El envejecimiento como fenómeno biológico y su Teoría

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El envejecimiento como fenómeno biológico

El envejecimiento se define como un fenómeno biológico complejo, caracterizado por una pérdida progresiva de la capacidad del individuo para mantener sus funciones vitales, incrementándose de esta forma el riesgo de muerte; podemos considerarlo además como universal, degenerativo e irreversible. En la actualidad se asume que el envejecimiento existe porque no actúa sobre él la selección natural, y debido además a los costes metabólicos inherentes al mantenimiento de las actividades vitales. No existe todavía un consenso sobre los mecanismos bioquímicos y/o genéticos específicos que desencadenan y mantienen el proceso.

Como corresponde a un fenómeno complejo, cuyo estudio se aborda desde varias disciplinas, se han propuesto una serie de teorías que tratan de explicar de qué forma se produce. Entre ellas hay una que sugiere que este se debe –en último término– a una acumulación de daños moleculares aleatorios en células y tejidos (Johnson et al., 1999). Esta hipótesis plantea además que, en los seres vivos, la velocidad de envejecimiento vendría determinada por la acción de dos fenómenos contrapuestos: uno de deterioro en los componentes celulares, y otro en el que intervendrían sistemas para compensar o reparar dicho deterioro. Como en todo lo que afecta a los seres vivos, existe en este sistema una interacción compleja y constante entre genoma y ambiente, y en muchos casos es difícil especificar la influencia de cada uno de ellos. El ritmo de envejecimiento varía considerablemente entre especies e individuos de una misma especie además, dentro de un mismo individuo, diferentes órganos y tipos celulares de un mismo tejido pueden envejecer a diferente ritmo en una secuencia de acontecimientos aparentemente aleatoria. No se ha podido esclarecer por el momento si existe –a nivel de especie– una programación genética del mismo, como ocurre con el desarrollo embrionario y otros fenómenos biológicos programados.

Teoría del envejecimiento por daño oxidativo

Harman fue quien en 1956 la propuso por vez primera, y postula que: “el envejecimiento es una consecuencia de la acumulación de cambios moleculares que tienen lugar en el organismo, y que estarían causados por radicales libres”, en este sentido los cambios originados por dichos radicales serían una causa importante de envejecimiento, al deteriorar estructural y funcionalmente las diferentes biomoléculas. Estos radicales libres procederían de una fuente endógena (subproductos del metabolismo celular) o exógena (fármacos, humos, radiaciones, etc.).

La organización compleja de los organismos vivos requiere de energía para poder mantener sus actividades vitales, esta energía la obtienen muchos organismos de la respiración aerobia, debido a que es la forma de metabolización que produce mayor rendimiento energético. No obstante, y por esta razón, los seres vivos que consumen oxígeno en su metabolismo están expuestos de forma permanente a la presencia de subproductos tóxicos (radicales libres, peróxido de hidrógeno, etc.) de dicho elemento conocidas genéricamente como “especies reactivas del Oxígeno”, que en este trabajo las denominaremos RLO (Radicales Libres del Oxígeno) y RLN (Radicales Libres del Nitrógeno). Hay que hacer constar el hecho de que bajo la denominación de RLO y RLN se incluyen no solo radicales libres, sino también otros derivados no radicales pero que tienen alta reactividad como agentes de oxido-reducción, tales como el peróxido de hidrógeno (H2O2) o el peroxinitrito (OONO).

La aparición de oxígeno molecular en la atmósfera de la tierra tuvo lugar hace aproximadamente 2.000 millones de años (Riere Codina, 2002) lo que permitió el desarrollo posterior de seres vivos con metabolismo aerobio. Teniendo en cuenta la estricta dependencia de la respiración de oxígeno en la mayor parte de los seres pluricelulares, y la toxicidad de muchos de los subproductos del metabolismo aerobio, resulta lógico pensar que, a lo largo del proceso evolutivo, dichos organismos han tenido que desarrollar toda una serie de mecanismos que los protegen de los derivados tóxicos del oxígeno. De esta forma podemos imaginar un panorama celular en el que estarían presentes, a bajas concentraciones, metabolitos tóxicos que serían neutralizados con mayor o menor especificidad y eficiencia, cuando la acción de tales mecanismos neutralizantes resulta insuficiente nos encontramos en una situación conocida como “estrés oxidativo”, en este caso los oxidantes no neutralizados reaccionarían con biomoléculas tales como proteínas, lípidos, ácidos nucleicos, etc., dañándolas. La acumulación de lesiones moleculares traería como consecuencia el deterioro de funciones celulares y tisulares con manifestaciones fenotípicas en forma de procesos degenerativos, disfunciones asociadas a envejecimiento, que provocarían una alteración irreversible de la homeostasis hasta un límite incompatible con la vida (Finkel y Holbrook, 2000) (Figura 1).

 

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Figura 1. Evolución del proceso degenerativo en el envejecimiento. En el esquema se representa el deterioro de la homeostasis celular originado por la alteración a nivel molecular.

 

Sería pues la interacción entre sistemas productores de derivados tóxicos del oxígeno, y mecanismos neutralizantes de los mismos, lo que determinaría la velocidad a la que se produce el “deterioro” molecular y, con ello, el envejecimiento (Figura 2).

 

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Figura 2. Balanza del envejecimiento. Daño oxidativo. Según la teoría del daño oxidativo el envejecimiento progresaría en la medida en que la cantidad agentes tóxicos presentes en el entorno celular superarse la capacidad de la célula para neutralizarlos o contrarrestar sus efectos.

 

Cuando en este contexto nos referimos a la “toxicidad” del O2, asumimos que este gas en sí no presenta apenas toxicidad en medios biológicos, debido a que su reactividad química no es elevada frente a la mayor parte de las biomoléculas. La toxicidad asociada al oxígeno se debe fundamentalmente a los productos citados anteriormente (RLO) que se pueden considerar como formas activadas del mismo, de entre todas ellas la más dañina es la conocida como radical hidroxilo (OH). El origen más frecuente de este radical en los seres vivos es el proceso químico conocido como la reacción de Fenton, que se comentará más adelante, y en la que intervendrían el peróxido de hidrógeno y Fe++ ó Cu++. La importancia de dicho radical se comprende si pensamos que tanto el oxígeno como el hierro comparten con frecuencia espacios celulares.

Hoy en día son numerosos los argumentos a favor de esta teoría, entre ellos:

  • A) Se ha podido comprobar como el aumento de la expresión de genes que codifican para enzimas que neutralizan RLO prolongan la vida media en invertebrados.
  • B) La longevidad de diferentes especies de mamíferos guarda una relación inversa con la tasa metabólica y por consiguiente con la producción de RLO en sus mitocondrias.
  • C) La evidencia de que la restricción calórica retrasa el envejecimiento pudiera estar relacionada con la hipótesis del papel de RLO en el envejecimiento, ya que los animales sometidos a tal práctica tienen un menor nivel de RLO en sus células y tejidos (Sohal, 1996).

No obstante hay que ser cautos a la hora de interpretar estos resultados y sobre todo cuando los mismos tratan de extrapolarse al ser humano.

¿Cómo retrasar el envejecimiento?

Al principio de este capítulo definíamos el envejecimiento como un fenómeno irreversible, por lo que cualquier tipo de abordaje en este campo ha de tener en cuenta esta circunstancia (en muchos casos lo que se considera una “reversión” del envejecimiento no suele pasar de un fenómeno meramente “cosmético”). Por ello, el planteamiento más razonable será el de conocer la forma en la que podemos retrasar este proceso o de reconducirlo de una manera equilibrada, de tal forma que el inevitable deterioro sea lo más homogéneo y lento posible, a fin de evitar desequilibrios importantes de la homeostasis orgánica. El proceso parece tan complejo que hace pensar que todavía estamos lejos de encontrar elixires o prácticas que prolonguen mucho más las expectativas de vida del ser humano (tomando como referencia la de países desarrollados), o que ralenticen de manera efectiva el proceso de envejecimiento. No obstante, el conocimiento en esta rama de la biología avanza de manera considerable, por lo que no hay que descartar logros importantes a medio plazo. En este sentido podemos citar los resultados obtenidos en ensayos con invertebrados en los que se ha conseguido prolongar la longevidad incrementando la síntesis, por parte de las células, de enzimas inactivadoras de derivados tóxicos del oxígeno. Existe además una clara relación entre la restricción calórica y longevidad (Merry, 2002, Reverter-Branchat et al., 2004) pero carecemos de un modelo que relacione de una forma evidente ambos fenómenos. Conoceremos más sobre las posibilidades de estas estrategias cuando comprendamos de manera más precisa los mecanismos moleculares que gestionan la utilización de la energía y metabolitos proporcionados por los nutrientes. Además no hay que olvidar que un mejor conocimiento de nuestro genoma ayudará a conocer también las particularidades de cada individuo de cara a conocer su capacidad para gestionar los daños moleculares que se producen de forma permanente en sus células y poder así tomar las oportunas medidas preventivas.

Mientras se descifran los mecanismos moleculares que conducen a la senescencia parece que lo más razonable sería actuar sobre el ambiente, modificando convenientemente hábitos de vida (dieta equilibrada y baja en calorías, ejercicio moderado, reducción del estrés en todas sus variedades, etc.) de tal forma que, más que prolongar la longevidad, lo que se logre sea que el individuo alcance esta en las mejores condiciones de salud. A este respecto cabe destacar un interesante estudio llevado a cabo en humanos y en el que se relaciona estrés psicológico con daño en el genoma. Las conclusiones del estudio apuntan a un incremento del estrés oxidativo paralelo al psicológico. Como consecuencia de dicho estrés oxidativo se incrementaría la tasa de daños inducidos por estos en el ADN con el consiguiente riesgo de transformación celular maligna, (Sapolsky, 2004, Eppel et al., 2004). Resulta pues interesante este nuevo abordaje experimental que permite establecer un mecanismo fisiológico-molecular para un fenómeno tan interesante en sanidad como es la relación entre fenómenos psicológicos y somáticos, tal vez sea este un campo de estudio que en el futuro aporte datos de interés de cara a una estrategia de ralentización del envejecimiento.

Fuentes: Universidad de Cantabria

http://ocw.unican.es/ciencias-de-la-salud/biogerontologia/materiales-de-clase-1/capitulo-7.-dano-oxidativo-y-envejecimiento/7.1-el-envejecimiento-como-fenomeno-biologico

http://ocw.unican.es/ciencias-de-la-salud/biogerontologia/materiales-de-clase-1/capitulo-7.-dano-oxidativo-y-envejecimiento/7.2-teoria-del-envejecimiento-por-dano-oxidativo

http://ocw.unican.es/ciencias-de-la-salud/biogerontologia/materiales-de-clase-1/capitulo-7.-dano-oxidativo-y-envejecimiento/7.8-bfcomo-retrasar-el-envejecimiento

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