Las células coinciden: lo que no te mata te hace más fuerte

Las células coinciden: lo que no te mata te hace más fuerte

Los científicos de Salk muestran que las células se adaptan a los factores estresantes breves al aumentar los antioxidantes y la producción de energía a largo plazo

LA JOLLA—Todos hemos escuchado la expresión: “lo que no te mata te hace más fuerte”. Ahora, una investigación dirigida por un científico del Instituto Salk sugiere por qué, a nivel celular, esto podría ser cierto. El equipo informa que las exposiciones breves a los factores estresantes pueden ser beneficiosas al incitar a la célula a desencadenar la producción sostenida de antioxidantes, moléculas que ayudan a deshacerse de la acumulación celular tóxica relacionada con el metabolismo normal.

La investigación, que apareció en la revista El metabolismo celular el 16 de agosto de 2018, también reveló que el estrés a corto plazo en las células conduce a la remodelación de las mitocondrias, las centrales eléctricas de la célula que se deterioran con la edad, por lo que generan menos subproductos tóxicos. Los hallazgos podrían conducir a nuevos enfoques para contrarrestar los efectos celulares del envejecimiento, posiblemente incluso extendiendo la vida útil.

“La novedad de este estudio es que hemos generado un modelo en el que podemos desactivar la producción de antioxidantes en las mitocondrias pero de forma reversible”, dice el profesor Salk. Geraldine Shadel, el autor principal del artículo. "Entonces pudimos inducir este estrés durante períodos de tiempo específicos y ver cómo respondían las células".

En el proceso de convertir los alimentos en energía química, las mitocondrias producen una sustancia química llamada superóxido, que tiene un papel fundamental en las células, pero es tóxica si se acumula. Por esta razón, las mitocondrias también producen una enzima, la superóxido dismutasa o SOD, para convertir el superóxido en una forma menos tóxica.

Shadel quería saber cómo el estrés celular a corto plazo causado por el superóxido mitocondrial muy temprano en el desarrollo podría afectar la salud más adelante en la vida. Así que dirigió un equipo de investigadores de la Escuela de Medicina de Yale y la Universidad Estatal de los Apalaches en el desarrollo de un enfoque para desactivar la enzima SOD durante períodos cortos de tiempo para estudiar cómo las células y los animales respondían al estrés celular de la acumulación tóxica.

En un grupo de ratones genéticamente idénticos en el útero, la mitad con un interruptor molecular de "apagado" para SOD experimentó un breve estrés cuando se desactivó la enzima. Después de que los ratones nacieron y continuaron creciendo hasta la edad adulta, los dos grupos se veían muy similares. Pero las muestras de hígado tomadas cuando tenían cuatro semanas de edad contaron una historia sorprendentemente diferente: los ratones cuya enzima SOD se había apagado brevemente para desencadenar estrés en las mitocondrias tenían, sorprendentemente, niveles más altos de antioxidantes, más mitocondrias y menos acumulación de superóxido que los ratones que no había experimentado estrés. Además, las células cultivadas en placas, la mitad de las cuales contenían el interruptor SOD, mostraron los mismos resultados: aquellas que experimentaron breves períodos de estrés resultaron ser resistentes al estrés y más saludables desde una perspectiva celular.

Cuando el equipo analizó qué genes se estaban activando tanto en las placas de laboratorio como en las muestras de hígado de todos los ratones, encontraron vías moleculares inesperadas en el trabajo en el grupo SOD que estaban reprogramando las mitocondrias para producir menos moléculas tóxicas y al mismo tiempo aumentar el antioxidante de las células. capacidad.

El trabajo sugiere que el estrés mitocondrial a corto plazo puede conducir a adaptaciones a largo plazo (un concepto llamado "mitohormesis") que podría mantener las células sanas por más tiempo, evitando el envejecimiento y las enfermedades. A continuación, Shadel planea estudiar si el mecanismo aclarado aquí puede retrasar los efectos del envejecimiento en los mamíferos.

Shadel, quien ocupa la Cátedra Audrey Geisel en Ciencias Biomédicas, agrega: "Estamos entusiasmados de probar si las vías de señalización únicas de la mitohormesis que dilucidaremos en este nuevo modelo de ratón pueden orientarse para prevenir enfermedades comunes relacionadas con la edad como el cáncer, el Alzheimer y el corazón. enfermedad."

Otros autores incluyeron a Carly S. Cox, Sharen E. McKay, Marissa A. Holmbeck y Annie J. Tsay de la Universidad de Yale; Brooke E. Christian de la Universidad Estatal de los Apalaches; y Andrew C. Scortea y Laura E. Newman de Salk.

El trabajo fue financiado por los Institutos Nacionales de Salud, la Escuela de Medicina de Yale y el Instituto Salk.