Credit: CC0 Public Domain
La actividad neuronal del cerebro, implicada durante mucho tiempo en trastornos que van desde la demencia hasta la epilepsia, también desempeña un papel en el envejecimiento humano y la esperanza de vida, según una investigación dirigida por científicos del Instituto Blavatnik de la Facultad de Medicina de Harvard.
El estudio, publicado en Nature, se basa en los hallazgos de cerebros humanos, ratones y gusanos y sugiere que la actividad excesiva en el cerebro está relacionada con períodos de vida más cortos, mientras que suprimir dicha hiperactividad prolonga la vida.
Los hallazgos ofrecen la primera evidencia de que la actividad del sistema nervioso afecta la longevidad humana. Aunque estudios previos habían sugerido que partes del sistema nervioso influyen en el envejecimiento de los animales, el papel de la actividad neuronal en el envejecimiento, especialmente en humanos, permanecía hasta ahora impreciso.
"Un aspecto intrigante de nuestros hallazgos es que algo tan transitorio como el estado de actividad de los circuitos neuronales podría tener consecuencias para la fisiología y la duración de la vida", explica el autor principal del estudio, Bruce Yankner, en un comunicado.
Excitación neuronal y longevidad
La excitación neuronal parece actuar a lo largo de una cadena de eventos moleculares que se sabe influyen en la longevidad: la vía de señalización de la insulina y el factor de crecimiento semejante a la insulina (IGF).
La clave en esta cascada de señalización parece ser una proteína llamada REST, que protege los cerebros envejecidos de la demencia y otras tensiones, según determinó una investigación anterior de este mismo equipo de científicos.
La actividad neuronal se refiere al parpadeo constante de las corrientes y transmisiones eléctricas en el cerebro. Los autores explican que la actividad excesiva o la excitación podrían manifestarse de muchas maneras, desde una contracción muscular hasta un cambio de humor o de pensamiento.
Sin embargo, todavía no está claro en el estudio si los pensamientos, la personalidad o el comportamiento de una persona, afectan a su longevidad o cómo lo hacen.
"Un área de investigación futura y emocionante será determinar cómo estos hallazgos se relacionan con funciones cerebrales humanas de orden superior", añade Yankner.
El estudio podría ayudar al diseño de nuevas terapias para afecciones que involucran hiperactividad neuronal, como la enfermedad de Alzheimer y el trastorno bipolar, dijeron los investigadores.
El descubrimiento sugiere que ciertos medicamentos, como los que se dirigen a REST, o ciertos comportamientos, como la meditación, pueden extender la vida humana al modular la actividad neuronal.
La variación humana en la actividad neuronal podría tener causas genéticas y ambientales, lo que abriría vías futuras para la intervención terapéutica, señala también Yankner.
El estudio, publicado en Nature, se basa en los hallazgos de cerebros humanos, ratones y gusanos y sugiere que la actividad excesiva en el cerebro está relacionada con períodos de vida más cortos, mientras que suprimir dicha hiperactividad prolonga la vida.
Los hallazgos ofrecen la primera evidencia de que la actividad del sistema nervioso afecta la longevidad humana. Aunque estudios previos habían sugerido que partes del sistema nervioso influyen en el envejecimiento de los animales, el papel de la actividad neuronal en el envejecimiento, especialmente en humanos, permanecía hasta ahora impreciso.
"Un aspecto intrigante de nuestros hallazgos es que algo tan transitorio como el estado de actividad de los circuitos neuronales podría tener consecuencias para la fisiología y la duración de la vida", explica el autor principal del estudio, Bruce Yankner, en un comunicado.
Excitación neuronal y longevidad
La excitación neuronal parece actuar a lo largo de una cadena de eventos moleculares que se sabe influyen en la longevidad: la vía de señalización de la insulina y el factor de crecimiento semejante a la insulina (IGF).
La clave en esta cascada de señalización parece ser una proteína llamada REST, que protege los cerebros envejecidos de la demencia y otras tensiones, según determinó una investigación anterior de este mismo equipo de científicos.
La actividad neuronal se refiere al parpadeo constante de las corrientes y transmisiones eléctricas en el cerebro. Los autores explican que la actividad excesiva o la excitación podrían manifestarse de muchas maneras, desde una contracción muscular hasta un cambio de humor o de pensamiento.
Sin embargo, todavía no está claro en el estudio si los pensamientos, la personalidad o el comportamiento de una persona, afectan a su longevidad o cómo lo hacen.
"Un área de investigación futura y emocionante será determinar cómo estos hallazgos se relacionan con funciones cerebrales humanas de orden superior", añade Yankner.
El estudio podría ayudar al diseño de nuevas terapias para afecciones que involucran hiperactividad neuronal, como la enfermedad de Alzheimer y el trastorno bipolar, dijeron los investigadores.
El descubrimiento sugiere que ciertos medicamentos, como los que se dirigen a REST, o ciertos comportamientos, como la meditación, pueden extender la vida humana al modular la actividad neuronal.
La variación humana en la actividad neuronal podría tener causas genéticas y ambientales, lo que abriría vías futuras para la intervención terapéutica, señala también Yankner.
Todos los caminos conducen a REST
Yankner y sus colegas comenzaron su investigación analizando los patrones de expresión génica, la medida en que varios genes se activan y desactivan, en el tejido cerebral donado de cientos de personas que murieron a edades comprendidas entre los 60 años y con más de 100 años.
La información se había recopilado a través de tres estudios de investigación separados de adultos mayores. Los analizados en el estudio actual estaban cognitivamente intactos, lo que significa que no tenían demencia.
Inmediatamente, apareció una notable diferencia entre los participantes del estudio más viejos y más jóvenes, dijo Yankner: Las personas más longevas, las mayores de 85 años, tenían una menor expresión de genes relacionados con la excitación neuronal que las que murieron entre los 60 y los 80 años.
El equipo realizó un aluvión de experimentos, incluyendo pruebas genéticas, de biología celular y molecular en el organismo modelo Caenorhabditis elegans (un nematodo); así como análisis de ratones genéticamente alterados; y análisis adicionales del tejido cerebral de personas que vivieron más de un siglo.
Estos experimentos revelaron que la alteración de la excitación neural sí afecta la duración de la vida e iluminó lo que podría estar sucediendo a nivel molecular.
El interruptor REST
REST, que se sabe que regula los genes, también suprime la excitación neural, descubrieron los investigadores.
El bloqueo de REST o su equivalente en los modelos animales condujo a una mayor actividad neuronal y muertes más tempranas, mientras que impulsar REST hizo lo contrario. Y los centenarios humanos tenían significativamente más descanso en los núcleos de sus células cerebrales que las personas que murieron en sus 70 u 80 años.
Los investigadores descubrieron que, desde gusanos hasta mamíferos, REST suprime la expresión de genes que están involucrados centralmente en la excitación neural, como los canales iónicos, los receptores de neurotransmisores y los componentes estructurales de las sinapsis, señalan los investigadores.
Una excitación más baja a su vez activa una familia de proteínas conocidas como factores de transcripción Forkhead. Se ha demostrado que estas proteínas median una "vía de longevidad" a través de la señalización de insulina/IGF en muchos animales. Es la misma vía que los científicos creen que puede activarse por restricción calórica.
Además de su papel emergente para evitar la neurodegeneración, el descubrimiento del papel de REST en la longevidad proporciona una motivación adicional para desarrollar fármacos que se dirijan a la proteína.
Yankner y sus colegas comenzaron su investigación analizando los patrones de expresión génica, la medida en que varios genes se activan y desactivan, en el tejido cerebral donado de cientos de personas que murieron a edades comprendidas entre los 60 años y con más de 100 años.
La información se había recopilado a través de tres estudios de investigación separados de adultos mayores. Los analizados en el estudio actual estaban cognitivamente intactos, lo que significa que no tenían demencia.
Inmediatamente, apareció una notable diferencia entre los participantes del estudio más viejos y más jóvenes, dijo Yankner: Las personas más longevas, las mayores de 85 años, tenían una menor expresión de genes relacionados con la excitación neuronal que las que murieron entre los 60 y los 80 años.
El equipo realizó un aluvión de experimentos, incluyendo pruebas genéticas, de biología celular y molecular en el organismo modelo Caenorhabditis elegans (un nematodo); así como análisis de ratones genéticamente alterados; y análisis adicionales del tejido cerebral de personas que vivieron más de un siglo.
Estos experimentos revelaron que la alteración de la excitación neural sí afecta la duración de la vida e iluminó lo que podría estar sucediendo a nivel molecular.
El interruptor REST
REST, que se sabe que regula los genes, también suprime la excitación neural, descubrieron los investigadores.
El bloqueo de REST o su equivalente en los modelos animales condujo a una mayor actividad neuronal y muertes más tempranas, mientras que impulsar REST hizo lo contrario. Y los centenarios humanos tenían significativamente más descanso en los núcleos de sus células cerebrales que las personas que murieron en sus 70 u 80 años.
Los investigadores descubrieron que, desde gusanos hasta mamíferos, REST suprime la expresión de genes que están involucrados centralmente en la excitación neural, como los canales iónicos, los receptores de neurotransmisores y los componentes estructurales de las sinapsis, señalan los investigadores.
Una excitación más baja a su vez activa una familia de proteínas conocidas como factores de transcripción Forkhead. Se ha demostrado que estas proteínas median una "vía de longevidad" a través de la señalización de insulina/IGF en muchos animales. Es la misma vía que los científicos creen que puede activarse por restricción calórica.
Además de su papel emergente para evitar la neurodegeneración, el descubrimiento del papel de REST en la longevidad proporciona una motivación adicional para desarrollar fármacos que se dirijan a la proteína.
Referencia
Regulation of lifespan by neural excitation and REST. Joseph M. Zullo et al. Nature, volume 574, pages359–364 (2019). DOI :https://doi.org/10.1038/s41586-019-1647-8
Regulation of lifespan by neural excitation and REST. Joseph M. Zullo et al. Nature, volume 574, pages359–364 (2019). DOI :https://doi.org/10.1038/s41586-019-1647-8