Cómo la restricción calórica previene los efectos negativos del envejecimiento en las células

Si desea 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 los EE. UU. Y China que proporciona el informe más detallado hasta la fecha de los efectos celulares de una dieta restringida en calorías en ratas. Si bien 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, como se detalla en Cell el 27 de febrero de 2020.
"Ya sabíamos que la restricción calórica aumenta la vida útil, pero ahora hemos demostrado todos los cambios que ocurren a nivel de una sola célula para causar eso", dice Juan Carlos Izpisua Belmonte, autor principal del nuevo artículo, profesor en Salk's Laboratorio de Expresión Génica y titular de la Cátedra Roger Guillemin. "Esto nos da objetivos con los que eventualmente podremos actuar con medicamentos para tratar el envejecimiento en humanos".
El envejecimiento es el factor de mayor riesgo para muchas enfermedades humanas, como el cáncer, la demencia, la diabetes y el síndrome metabólico. Se ha demostrado que la restricción calórica en modelos animales es una de las intervenciones más efectivas contra estas enfermedades relacionadas con la edad. Y aunque los investigadores saben que las células individuales experimentan muchos cambios a medida que el organismo envejece, no han sabido cómo la restricción calórica podría influir en estos cambios.
En el nuevo documento, Belmonte y sus colaboradores, incluidos tres ex alumnos de su laboratorio de Salk que ahora son profesores que dirigen sus propios programas de investigación en China, compararon a las ratas que comían un 30 por ciento menos de calorías con las ratas en dietas normales. Las dietas de los animales se controlaron desde los 18 meses hasta los 27 meses. (En humanos, esto sería aproximadamente equivalente a alguien que sigue una dieta restringida en calorías desde los 50 hasta los 70 años).
Tanto al comienzo como al final de la dieta, el equipo de Belmonte aisló y analizó un total de 168,703 células de 40 tipos de células en las 56 ratas. Las células provenían de tejidos grasos, hígado, riñón, aorta, piel, médula ósea, cerebro y músculo. En cada célula aislada, los investigadores utilizaron tecnología de secuenciación genética de células individuales para medir los niveles de actividad de los genes. También observaron la composición general de los tipos celulares dentro de cualquier tejido dado. Luego, compararon ratones viejos y jóvenes en cada dieta.
Muchos de los cambios que ocurrieron cuando las ratas en la dieta normal envejecieron no ocurrieron en ratas con una dieta restringida; Incluso en la vejez, muchos de los tejidos y células de los animales en 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 celular observados en los tejidos de las ratas en una dieta normal no estaban presentes en las ratas en la dieta restringida en calorías.

"Este enfoque no solo nos dijo el efecto de la restricción calórica 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 correspondiente Guang-Hui Liu, un Profesor de la Academia de Ciencias de China.
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 inmunes en casi todos los tejidos estudiados aumentó dramáticamente a medida que las ratas control envejecieron, pero no se vio afectado por la edad en ratas con calorías restringidas. En el tejido adiposo marrón, un tipo de tejido adiposo, una dieta restringida en calorías revirtió los niveles de expresión de muchos genes antiinflamatorios a los observados en animales jóvenes.
"El descubrimiento principal en el presente estudio es que el aumento de la respuesta inflamatoria durante el envejecimiento podría ser reprimido sistemáticamente por la restricción calórica", dice el co-corresponsal del autor Jing Qu, también profesor de la Academia de Ciencias de China.
Cuando los investigadores se centraron en los factores de transcripción, esencialmente interruptores maestros que pueden alterar ampliamente la actividad de muchos otros genes, que fueron alterados por la restricción calórica, uno se destacó. La dieta alteró los niveles del factor de transcripción Ybx1 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 'eres lo que comes', y estamos descubriendo que eso es cierto de muchas maneras", dice Concepción Rodríguez Esteban, otro de los autores del artículo e investigador del personal de Salk. "El estado de sus células a medida que envejece depende claramente de sus interacciones con su entorno, que incluye qué y cuánto come".
El equipo ahora está tratando de utilizar esta información en un esfuerzo por descubrir objetivos de medicamentos envejecidos e implementar estrategias para aumentar la vida y la salud.
Otros investigadores en el 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 de la Universidad Médica Capital del Hospital Xuanwu; 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.
El trabajo y los investigadores involucrados fueron apoyados por subvenciones del Programa Nacional de Investigación y Desarrollo Clave de China, el Programa de Investigación de Prioridad Estratégica de la Academia de Ciencias de China, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, la Fundación de Ciencias Naturales de Beijing, la Comisión Municipal de Salud de Beijing y Planificación Familiar, Centro de Innovación Avanzada para la Protección del Cerebro Humano, el Laboratorio Estatal de Biología de Membrana, la Fundación Moxie y la Fundación Glenn.