El envejecimiento cerebral en moscas de la fruta se revierte mediante la supresión de la actina F y la restauración de la autofagia

Tanto los humanos como las moscas de la fruta pueden volverse olvidadizos a medida que envejecen. Pero como las moscas de la fruta tienen una vida útil de sólo dos meses, pueden ser un modelo útil para comprender el deterioro cognitivo que conlleva el envejecimiento.

investigación sobre la mosca de la fruta Drosofila Científicos de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) han descubierto que la acumulación de actina filamentosa (actina F), una proteína estructural celular normal en el cerebro, inhibe un proceso clave que elimina componentes innecesarios o inactivos dentro de las células. Incluye ADN, lípidos, proteínas y orgánulos. La acumulación resultante de desechos reduce la función neuronal y contribuye al deterioro cognitivo.

David Walker, PhD, profesor de biología y fisiología integrativa de UCLA, y sus colegas demostraron además que la alteración de ciertos genes en las neuronas de las moscas de la fruta envejecidas impidió esta acumulación de actina F, manteniendo el reciclaje celular y la vida útil de las moscas de la fruta se extendió aproximadamente. 30%. "La mayoría de nosotros en el campo del envejecimiento nos centramos en ir más allá del período de vida a lo que llamamos período de salud", dijo Walker. “Queremos ayudar a las personas a disfrutar de una buena salud y una mayor calidad de vida y, al mismo tiempo, prolongar su esperanza de vida. Nuestro estudio ha mejorado la función cognitiva e intestinal, los niveles de actividad y la salud general de las moscas de la fruta, y brinda esperanza sobre lo que podemos lograr en humanos.

Walker es el autor principal del artículo publicado por el equipo. comunicación de la naturalezaTema "La acumulación de actina F acelera el envejecimiento cerebral y limita la duración de la salud. DrosofilaEn lo que los investigadores concluyeron: "Nuestros datos identifican el exceso de polimerización de actina como un sello distintivo del envejecimiento cerebral, que puede apuntarse a revertir los fenotipos del envejecimiento cerebral y extender la vida útil".

Las proteínas actina son abundantes en todo el cuerpo y ayudan a dar forma a las células. "El citoesqueleto de actina determina la forma y la polaridad de una célula y es esencial en muchos y diversos procesos fundamentales, incluida la división celular, la motilidad, la fagocitosis, el tráfico de orgánulos y la señalización", explicaron los autores. La actina se puede encontrar en dos formas, monomérica (actina G) y filamentosa (actina F). Este último forma fibras que son esenciales para mantener la estructura celular y muchas otras funciones.

El ensamblaje y desmontaje de los filamentos de actina son procesos controlados por una gran cantidad de proteínas que interactúan con la actina, y el mantenimiento del citoesqueleto de actina es "altamente sensible a las alteraciones causadas por el envejecimiento", afirmó el equipo. “De hecho, el envejecimiento se asocia no sólo con cambios en la expresión del gen de actina sino también con alteraciones en la dinámica citoesquelética de la actina. Sin embargo, señalan, la interacción entre la dinámica de la actina y el envejecimiento neuronal no se ha caracterizado en ninguna especie.

Para el estudio publicado, el equipo que formamos se propuso investigar el papel de la dinámica de la actina en el envejecimiento cerebral. Dirigidos por el ex académico postdoctoral Edward (Ted) Schmid, PhD, en el laboratorio de David Walker, los investigadores identificaron por primera vez la acumulación de actina F en el cerebro de moscas de la fruta envejecidas y se preguntaron si podría contribuir al envejecimiento cerebral y a la pérdida general de salud. de organismos. Hicieron una correlación inicial y descubrieron que las moscas con una dieta restringida vivían más tiempo y tenían menos formación de actina F en sus cerebros. Comentó: "Las moscas alimentadas con una dieta baja en proteínas tenían una vida útil significativamente más larga que las moscas alimentadas con una dieta alta en proteínas". Los investigadores también demostraron que, cuando se trataba con el medicamento antienvejecimiento rapamicina, la formación de actina F se reducía en el cerebro de moscas envejecidas. "En conjunto, estos hallazgos sugieren que la polimerización de actina F relacionada con la edad Drosofila "La salud del cerebro refleja el envejecimiento y puede contrarrestarse con estrategias de longevidad", dijo el equipo.

Como explicó Walker con más detalle: "Pero esto es una correlación, no una demostración directa de que la actina F es perjudicial para el envejecimiento cerebral... Para explorar la causalidad, recurrimos a la genética".

Los negros no hispanos tienen menos probabilidades de buscar atención concurrente según las pautas

Se ha cartografiado completamente el genoma de la mosca de la fruta y los investigadores se centraron en genes envejecidos de la mosca de la fruta que se sabe que desempeñan funciones importantes en la acumulación de filamentos de actina. Esto implicó eliminar un gen llamado fos, Miembro de una familia de proteínas conocida por alargar y organizar los filamentos de actina. ,fos Promueve la nucleación de actina y es importante para el ensamblaje de filamentos", comentó.

"Cuando nos corremos fos Cuando se expresa en neuronas envejecidas, previene la acumulación de actina F en el cerebro”, dijo Schmid, ahora investigador del Instituto de Biociencias de Arkansas y profesor asistente en la Universidad Estatal de Arkansas. "Esto nos permitió ampliar realmente nuestro estudio porque ahora teníamos una forma directa de apuntar a la acumulación de actina F en el cerebro y estudiar cómo afecta el proceso de envejecimiento".

Descubrieron que, aunque la intervención genética estaba dirigida únicamente a las neuronas, mejoró la salud general de las moscas. Estos animales vivieron entre un 25% y un 30% más, al tiempo que mostraban signos de mejor salud, incluida una mejor función cerebral y de otros sistemas de órganos. La prevención de la acumulación de actina F protegió la función cognitiva, lo que indica que la acumulación era un factor impulsor del deterioro cognitivo que aparece con la edad. Los autores dicen en su informe: "Aquí mostramos que la inhibición de la polimerización de actina en el cerebro de animales de mediana edad mejora un paradigma bien establecido de aprendizaje olfativo: la capacidad de las moscas para percibir el olor de un estímulo aversivo. La capacidad de conectarse juntos."

"Las moscas se vuelven más olvidadizas a medida que envejecen, y su capacidad para aprender y recordar disminuye en la mediana edad, tal como lo hace la gente... si impidiéramos la acumulación de actina F", dijo Walker, ayudaría a las moscas a aprender y a recordar. recordar a medida que crecen, lo que nos dice que la acumulación no es benigna".

Investigaciones adicionales revelaron que la actina F estaba interfiriendo con el sistema de "eliminación de basura" celular. Las proteínas y otros componentes dañados o innecesarios dentro de la célula se descomponen en un proceso llamado autofagia. La investigación sobre el envejecimiento ha establecido que las vías de autofagia se vuelven menos activas con la edad, pero nadie sabe exactamente por qué ocurre esto. "Un creciente conjunto de evidencia indica que la actividad autofágica disminuye con la edad, incluso en el cerebro que envejece", informó el equipo. Además, añadió, "la interacción entre la dinámica de la actina, la autofagia y el envejecimiento cerebral sigue sin estar clara".

El estudio recientemente publicado demostró que la prevención de la acumulación de actina F conducía a una autofagia más activa en el cerebro de moscas de la fruta envejecidas. Los autores descubrieron que si eliminaban la actina F, pero también desactivaban la autofagia, no retardaban el envejecimiento. Sus resultados indicaron colectivamente que el mecanismo principal por el cual la actina F mejora el envejecimiento cerebral parece afectar la autofagia. El equipo también demostró que alterar la actina F en el cerebro envejecido podría restaurar la autofagia cerebral a niveles juveniles y revertir algunos de los impulsores celulares del envejecimiento cerebral. Al describir los resultados de una serie de experimentos, el equipo dijo: "Estos hallazgos muestran que la focalización terapéutica de la polimerización de actina relacionada con la edad en animales de edad avanzada puede revertir tanto los síntomas celulares del envejecimiento cerebral como la recuperación de la función cerebral". "

Los hallazgos de los investigadores podrían ser una buena noticia para las moscas de la fruta de edad avanzada que tienen menos actina F en el cerebro. Pero esto aún no se ha demostrado en humanos, y desarrollar intervenciones para prevenir la acumulación de actina F puede resultar más desafiante. "... para traducir estos hallazgos en beneficio de la salud humana, el trabajo futuro podría centrarse en identificar enfoques específicos de tipo celular y tejido para atacar la polimerización de actina en organismos que envejecen", escribieron.

Sin embargo, este descubrimiento señala a los investigadores una nueva dirección útil para promover un envejecimiento saludable en las personas. "Nuestros hallazgos sugieren que inhibir la polimerización de actina en animales de edad avanzada puede retardar o incluso revertir aspectos del envejecimiento cerebral", concluyeron. "En conjunto, estos datos son consistentes con un modelo en el que la polimerización de actina F relacionada con la edad Drosofila El cerebro altera la autofagia y, por tanto, induce patrones de envejecimiento cerebral y del organismo.