La reparación y regeneración de tejidos tras una lesión se ralentiza con la edad. En los músculos, esto ocurre porque las células madre musculares ya no funcionan correctamente, lo que dificulta la regeneración muscular.
Un nuevo estudio de la UCLA ha revelado una causa de esta disfunción asociada al envejecimiento. Los investigadores descubrieron que estas células priorizan la supervivencia sobre el rendimiento. Este “sesgo de supervivencia” implica que las células logran mantenerse, pero pierden gran parte de su capacidad para reparar el músculo.
El estudio, realizado en ratones, revela que las células madre musculares envejecidas acumulan niveles más altos de una proteína que disminuye su capacidad para regenerar y reparar el músculo cuando es necesario. Sin embargo, existe una contrapartida: la misma proteína actúa como un escudo, ayudando a las células a sobrevivir en el hostil entorno de los tejidos envejecidos.
Al comparar las células madre musculares de ratones jóvenes y viejos, los científicos descubrieron que un gen llamado NDRG1 juega un papel importante. En el músculo más envejecido, los niveles de proteína de este gen eran aproximadamente 3,5 veces más altos que en el músculo joven.
Muscles Plays an Important Role in Tissue Regeneration Process
NDRG1 actúa como una espada de doble filo en el músculo envejecido. Por un lado, protege a las células madre, ayudándolas a sobrevivir. Por otro lado, funciona como un freno, ralentizando la vía mTOR que normalmente desencadena el crecimiento y la reparación celular. Esta desaceleración dificulta que las células madre se activen y reparen el músculo dañado.
Sin embargo, cuando los investigadores redujeron los niveles de NDRG1, la regeneración muscular mejoró, revelando que este gen es un factor crucial en el envejecimiento muscular. Esto también tiene un inconveniente. Sin la protección de NDRG1, solo sobrevivieron unas pocas células madre musculares. Como resultado, la capacidad del músculo para recuperarse después de lesiones repetidas se redujo, lo que indica que la supervivencia y la reparación están estrechamente relacionadas en los tejidos envejecidos.
La Escuela de Medicina David Geffen de la UCLA señaló, “Las células madre en animales jóvenes son hiperfuncionales, realmente buenas en lo que hacen, es decir, correr a toda velocidad, pero no son buenas a largo plazo. Pueden completar las 100 yardas, pero ni siquiera llegar a la mitad de la maratón.”
“Por el contrario, las células madre envejecidas son como corredores de maratón, más lentas para responder, pero mejor equipadas para la larga distancia. Sin embargo, lo que las hace tan eficientes en largas distancias es precisamente lo que las hace malas para correr a toda velocidad.”
Study sheds light on the biological mechanisms of aging
Para confirmar sus resultados, los investigadores probaron células madre musculares de ratones jóvenes y viejos tanto en el laboratorio como dentro de tejido vivo. En todos los experimentos, el patrón fue claro. A medida que los niveles de NDRG1 aumentaban en el músculo envejecido, las células madre se volvían más lentas para activarse y reparar el daño, pero también demostraban ser más resistentes y capaces de sobrevivir con el tiempo.
En términos sencillos, las células madre que no acumulan suficiente proteína NDRG1 eventualmente mueren. Lo que queda es un grupo de células que reparan el músculo más lentamente, pero son más resistentes y resilientes, capaces de sobrevivir más tiempo en el hostil entorno de los tejidos envejecidos.
Estos hallazgos podrían conducir al desarrollo de terapias que equilibren la activación de las células madre con la supervivencia, aunque Rando advierte que “no hay atajos. Podemos mejorar la función de las células envejecidas durante un período de tiempo, para ciertos tejidos, pero cada vez que lo hacemos, habrá un costo potencial y un inconveniente potencial.”
El equipo de investigación continuará investigando los mecanismos que controlan el equilibrio entre la supervivencia y la función a nivel molecular.
Journal Reference:
- Jengmin Kang, Daniel Benjamin, Qiqi Guo et al. Cellular survivorship bias as a mechanistic driver of muscle stem cell aging. Science. DOI: 10.1126/science.ads9175
