«Nos sorprendió bastante encontrar estructuras celulares que son tan antiguas como el organismo en el que residen», dice el vicepresidente y director científico de Salk, Martin Hetzer, autor principal del estudio. «Esto sugiere una complejidad celular aún mayor de la que imaginábamos y tiene implicaciones sobre el envejecimiento de los órganos, como el cerebro, el corazón y el páncreas».

La mayoría de las neuronas en el cerebro no se dividen durante la edad adulta y por lo tanto experimentan una larga vida y un declive relacionado con la edad. Sin embargo, debido en gran medida a las limitaciones técnicas, la vida útil de las células fuera del cerebro era difícil de determinar.

«Los biólogos se han preguntado, ¿cuántos años tienen las células en un organismo? Existe la idea general de que las neuronas son viejas, mientras que otras células del cuerpo son relativamente jóvenes y se regeneran a lo largo de la vida del organismo», dice Rafael Arrojo e Drigo, primer autor y científico del equipo de Salk. «Nos propusimos ver si era posible que ciertos órganos del cuerpo también tuvieran células tan longevas como las neuronas en el cerebro.»

Como los investigadores sabían que la mayoría de las neuronas no son reemplazadas durante su vida útil, las utilizaron como una «línea de base de edad» para comparar otras células que no se dividen. El equipo combinó el etiquetado de isótopos de electrones con un método de imagen híbrido (MIMS-EM) para visualizar y cuantificar la edad y la renovación celular y proteica en el cerebro, páncreas e hígado en ejemplaes de roedores jóvenes y viejos.

Para validar su método, los científicos primero determinaron la edad de las neuronas y encontraron que, como se sospechaba, eran tan viejas como el organismo. Sin embargo, sorprendentemente, las células que recubren los vasos sanguíneos, llamadas células endoteliales, también eran tan viejas como las neuronas. Esto significa que algunas células no neuronales no se replican o reemplazan a lo largo de su vida útil.

El páncreas, un órgano responsable de mantener los niveles de azúcar en la sangre y secretar enzimas digestivas, también mostró células de diferentes edades. Una pequeña porción del páncreas, conocida como los islotes de Langerhans, se mostró a los investigadores como un rompecabezas de células viejas y jóvenes interconectadas. Algunas células beta, que liberan insulina, se replicaron durante toda la vida y eran relativamente jóvenes, mientras que otras no se dividieron, igual que las neuronas. Otro tipo de células, llamadas células delta, no se dividieron en absoluto. El páncreas fue un ejemplo llamativo del mosaicismo de la edad celular, es decir, de la varieción de la longevidad dentro de una población de células idénticas.

Estudios anteriores han sugerido que el hígado tiene la capacidad de regenerarse durante la edad adulta, por lo que los investigadores seleccionaron este órgano esperando observar células hepáticas relativamente jóvenes. Para su sorpresa, se descubrió que la gran mayoría de las células hepáticas en ratones adultos sanos eran tan viejas como el animal, mientras que las células que recubren los vasos sanguíneos y las células estrelladas, otro tipo de célula hepática, tenían una vida mucho más corta. Así, inesperadamente, el hígado también demostró mosaicismo de la edad, lo que apunta a nuevos caminos potenciales de investigación regenerativa para este órgano.

A escala molecular, una selección de las células de larga vida observadas contenía complejos proteicos que mostraban mosaicismo de edad. Por ejemplo, los cilios primarios (apéndices en forma de pelo en el exterior de las células) de las células beta en el páncreas y las neuronas contenían regiones de proteínas de una duración de vida muy diferente. En marcado contraste, las células del hígado no contenían proteínas de larga vida.

«Gracias a las nuevas tecnologías de visualización somos capaces de determinar la edad de las células y sus complejos supramoleculares con mayor precisión que nunca. Esto abre nuevas puertas para estudiar todas las células, tejidos y órganos en estados normales y en estados de enfermedad», dice Mark Ellisman, Profesor Distinguido de Neurociencias de la Facultad de Medicina de la UC San Diego y co-líder del estudio con Hetzer. Su laboratorio, el National Center for Microscopy and Imaging Research, desarrolló y proporcionó los nuevos métodos de imagenología tisular para la microscopía multimodal correlacionada. Estos métodos proporcionaron las nuevas tecnologías clave que permitieron llevar a cabo este estudio.

«Determinar la edad de las células y las estructuras subcelulares en los organismos adultos proporcionará nuevos conocimientos sobre los mecanismos de mantenimiento y reparación celular y el impacto de los cambios acumulativos durante la edad adulta en la salud y el desarrollo de la enfermedad», añade Hetzer. «El objetivo final es utilizar estos mecanismos para prevenir o retrasar el deterioro relacionado con la edad de órganos con renovación celular limitada.»

A continuación, los autores planean descifrar la diferencia en la duración de vida de los ácidos nucleicos y los lípidos. También quieren entender cómo el mosaicismo de la edad se relaciona con la salud y enfermedades como la diabetes tipo 2.

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