Amb l'edat, les cèl·lules mare propicien més envelliment per un canvi en les seves funcions rítmiques

<p>Image representing the effects of the circadian clock in ageing (Author: Iris Joval Granollers)</p>
Imatge que representa l'efecte del ritme circadià en envelliment (Autora: Iris Joval Granollers)
  • <p>Image representing the effects of the circadian clock in ageing (Author: Iris Joval Granollers)</p>
  • <p>DNA damage accumulation (in green) in old mice skin (Guiomar Solanas and Francisca Peixoto, IRB Barcelona)</p>
  • <p>Skin stem cells from young mice (Guiomar Solanas and Francisca Peixoto, IRB Barcelona)</p>
  • <p>(from left to right): Francisca O. Peixoto, Salvador Aznar Benitah, Guiomar Solanas (IRB Barcelona team), Pura Muñoz-Cánoves and Eusebio Perdiguero (UPF team)</p>

Les funcions de les cèl·lules mare segueixen estant marcades pel dia i la nit (ritme circadià) durant l'envelliment però estan destinades a reparar els teixits i no a mantenir-los tonificats.

Els dos estudis que publica Cell, liderats per Salvador Aznar Benitah a l'IRB Barcelona, refuten un dogma científic que associava l'envelliment amb la pèrdua del cicle circadià de les cèl·lules mare.

Una dieta baixa en calories retarda el canvi de funcions rítmiques de les cèl·lules mare i alenteix l'envelliment.

Una hipòtesi àmpliament acceptada sostenia que amb el temps les cèl·lules mare deixaven de saber si era de dia o de nit (perdien el ritme circadià) i aquesta pèrdua promovia l'envelliment. Però no és així. Científics de l'Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona), la Universitat Pompeu Fabra (UPF) i de la Universitat de Califòrnia Irvine, als Estats Units, refuten la hipòtesi amb dos estudis que publiquen a la revista Cell en l'edició del 10 d'agost. Durant l'envelliment les cèl·lules mare segueixen treballant rítmicament, el que passa és que reprogramen les funcions circadianes que duen a terme.

 

 

“Les cèl·lules mare envellides conserven perfectament el ritme circadià però ara exerceixen tot un altre conjunt de funcions per fer front a problemes que apareixen amb l'edat”, descriu l'investigador ICREA Salvador Aznar Benitah, cap del grup Cèl·lules Mare i Càncer i líder d'ambdós estudis. Els científics desconeixen de moment les causes d'aquesta reprogramació. Aznar Benitah afegeix, “el problema és que desapareix la funcionalitat rítmica que tenien les cèl·lules mare “joves” i que té a veure amb la protecció i la preservació del teixit, funcions que passen a no ser rítmiques. Aquest abandonament de les seves antigues funcions circadianes durant l'envelliment natural contribueix al fet que, d'alguna manera, s'acumuli més dany i hi hagi més envelliment”.

Les primeres autores de tots dos treballs, la investigadora associada Guiomar Solanas i l'estudiant de doctorat “la Caixa” Francisca Oliveira Peixoto, ambdues de l'IRB Barcelona, van comparar cèl·lules mare de ratolins joves (de tres mesos) amb les de ratolins envellits (d'entre 18 i 22 mesos) en tres tipus de teixits: pell, múscul i fetge, cada quatre hores durant un dia. “Han estat experiments tècnicament molt complexos i exigents però els resultats són sorprenents”, declara Solanas.

Reprogramació específica per a cada teixit

La reprogramació de gens es dona, per exemple, per fer front al dany acumulat en l'ADN, per actuar sobre teixits inflamats, o sobre un sistema d'auto neteja cel·lular (autofàgia) ineficaç.

“Tot i que sempre hi ha reprogramació circadiana en l'envelliment, un aspecte interessant dels nostres resultats és que és específica i diferent per a cada teixit estudiat. Això vol dir que encara que tot l'organisme estigui envellint, cada teixit ho fa a la seva manera i, per tant, l'abordatge per alentir l'envelliment hauria d'estudiar-se i fer-se teixit a teixit”, explica Pura Muñoz-Cánoves, investigadora ICREA del Departament de Ciències experimentals i de la Salut de la Universitat Pompeu Fabra, i coautora d'un dels treballs.

La dieta hipocalòrica manté un ritme circadià jove

Se sap que la dieta hipocalòrica retarda els signes d'envelliment en primats i ratolins. Solanas i Peixoto, en un altre conjunt d'experiments, van donar a ratolins una dieta hipocalòrica durant sis mesos i ho van comparar amb ratolins que seguien una dieta normal. Els animals envellits amb dieta hipocalòrica conservaven la majoria de les funcions rítmiques de “la seva joventut”.

“La dieta hipocalòrica contribueix a prevenir molt potentment el que passa durant l'envelliment fisiològic. Mantenir les cèl·lules mare amb un ritme “jove” és important perquè, al cap i a la fi, la seva funció és renovar i preservar els teixits en ritmes de dia i nit molt marcats. Menjar menys sembla prevenir l'envelliment del teixit i per tant no hi ha necessitat de reprogramar les funcions circadianes”, descriu Aznar Benitah.

Segons els investigadors, els estudis donen una explicació a per què una dieta restringida en calories alenteix l'envelliment. El que no està tan clar és que per als humans aquest tipus de dietes siguin una solució per mantenir a ratlla l'envelliment. “No són molt recomanables, ja que es passa gana constantment i requereixen molta força de voluntat; a més, mantenen l'organisme amb l'energia mínima per a les seves funcions, que a la llarga pot tenir conseqüències negatives en el dia a dia de la persona”, subratlla Aznar Benitah. El científic explica que ara l'important és aprofundir en per què el metabolisme té aquest efecte tan dominant sobre l'envelliment de les cèl·lules mare i, un cop identificat el nexe d'unió que promou o retarda l'envelliment, desenvolupar teràpies que modulen aquest nexe.

Els dos treballs liderats pel laboratori del professor d'investigació ICREA Salvador Aznar Benitah de l’IRB Barcelona, s'han desenvolupament al costat d'investigadors coordinats per la professora d'investigació ICREA Pura Muñoz-Cánoves al Departament de Ciències Experimentals i de la Salut de la Universitat Pompeu Fabra (UPF) a Barcelona, i pel professor d'investigació Paolo Sassone-Corsi del Centre d'Epigenètica i Metabolisme de la Universitat de Califòrnia Irvine, als Estats Units.

Els estudis han rebut finançament del Consell Europeu de Recerca (ERC en anglès), de la xarxa europea E-Rare, la Institució ICREA de la Generalitat de Catalunya, el Ministeri d'Economia i Competitivitat (fons Feder), AFM-Téléthon, la Fundació La Marató de TV3, la Fundació Botín/Santander Universitats i de la Fundació “la Caixa”. L'IRB Barcelona és Centre d'Excel·lència “Severo Ochoa” i el Departament de Ciències Experimentals i de la Salut de la UPF és Unitat d'Excel·lència “Maria de Maeztu”.

 

Articles de referència:

Guiomar Solanas, Francisca Oliveira Peixoto, Eusebio Perdiguero, Mercè Jardí, Vanessa Ruiz-Bonilla, Debayan Datta, Aikaterini Symeonidi, Andrés Castellanos, Patrick-Simon Welz, Juan Martín Caballero, Paolo Sassone-Corsi, Pura Muñoz-Cánoves, and Salvador Aznar Benitah

Aged Stem Cells Reprogram Their Daily Rhythmic Functions to Adapt to Tissue-Specific Stress

Cell (2017) Doi: 10.1016/j.cell.2017.07.035

Shogo Sato, Guiomar Solanas, Francisca Oliveira Peixoto, Leonardo Bee, Aikaterini Symeonidi, Mark S. Schmidt, Charles Brenner, Selma Masri, Salvador Aznar Benitah, Paolo Sassone-Corsi

Circadian reprogramming in the liver identifies metabolic pathways of aging

Cell (2017) Doi: 10.1016/j.cell.2017.07.042

 

Sobre l’IRB Barcelona
Creat el 2005 per la Generalitat de Catalunya i la Universitat de Barcelona, l'IRB Barcelona és Centre d'Excel·lència Severo Ochoa des de 2011. L’objectiu de l’IRB Barcelona és fer recerca d'excel·lència en biomedicina i millorar la qualitat de vida de les persones i, en paral·lel, potenciar la formació de talent, la transferència tecnològica i la comunicació social de la ciència. Els 25 laboratoris i set plataformes tecnològiques treballen per respondre a preguntes bàsiques en biologia i orientades a malalties com ara el càncer, la metàstasi, l’Alzheimer, la diabetis i malalties rares. És un centre internacional que acull al voltants de 400 treballadors de 32 nacionalitats. Està ubicat en el Parc Científic de Barcelona. L’IRB Barcelona forma part del Barcelona Institute of Science and Technology (BIST) i la xarxa de Centres de Recerca de Catalunya (CERCA).