A medida que envejecemos, nuestros cerebros comienzan a cambiar de manera que los hacen cada vez más vulnerables a las enfermedades, y un nuevo estudio detallado de estos cambios apunta a una forma en que parte de este desgaste podría prevenirse o revertirse.
Investigadores del Instituto Leibniz sobre el Envejecimiento – Instituto Fritz Lipmann en Alemania utilizaron espectrometría de masas para analizar el equilibrio de las proteínas cerebrales en ratones jóvenes y viejos, encontrando diferencias en un proceso llamado ubiquitilación a medida que los animales envejecían.
La ubiquitilación añade etiquetas químicas a las proteínas, indicando al cerebro cuáles de estas moléculas ocupadas han superado su punto máximo y deben reciclarse. En cerebros de ratones más viejos, las etiquetas de ubiquitilación realmente comienzan a acumularse en ciertas proteínas.
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“Nuestros análisis han demostrado que el envejecimiento provoca cambios fundamentales en la forma en que se marcan químicamente las proteínas del cerebro”, afirma el biólogo molecular Alessandro Ori.
“El proceso de ubiquitilación actúa como un interruptor molecular: determina si una proteína permanece activa, cambia su función o se degrada”.
A través de pruebas adicionales con neuronas humanas cultivadas en un laboratorio a partir de células madre, los investigadores determinaron que alrededor de un tercio de esta acumulación se debía a la desaceleración del proteosoma, el sistema de reciclaje de proteínas del cerebro.
Si bien los científicos saben desde hace mucho tiempo que el manejo y la limpieza de proteínas se vuelven menos eficientes a medida que el cerebro envejece, lo nuevo es el vínculo detallado con la ubiquitilación y la acumulación gradual de etiquetas sobre las que debería actuar el proteosoma.
“Este sistema finamente sintonizado se vuelve cada vez más desequilibrado: muchas etiquetas se acumulan y algunas incluso se pierden, independientemente de la cantidad de una proteína en particular presente”, dice Ori.
Los investigadores también intentaron alimentar a ratones mayores con una dieta restringida en calorías durante cuatro semanas antes de devolverlos a una dieta normal para ver si esto afectaría la ubiquitilación. Para algunas (pero no todas) las proteínas, esta intervención dietética restableció el marcado químico al estado observado en animales más jóvenes cuando se reanudó la dieta normal.
Si bien los investigadores no estudiaron los mecanismos subyacentes en detalle, la implicación es que el etiquetado de proteínas en el cerebro (muy importante para la salud del cerebro) se puede ajustar a través de la dieta, incluso en la vejez.
Ahora bien, hay muchas advertencias que considerar, incluido el hecho de que nada de esto se ha probado en humanos vivos todavía, pero la investigación nos lleva varios pasos adelante en la comprensión de algunos de los procesos cambiantes que ocurren en el cerebro en los años posteriores.
Esto podría ser importante en los esfuerzos por mejorar los tratamientos para afecciones en las que el equilibrio de proteínas cerebrales desempeña un papel, incluido el Alzheimer.
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El cerebro es una pieza increíblemente compleja de maquinaria biológica, lo que hace que su estudio (y sus problemas) sea un desafío. Incluso dentro de esta investigación, los cambios observados no fueron universales en todas las proteínas y procesos de gestión de proteínas en el cerebro.
“Nuestros resultados muestran que, incluso en la vejez, la dieta puede tener una influencia importante en los procesos moleculares del cerebro”, afirma Ori.
“Sin embargo, la dieta no afecta por igual a todos los procesos de envejecimiento del cerebro: algunos se ralentizan, mientras que otros apenas cambian o incluso aumentan”.
La investigación ha sido publicada en Nature Communications.