¿Por qué envejecen las células, y por extensión los humanos? La respuesta puede tener mucho que ver con las mitocondrias, los orgánulos que suministran energía a las células. Aunque esa idea no es nueva, faltaba evidencia directa en células humanas. Hasta ahora.

En un estudio publicado en Communications Biology, un equipo dirigido por investigadores de la Universidad de Columbia descubrió que las células humanas con mitocondrias dañadas responden acelerándose y gastando más energía. Si bien esta adaptación, llamada hipermetabolismo, mejora la supervivencia a corto plazo de las células, tiene un alto costo: un aumento dramático en la velocidad a la que envejecen las células.

"Los hallazgos se realizaron en células de pacientes con enfermedades mitocondriales raras, pero también pueden tener relevancia para otras afecciones que afectan a las mitocondrias, incluidas enfermedades neurodegenerativas, afecciones inflamatorias e infecciones", dice el investigador principal Martin Picard, PhD, profesor asociado de comportamiento. medicina (en psiquiatría y neurología) en el Colegio de Médicos y Cirujanos Vagelos de la Universidad de Columbia.

“Además, el hipermetabolismo puede ser una razón clave por la cual la mayoría de las células se deterioran a medida que envejecemos”.

Los defectos mitocondriales causados por raras mutaciones genéticas hacen que las células humanas aumenten su metabolismo. Aunque eso ayuda a la supervivencia a corto plazo, tiene un alto costo: un aumento dramático en la velocidad a la que envejecen las células. El hipermetabolismo también puede ser una razón clave por la cual la mayoría de las células se deterioran a medida que todos envejecemos. CRÉDITO: Centro Médico Irving de la Universidad de Columbia (Martin Picard)

Las células hipermetabólicas envejecen más rápido

En general, se suponía que los defectos mitocondriales (que perjudican la conversión de las fuentes de alimentos en energía utilizable) obligarían a las células a disminuir su tasa metabólica en un esfuerzo por conservar energía. Sin embargo, al analizar la actividad metabólica y el consumo de energía en células de pacientes con enfermedades mitocondriales, los investigadores encontraron que las células con mitocondrias deterioradas duplican su gasto de energía. Además, volver a analizar los datos de cientos de pacientes con diferentes enfermedades mitocondriales mostró que los defectos mitocondriales también aumentan el costo energético de la vida a nivel de todo el cuerpo.

Aunque este aumento de energía mantiene las células en funcionamiento, también degrada los telómeros de las células (tapas que protegen los extremos de nuestros cromosomas) y activa las respuestas al estrés y la inflamación. El efecto neto acelera el envejecimiento biológico.

"Cuando las células gastan más energía para producir proteínas y otras sustancias esenciales para la supervivencia a corto plazo, es probable que roben recursos de los procesos que aseguran la supervivencia a largo plazo, como el mantenimiento de los telómeros", dice Gabriel Sturm, estudiante de posgrado y autor principal de este estudio.

Hipermetabolismo, fatiga y envejecimiento

Este estado hipermetabólico podría explicar por qué las personas con enfermedades mitocondriales experimentan fatiga e intolerancia al ejercicio, entre otros síntomas. “Para compensar el uso extra de energía en tus células, tu cuerpo te ‘dice’ que no te esfuerces demasiado, para conservar energía. Es probable que veamos la misma dinámica a medida que las personas envejecen y su vitalidad disminuye”, dice Picard.

El estudio no apunta a ningún remedio nuevo para pacientes con enfermedades mitocondriales, que actualmente no son tratables, pero refuerza las recomendaciones actuales para que los pacientes se muevan más. “Eso puede parecer contrario a la intuición, ya que si es más activo, gastará más energía y posiblemente empeore sus síntomas”, dice Sturm. “Pero se sabe que el ejercicio aumenta la eficiencia de un organismo. Una persona que corre, por ejemplo, usa menos energía para sostener los procesos corporales básicos que alguien que no es físicamente activo”.

Mejorar la eficiencia del organismo, lo que reduciría el uso de energía en las células y mejoraría la fatiga y otros síntomas, puede explicar parcialmente los beneficios para la salud del ejercicio en pacientes con enfermedades mitocondriales y personas sanas.

En su búsqueda de nuevos tratamientos para las enfermedades mitocondriales, los investigadores deberían centrarse en el hipermetabolismo, dice Picard. “Aunque los defectos mitocondriales afectan la capacidad de las células para producir energía, la deficiencia de energía puede no ser el iniciador principal de la enfermedad. Nuestro estudio muestra que estos defectos aumentan el consumo de energía. Para mover la aguja terapéuticamente, es posible que debamos enfocarnos en el hipermetabolismo. Necesitamos más investigación para saber si eso funcionaría”.

El hipermetabolismo también es común a otras enfermedades. Si el aumento del gasto de energía celular juega un papel causal en el impulso del proceso de envejecimiento, atacar el hipermetabolismo puede ser una forma de mejorar la fatiga, mejorar la calidad de vida de las personas o incluso retrasar el envejecimiento biológico.