana el mundo de la ciencia uno se encuentra con hechos sorprendentes, casi inimaginables. Así, me entero leyendo una reciente publicación de la revista Current Biology, una de las más prestigiosas de esta área de la ciencia, de que ciertas especies de moscas parecen vivir peligrosamente. El peligro que corren puede ser incluso superior al de morir aplastadas por un matamoscas, o al de perecer envenenadas por un spray de insecticida. Y es que resulta que estas moscas se atreven a robar comida nada menos que a las arañas.

Así es, ciertas especies de moscas pertenecen a la familia de insectos denominada cleptoparásitos. Como el prefijo “clepto”, derivado del griego, indica, estas moscas roban. En este caso, las moscas se apoderan de parte de la comida duramente obtenida por ciertas especies de arañas con su trabajo tejedor de trampas mortales para insectos voladores.

Algunas especies de arañas se alimentan preferentemente de abejas, por lo que tejen sus telas cerca de colmenas o lugares por donde estas abundan. Cuando una abeja cae en la red de estas arañas, la pobre obrera, inmovilizada y sin mucho que pueda hacer para salvar su vida, extrae el aguijón y expulsa una gota de veneno. Algunos compuestos químicos de este veneno son volátiles y atraen de manera poderosa a otras abejas que podrían acudir en su ayuda. Sin embargo, estas sustancias atraen también potentemente a las moscas cleptoparásitas. Estas no acuden para proporcionar un sabroso plato adicional a las arañas, sino que, de manera muy hábil, son capaces de absorber parte de los fluidos que rezuman de la abeja capturada, cuando esta comienza a ser digerida por los líquidos enzimáticos regurgitados por la araña sobre su presa, inmovilizada por la red y el veneno que la araña le ha inyectado.

Esta fascinante historia en la que las moscas se aprovechan de las arañas, y no al revés, cuenta además con otro extraordinario personaje. Se trata de plantas del género Ceropegia, que dependen para su reproducción de la polinización efectuada por moscas de especies cleptoparásitas. Estas plantas desarrollan flores bastante curiosas que contienen una trampa temporal para las moscas atraídas por ellas. Una vez atrapadas dentro de la flor, los insectos son retenidos en esta trampa y en sus intentos por escapar se adhieren a ellos las llamadas polinia, las estructuras que poseen el polen de estas flores. Cuando finalmente logran escapar, transportan el polen a otras plantas por las que, de nuevo, las pobres moscas sienten una irresistible atracción. De este modo, las moscas son utilizadas por las plantas para asegurar su reproducción.

Podemos estar tentados a pensar que las moscas son atraídas por estas flores de la manera habitual, gracias a sus brillantes colores y a su perfume embriagador. Sin embargo, no olvidemos que estas moscas no se alimentan de néctar, sino de abejas muertas medio digeridas por los fluidos enzimáticos de las arañas que las han capturado. No es un panorama demasiado poético.

Curiosos olores

Ante este estado de cosas, un grupo internacional de investigadores se pregunta si las flores de las plantas Ceropegia no emitirán olores semejantes a los que emiten las abejas cuando han sido capturadas en una tela de araña, en particular, si no emitirán olores similares a los generados por los compuestos volátiles presentes en el veneno que libera la abeja cuando está cerca de su muerte.

Los investigadores estaban interesados en estudiar varios aspectos de este tema. En primer lugar, deseaban confirmar si los insectos que visitan las flores de Ceropegia son cleptoparásitos o si las flores reciben también visitas de otras clases de insectos. En segundo lugar, deseaban comparar el olor de las flores de Ceropegia con el de los efluvios emitidos por presas capturadas por las arañas. En tercer lugar, si los olores fueran similares, deseaban identificar por métodos químicos los principales componentes volátiles que pudieran atraer a los insectos. Por último, una vez identificados estos componentes, la intención de los científicos era sintetizarlos o aislarlos y probar su efecto para atraer a los insectos.

Los investigadores confirman que las especies de moscas que más frecuentemente visitan las flores de Ceropegia son cleptoparásitas. En particular, son las hembras de estos insectos, las cuales necesitan nutrientes sustraídos a las presas de las arañas para la generación de huevos, las que más acuden a estas flores.

Los análisis de los compuestos volátiles emitidos por las flores revelaron que estos eran similares a los liberados por abejas europeas o sudafricanas cuando eran atacadas o atrapadas. Entre los múltiples componentes volátiles emitidos por flores y abejas, los científicos identificaron en concreto cuatro que, mezclados, fueron capaces de atraer poderosamente a las moscas cleptoparásitas. Sorprendentemente, uno de estos compuestos es el geraniol, un componente de los aceites esenciales de rosas y citronelas, de la familia química de los alcoholes, y que también se encuentra en menor cantidad en los geranios, de los que deriva su nombre.

Tenemos aquí otra fascinante historia de los extraordinarios comportamientos que plantas y animales han desarrollado a lo largo de su coevolución. Algunas especies de arañas han “aprendido” a fabricar trampas para atrapar moscas y otros insectos; algunas especies de moscas han aprendido a aprovecharse de parte de los nutrientes de las presas capturadas por las arañas, y finalmente, algunas especies de plantas han aprendido a engañar a las moscas haciéndoles creer que en sus flores se encuentra una sabrosa comida y son así utilizadas como vehículos de su preciado polen que les permitirá reproducirse. Ya lo dice el refrán: el que no corre, vuela.

Referencia: Heiduk et al., Ceropegia sandersonii Mimics Attacked Honeybees to Attract Kleptoparasitic Flies for Pollination, Current Biology (2016),

http://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(16)30879-X

Bacterias por la tolerancia

Es probable que las propias bacterias sean en parte responsables de mantener la integridad intestinal

La semana pasada hablábamos de nuevos descubrimientos que apuntaban a la autoinmunidad como causa de la enfermedad de la narcolepsia. La autoinmunidad es una pérdida de la tolerancia a lo propio, es decir, a moléculas de nuestras propias células que, en un momento dado, por diversas razones, son identificadas como extrañas, por lo que su presencia deja de ser tolerada por el sistema inmune, que las ataca. Sin embargo, nuestras células no son las únicas interesadas en ser toleradas por el sistema inmune.

Como sabemos, nuestros intestinos están poblados por cientos de especies bacterianas que viven en simbiosis con nosotros. Estas bacterias pueblan un entorno de ensueño para ellas, ya que viven en un lugar donde la temperatura es paradisiaca, y donde, cada pocas horas, “llueve” un abundante maná de alimentos y líquidos nutritivos.

Estas bacterias nos ayudan a digerir determinados alimentos y producen algunas vitaminas que son importantes para nosotros, pero siguen siendo bacterias y, si son identificadas por el sistema inmune, serán atacadas. Por esta razón, las bacterias intestinales, durante su evolución con nosotros, han debido desarrollar estrategias moleculares para aumentar la tolerancia del sistema inmune y evitar así que este las ataque.

Esta tolerancia es fundamental para nuestra salud. La identificación de las bacterias intestinales como extrañas y la activación subsiguiente del sistema inmune, puede conducir a la enfermedad inflamatoria intestinal, una enfermedad crónica caracterizada por una inadecuada respuesta del sistema inmune frente a la flora intestinal, enfermedad que acaba por dañar la integridad del intestino. Es probable que las propias bacterias sean en parte responsables de mantener la integridad intestinal para evitar que el sistema inmune pueda atacarlas.

En efecto, se han identificado especies bacterianas que participan en mantener los niveles adecuados de tolerancia no solo frente a ellas, sino frente a otras especies de bacterias. Una de estas especies es Enterococcus faecium, una bacteria que ha sido incluso usada como agente probiótico, es decir, como un microrganismo que promueve la salud.

Aunque parece clara la capacidad de E. faecium para atenuar la susceptibilidad a bacterias intestinales patógenas, como Salmonella, causante de la salmonelosis, lo que no era conocido hasta ahora era por qué mecanismos moleculares E. faecium puede atenuar la actividad patógena de otras bacterias menos amigables que ella. El descubrimiento de estos mecanismos tal vez pudiera conducir a la identificación de nuevas moléculas que podrían ser utilizadas para tratar las enfermedades intestinales causadas por bacterias.

Manteniendo la integridad

Para intentar averiguar estos mecanismos, un grupo de investigadores de la Universidad de Rockefeller, en Nueva York, realizan una serie de experimentos. En primer lugar, dejan que E. faecium colonice el intestino de algunos gusanos de laboratorio C. elegans. Una vez producida la colonización, infectan con Salmonella a estos gusanos y a otros que no han sido colonizados con E. faecium, o que lo han sido con una bacteria no probiótica, y estudian su supervivencia. Los científicos comprueban que los gusanos cuyos intestinos han sido colonizados por E. faecium, y solo estos, sobreviven mejor a la infección con Salmonella.

La protección que ofrece E. faecium frente a Salmonella podría ser debida simplemente a que, en presencia de esta bacteria, Salmonella no podría establecerse en el intestino de estos gusanos, tal vez por falta de sitio, al estar este ocupado por E. faecium. Por esta razón, los investigadores estudian si la infección con Salmonella conduce o no a la implantación de esta bacteria en el intestino de los gusanos. Los estudios que realizan confirman que tanto si el intestino está colonizado por E. faecium como si no, Salmonella se implanta de manera similar en el intestino de los gusanos, por lo que E. faecium debe proteger frente a esta infección por procesos que no impiden que Salmonella se implante en el intestino.

¿Protege E. faecium solo frente a Salmonella o también frente a otras especies de bacterias patógenas? En otros estudios, los científicos demuestran que el papel protector de E. faecium se extiende también a otras especies de bacterias. Esto sugería que tal vez E. faecium produjera una sustancia con capacidad protectora frente a numerosas bacterias. En otra serie de experimentos, los investigadores identifican una sustancia liberada al exterior por E. faecium. Esta sustancia pertenece a la familia de los péptidoglicanos, que son combinaciones de cortas cadenas de aminoácidos y azúcares, muy comunes en la pared de las bacterias.

Los investigadores son capaces de aislar y purificar esta sustancia y tratar con ella a los gusanos de laboratorio infectados con Salmonella para estudiar sus capacidades protectoras frente a la infección. Comprueban así que esta sustancia protege frente a la infección con Salmonella y lo hace mediante su capacidad de mantener la integridad de la barrera epitelial del intestino, lo que impide a Salmonella penetrar al interior del organismo y ser detectada por el sistema inmune. Por último, los investigadores comprueban que esta sustancia también es capaz de proteger a ratones de laboratorio frente a la infección intestinal de Salmonella.

Estos estudios indican que algunas bacterias han aprendido a convivir con nosotros ayudando a mantener intacta la barrera intestinal que las separa del resto del organismo y, en particular, del sistema inmune que puede atacarlas. Las sustancias que producen para este fin podrán tal vez ser utilizadas para tratar enfermedades intestinales relacionadas con la pérdida de integridad del epitelio intestinal que conduce a la activación del sistema inmune.

Referencia: Kavita J. Rangan et al. (2016).  A secreted bacterial peptidoglycan hydrolase enhances tolerance to enteric pathogens. 23 SEPTEMBER 2016 • VOL 353 ISSUE 6306, pp 1434. http://science.sciencemag.org/content/353/6306/1434