TEORÍAS DEL ENVEJECIMIENTO
EL conjunto de estructuras (conceptos, definiciones y proposiciones) interrelacionados, que presentan una perspectiva sistemática de los fenómenos especificando las relaciones. Es el objetivo principal de la ciencia, es una combinación que se proyecta en una perspectiva sistemática de los fenómenos con el fin de describir, explicar, predecir y controlar los fenómenos.
Existen 3 tipos de Teorías: Descriptiva, Explicativa y Predictiva.
Descriptiva: Identifica y describe características especificas de personas, grupos, situaciones o acontecimientos determinados.
Explicativa: Más compleja que la descriptiva esta describe las relaciones entre diversos fenómenos.
Predictiva: La más compleja y poderosas de todas predice tipos específicos de relaciones entre fenómenos y particulares.
Una teoría es un sistema lógico compuesto de observaciones, axiomas y postulados, que tienen como objetivo declarar bajo qué condiciones se desarrollarán ciertos supuestos, tomando como contexto una explicación del medio idóneo para que se desarrollen las predicciones. A raíz de estas, se pueden especular, deducir y/o postular mediante ciertas reglas o razonamientos, otros posibles hechos.
LAS TEORIAS DEL ENVEJECIMIENTO
Son todas aquellos enunciados
- molecular
- acelular
- tejidos y organos
TEORIAS
- Teoria estocástica : es todo lo que le pasa a la celula aleatoriamente
- teoria de la mutuacion somatica: es cuando las cadenas de ADN se modifica y la mitocondria no produse energía
- teoría radicales libres: cuando hay oxidación de celulas por los roses continuos en el tejido
- teoria error-catastrofe: la sintesis proteicano es correcta y tenemos un receptor y molecula normal
- teoría de las uniones cruzadas de estructuras celulares: las celulas anormales entran al tejido liso probocando infecciones respiratorias altas
- teoría de acomulacion de productos de desecho: cuando una molecula libre no se desecha no se comvierte en radicales libres
- teoría inmunologica: con la edad disminuyen las defensas y suelen enfermarse mas los de 60 años
- teoría de la capacidad replicativa cuando ya no se duplican igual o de la misma cantidad
- teoría de la evolución: que todos estamos luchando para mantenerse en el medio ambiente el mas fuerte es el que sobrevive.
ARTÍCULO CIENTÍFICO
versión On-line ISSN 1561-3011
Rev Cubana Invest
Bioméd v.22 n.1 Ciudad de la Habana ene.-mar. 2003
Universidad de
Camagüey
Consideraciones
generales sobre algunas de las teorías del envejecimiento
Lic.
Gilberto Pardo Andreu
Resumen
Se hizo una revisión sobre un gran
número de teorías
para explicar la naturaleza del envejecimiento,
que han sido propuestas
durante este siglo.
Estas teorías van desde la teoría simple de desgaste o deterioro hasta la teoría,
en gran parte discutida, error catástrofe. Por la naturaleza multicausal del
envejecimiento, resulta improbable que una teoría única pueda explicar todos
sus mecanismos.
DeCS: ENVEJECIMIENTO/genética; MUTACION;
LONGEVIDAD; RADICALES LIBRES.
Teorías
del envejecimiento
Generalidades
Durante este siglo se
ha propuesto un gran número de teorías para explicar la naturaleza del
envejecimiento. Estas teorías
van desde la teoría simple de
desgaste o deterioro hasta la teoría, en gran parte discutida, error catástrofe. Por
la naturaleza multicausal
del envejecimiento, resulta improbable que una teoría única pueda explicar todos sus mecanismos. Hay que tener
en cuenta 2 puntos importantes:
- El
envejecimiento compromete un número de genes diferentes, se han llegado a señalar hasta 100 genes implicados en la
evolución de la longevidad. También hay mutaciones múltiples que afectan a
todos los procesos del envejecimiento.
- El envejecimiento ocurre a todos los niveles: al nivel
molecular, nivel celular y nivel de órgano.
Todos estos fenómenos
del envejecimiento
no los puede explicar un mecanismo único, por lo tanto, la teoría que valore la
naturaleza multicausal
será la que conseguirá un acercamiento científico más racional. Strehler,
en 1982, señaló los
cambios que una teoría del envejecimiento debe explicar:1
a) Perjudiciales,
reducen las funciones.
b) Progresivos, que
tengan lugar gradualmente.
c) Intrínsecos, es
decir, que no sean por causa de agentes medio ambientales modificables.
d) Universales,
esto es, todos los miembros de una especie deben revelar los déficits.
Desarrollo
Muchas teorías y clasificaciones han sido propuestas para explicar el
envejecimiento humano, pero como una sola no puede explicar todas las
observaciones relacionadas con este, se diferencian 2 tipos de teorías:2
- Teorías
estocásticas: engloban aquellos fenómenos que comportan
una serie de variables aleatorias que hacen que este fenómeno sea producto del
azar y deba ser estudiado recurriendo a cálculos probabilísticos.
Estas teorías cuentan con la acumulación fortuita de acontecimientos
perjudiciales debido a la exposición de factores exógenos adversos.
- Teorías
deterministas: engloban aquellos fenómenos que se describen
mediante un número
limitado de variables conocidas, que evolucionan exactamente de la
misma manera en cada reproducción del fenómeno estudiado, sin recurrir a
ningún cálculo probabilístico.
Teorías
estocásticas
Dentro de estas se
van a estudiar un conjunto
de teorías, que por un lado pueden considerar al genoma como principal protagonista del fenómeno
y, por otro lado, incluyen un conjunto de fenómenos ambientalistas que
consideran al entorno celular como responsable del deterioro de la homeostasis
celular.
Teorías
genéticas
En la actualidad
se propugnan 3 teorías genéticas
y estocásticas.
- Teoría
de la regulación génica: se
establece que cada especie posee un conjunto de genes que aseguran el
desarrollo y la reproducción; la duración de la fase de reproducción
depende de la capacidad de defensa del organismo ante determinados
factores adversos. De acuerdo con esta teoría, el envejecimiento es el desequilibrio entre
los diferentes
factores que han permitido el mantenimiento de la fase de reproducción.3
- Teoría
de la diferenciación terminal: en
esta teoría, el
envejecimiento celular
se debe también a una serie de modificaciones de la expresión genética, pero que comportan
una diferenciación terminal de las células. Se hace especial hincapié en
los efectos adversos
del metabolismo sobre la regulación genética.4
- Teoría
de la inestabilidad del genoma: se
pone de relieve la
inestabilidad del genoma como causa de envejecimiento, y pueden producirse
modificaciones tanto al nivel del DNA como afectando a la expresión de los
genes sobre el RNA y
proteínas.5,6
Estas 3 teorías genéticas confieren
al entorno celular
el papel de ser el
responsable de todos los daños provocados al azar en el DNA.
Teoría de la mutación
somática
Esta teoría fue propuesta por Szilard en
1959,7 el cual predijo que el envejecimiento ocurre como un resultado de la acumulación de
mutaciones en el ADN nuclear de las células somáticas.
Comfort, en 1979,8 también propugnó esta idea que después se
matizó por otros autores, los cuales refieren que la lesión en el ADN sería fundamentalmente al nivel mitocondrial.
Entre estos autores
hay que destacar a Miquel y Fleming,9 al
sostener que la causa fundamental del envejecimiento celular es una inestabilidad del genoma mitocondrial,
por una falta de
equilibrio entre la reparación mitocondrial y el efecto desorganizador de los
radicales de oxígeno. De este modo, las células privadas de la capacidad de regenerar sus poblaciones
mitocondriales, sufrirán una disminución
irreversible en su capacidad para sintetizar ATP, con la consiguiente degradación senescente del funcionamiento fisiológico y muerte final. En años
posteriores muchos autores se acogieron a la idea de Miquel y
otros.10,11
Estas mutaciones en el ADN
mitocondrial causan enfermedades
humanas y están asociadas con un espectro amplio de manifestaciones
clínicas incluida la demencia, los desórdenes del movimiento, el fallo
cardíaco, la diabetes, la disfunción renal, la sordera, la ceguera y la
debilidad.12
Teoría de
los radicales libres
Esta teoría fue propuesta por Denham
Harman en 1956, la cual postula que el envejecimiento resulta
de los efectos
perjudiciales fortuitos causados a tejidos por reacciones de radicales libres.
Estas reacciones pueden estar implicadas en la producción de los cambios del
envejecimiento, asociados
con el medio ambiente, enfermedad y con su proceso intrínseco.
Los radicales libres
reactivos formados dentro
de las células pueden oxidar biomoléculas y conducir a muerte celular y daño
tisular. Las reacciones perjudiciales de los radicales libres se
producen sobre todo en los lípidos, los cuales son los más susceptibles.
Harman, en 1956,13 con esta teoría pretendía
explicar varios aspectos:
1. El origen de la
vida y su evolución.
2. El aumento de la longevidad en especies animales sometidas a manipulaciones
dietéticas y ambientales.
3. El proceso de envejecimiento.
4. El gran número de enfermedades en cuya patogenia están implicados los
radicales libres del oxígeno.14
Las reacciones de los radicales libres contribuyen
considerablemente al desarrollo de desórdenes estocásticos observados durante el
envejecimiento.15 Los radicales libres, además, están implicados en enfermedades
degenerativas como arteriosclerosis, amiloidosis, demencia senil tipo
Alzheimer, enfermedades autoinmunes.14,16Pese a ser la teoría de los radicales libres la de mayor aceptación en
los últimos años, permanecen preguntas sin una contestación definitiva, como la
de si los radicales libres contribuyen a la iniciación y/o propagación del
envejecimiento.
Teoría error
- catástrofe
Esta teoría fue propuesta por Orgel en
1963 y modificada
por él mismo en 1970.17,18
Esta hipótesis
postula que, con la edad, surgen errores en los mecanismos de síntesis de
proteínas, que causan la producción
de proteínas anormales. Si alguna de estas
proteínas llega a
formar parte de la maquinaria que sintetiza proteínas, causarían incluso más errores
en la próxima generación de proteínas, y así sucesivamente, hasta llegar a una pérdida "catastrófica"
de la homeostasis celular que conduce a la muerte celular. Según esta
teoría, el envejecimiento
estaría acompañado por la
síntesis de proteínas defectuosas y
se ha demostrado inequívocamente que no es así. Durante la senescencia aparecen
formas anómalas de algunas proteínas,19 pero no surgen de errores en la
biosíntesis de proteínas sino que se trata de modificaciones possintéticas.
Teoría de
las uniones cruzadas de estructuras celulares
Esta teoría postula
que la formación de enlaces
moleculares entre proteínas o cadenas de ácidos nucleicos, aumenta con la edad. Brownlee, en 1991,20 revisó el
papel fundamental que la
glicación no enzimática ejerce en el desarrollo de las complicaciones
diabéticas. La glicación comienza con la reacción de la glucosa con residuos de
lisina y con ciertas bases de ácidos nucleicos. Se forma una base de SCHIFF y se
generan los AGE (productos finales de glicosilación avanzada), que alteran la
función biológica de las proteínas extracelulares por reaccionar con lisinas
esenciales. Se produce un aumento significativo de productos AGE con la edad.
Muchos
autores21 han determinado que las complicaciones crónicas de la diabetes
provienen de los entrecruzamientos de polímeros (meloidinas: polímeros
segmentados provenientes de la deshidratación sufrida por la fructosamina y
reagrupamientos con otras proteínas) y cadenas proteicas, con carácter
irreversible; constituyen así los pigmentos fluorescentes y amarronados que
entrelazan proteínas.
Algunos
autores22 afirman que las hipótesis sobre los radicales libres de oxígeno
y la glicación son componentes de una única vía bioquímica, porque el número de
puentes cruzados aumenta con la edad, de forma similar a los productos
generados por la acción de los radicales libres de oxígeno.
Teoría de la
acumulación de productos de desecho
Sheldrake, en 1974,23 propuso que: "el envejecimiento
celular se puede explicar en términos de la acumulación de la ruptura de productos citoplásmicos,
algunos de los cuales pueden
ser perjudiciales para la célula; la única manera que las células
podrían evitar su mortalidad inevitable sería creciendo y dividiéndose,
diluyendo la ruptura acumulada de productos". Sheldrake sugirió que el
pigmento de edad o lipofuscina podía ser un ejemplo de tal producto. Esta
teoría esta basada en 3 puntos:
- Las células producen un producto de desecho
que es perjudicial
para la reproducción. Ahora bien, con respecto a la lipofuscina se
conoce su acumulación dentro de las células, pero no está claro si la
lipofuscina es perjudicial para las funciones metabólicas celulares o para
las funciones reproductoras.
- El producto de desecho no puede destruirse o transportarse a
través de las membranas más externas de las células. Respecto a la
lipofuscina, hay pruebas de que los lisosomas pueden degradarla.
- Su
concentración puede reducirse por la
"dilución" en
la división celular.
Pero esta sustancia
no tiene que ser un producto de desecho en el sentido usual de la palabra. Por
ejemplo, puede ser el material represor en la teoría de restricción del
codón24 o el factor de senescencia propuesto porJazwinski en
1990,25 para explicar el envejecimiento en levaduras. Jazwinski ha
identificado varios genes que prolongan la vida de Saccharomyces
cerevisiae. Uno de estos llamado LAG 1 (el gen 1 que garantiza la
longevidad), es más activo en las células jóvenes que en las viejas. Al inducir
una actividad LAG1 extra, después del declive normal de su expresión, se le
alarga la vida hasta un tercio. Estas células de levadura no se tornan
inmortales, se mantienen jóvenes durante un período más prolongado. Jazwinski ha
descubierto que un gen similar se expresa en ciertas células humanas.
Teoría
inmunológica
Esta teoría genética
del envejecimiento propone que el genoma nuclear, actuando como un "reloj molecular" o
"reloj celular",26 es el responsable de programar los cambios que se irán presentando
en el desarrollo de un organismo a lo largo de su vida, desde la
concepción hasta el envejecimiento pasando por la madurez sexual.
Pero hay otros factores que pueden estar también implicados en el
envejecimiento. Un aspecto importante son los cambios en la respuesta inmune
con la edad creciente.27 Esta respuesta disminuida se ha demostrado más
claramente con las células T, en particular en la capacidad de estas células
para proliferar en respuesta a estímulos extraños, incluidos antígenos
específicos y anticuerpos celulares anti - T. La involución notable de la masa
y composición del timo que se observa en ratones viejos y humanos es
responsable de la pérdida
de la inmunidad defensiva. Se ha establecido que la proliferación de los linfocitos T depende de la interacción de la interleucina 2 (IL-2) con su receptor específico.28 Mientras
las células T en
reposo no poseen
receptores para IL-2 ni producen IL-2, las células T activadas durante
la linfoproliferación sintetizan estas 2 proteínas. Por causa de la necesidad
de IL-2 para la proliferación de las células T, se ha hipotetizado por muchos
autores que la disminución en la linfoproliferación que ocurre con la edad
creciente, se debe a una producción disminuida de IL-2 y/o expresión disminuida
del receptor IL-2.29 De aquí la idea de corregir el envejecimiento
mediante la adición de IL-2 exógena, porque es un inmunomodulador
potente.
El deterioro del sistema inmune probablemente no explica todas las
observaciones del envejecimiento, aunque está claro que retardar el envejecimiento conduce a
retardar la senescencia inmune, incluida la pérdida de células T, funcionales.30
Teorías
deterministas
Sugieren que una
serie de procesos del
envejecimiento están programados innatamente dentro del genoma de cada
organismo.
Teoría de la capacidad
replicativa finita
de las células
Durante muchos años, se pensó que las células humanas
capaces de proliferar en el organismo, se replicarían indefinidamente en los cultivos
celulares. Sin embargo, Hayflick y Moorhead dieron
a conocer en 196131 que los fibroblastos humanos normales tenían una limitación del número de veces que podían
dividirse: las poblaciones de fibroblastos procedentes de un embrión pueden duplicarse 50 veces.
Este "límite de
Hayflick" describe
el fenómeno de la
esperanza de vida proliferativa finita que muestran las células humanas in
vitro. Hay 2 observaciones que tienen gran interés:
- Martin y
otros, en 1970,32 demostraron que la capacidad de las células para duplicarse desciende progresivamente con la edad del
donante. Además, otros investigadores también encontraron una relación
inversa entre la edad del donante y la división potencial de las células in
vitro. Ejemplos de esto se encuentran en cristalinos,33 músculo
liso arterial,34 y en poblaciones de timocitos.35
- El telómero podría ser el reloj que determina la pérdida de la
capacidad proliferativa de las células.Harley y otros
vieron en 199036 que la longitud de los telómeros desciende progresivamente en las células
somáticas que se dividen en el organismo, y lo mismo sucede durante
el envejecimiento de los fibroblastos en cultivo. La hipótesis del
telómero del envejecimiento celular da un mecanismo que explica la
capacidad replicativa finita de estas células somáticas
normales.37 Esta hipótesis postula que la telomerasa, enzima
responsable de mantener la longitud del telómero, es activa durante la
gametogénesis, y permite la viabilidad a largo plazo de las células
germinales. Pero esta enzima se encuentra reprimida durante la
diferenciación de las células somáticas, lo que explica de este modo la
pérdida de ADN telomérico, asociado con la capacidad replicativa finita de
estas células. Esto demuestra que tanto la longitud del telómero como la
actividad telomerasa son biomarcadores que pueden estar implicados en el
envejecimiento celular e inmortalización.
La senescencia es perjudicial para el individuo en
casi todos los aspectos y constituye una característica normal
en la vida de los animales superiores.8
Hay 3 teorías evolutivas
que explican por
qué ocurre el
envejecimiento:
1. La primera teoría
postula que la senescencia
es una adaptación necesaria, programada como desarrollo, debido a que sin la senescencia el recambio y
renovación de poblaciones resultaría perjudicado.
Como una explicación general del envejecimiento, esta teoría se criticó por 2
razones:
a.
La mayoría de las muertes naturales,
exceptuando a humanos, ocurren por accidentes, que suceden antes de que el
envejecimiento sea evidente. Esto significa que la mayoría de los animales no
sobreviven en su estado salvaje el tiempo suficiente para entrar en la
senescencia.
-
Esta teoría selecciona el grupo y necesita condiciones especiales
que no tienen muchas especies. Esto significa que, según esta teoría
evolutiva, solo los individuos más aptos son los que dejan su impronta en
el acervo hereditario de las generaciones siguientes, seleccionándose
aquellas modificaciones genéticas que mejoren las aptitudes de los
individuos.
Esta teoría propone que el control genético activo de los acontecimientos
senescentes está mediado por genes específicos.
2. La segunda teoría propone que las mutaciones perjudiciales
que se activan tarde son las responsables del envejecimiento.38 Los
genes del envejecimiento se habrían instalado cómodamente en los cromosomas
humanos porque la selección natural no habría podido evitar su difusión. Los
alelos perjudiciales persistirían en una especie si sus efectos nocivos no se
evidenciaban hasta avanzada ya la madurez sexual. Por lo tanto, esta teoría afirma que se acumulan
una variedad de genes perjudiciales que se activan tarde, y que causan
senescencia y muerte cuando un individuo se traslada a un medio
protegido y vive el tiempo suficiente para experimentar sus efectos negativos.
3. La tercera teoría sugiere
que la senescencia es el
resultado de un desajuste entre la supervivencia tardía y la fecundidad
temprana.39 La teoría del soma desechable40 afirma que el
nivel óptimo de inversión en el mantenimiento somático es menor que el nivel
que se necesitaría para la longevidad somática indefinida. Por lo tanto, al
existir la probabilidad del riesgo de muerte violenta, la especie haría bien en
invertir en sistemas de protección que garanticen el vigor juvenil solo durante
el período de reproducción, dirigiéndose el resto del suministro energético de
un organismo hacia la promoción de una fertilidad óptima. Esta teoría sugiere
que la selección pone a punto el nivel de inversión en los procesos de
mantenimiento somático para conseguir un equilibrio óptimo entre supervivencia
y reproducción.
Estas 3 teorías
principales de la evolución del envejecimiento suministran 3 conceptos de cómo funciona el
control genético del envejecimiento y la longevidad.
Hipótesis de
los genes determinantes de la longevidad
La hipótesis central
es que la aparición y evolución de genes reguladores que mantienen los procesos
vitales de la vida por más tiempo, suministran una ventaja selectiva para las
especies.
Esta hipótesis propuesta por Cutler en 197541 tiene 2
predicciones importantes:
- El envejecimiento no está programado genéticamente sino que es el resultado de procesos
biológicos normales necesarios para la vida.
- Pueden existir genes clave determinantes de longevidad de
naturaleza reguladora que son capaces de gobernar la tasa de envejecimiento
del cuerpo entero. Esta afirmación contrasta con el concepto de que el
envejecimiento es un resultado de funciones biológicas tan complejas como
el mismo organismo y que la esperanza de vida o tasa de envejecimiento está
determinada por miles de genes que funcionan en mecanismos altamente
complejos, únicos para cada célula o tejido del organismo. Esta
hipótesis tiene varias ventajas:
a. Presenta un argumento alternativo el cual sugiere
que, a pesar de la gran complejidad del envejecimiento y de sus causas múltiples, los
procesos que gobiernan la tasa de envejecimiento o esperanza de vida pueden ser
mucho menos complejos y, por lo tanto, estar sujetos a intervenciones en un
futuro próximo.42
- Si hay pocos mecanismos
que gobiernen la tasa del envejecimiento,
podría ser posible
aumentar significativamente los años saludables de la esperanza de vida
humana por medios no costosos.
Integración
de las teorías estocásticas y deterministas, del envejecimiento: hipótesis del
daño mitocondrial
Miquel y otros, en 1980,43 mantuvieron que el envejecimiento celular puede
derivar del daño causado al genoma mitocondrial (ADNmt) por radicales libres
de la membrana mitocondrial interna. Las células que se replican rápido no sufren el ataque de los radicales
libres, por causa de sus niveles más bajos de utilización de oxígeno. Esto no ocurre con
las células diferenciadas irreversiblemente, por sus niveles altos de
utilización de oxígeno. Como el genoma mitocondrial es necesario para la división mitocondrial, el daño al ADNmt bloquea la
replicación y recambio de esos orgánulos, con el consiguiente daño progresivo a la membrana
debido a la peroxidación lipídica y los entrecruzamientos. Esto causa
una disminución relacionada con la edad en la cantidad de mitocondrias
competentes funcionalmente, con la consiguiente disminución en la producción de
ATP y síntesis de proteínas dependientes de energía.
Más tarde, en
1982, Fleming y otros, con su hipótesis de la mutagénesis
mitocondrial intrínseca44 afirmaron que el sitio del daño irreversible es
el ADNmt. En 1984 afirmaron que este daño conduce a una síntesis inadecuada de
proteínas de la membrana interna y a una disminución resultante en la síntesis
de ATP que crea un círculo vicioso de pérdida mitocondrial, con la consiguiente
disminución en la producción de energía, síntesis de proteínas, función
fisiológica y muerte final.9
Este concepto del daño al ADNmt está de acuerdo
con el hecho de que la síntesis del ADNmt tiene lugar en la membrana
mitocondrial interna, cerca de los sitios de formación de especies de
oxígeno altamente reactivas y sus productos. Además, el ADNmt puede ser incapaz de contrarrestar el daño
producido por los subproductos de la respiración porque, en contraste al
genoma nuclear, carece de histonas y de mecanismos de reparación adecuados.
Esta hipótesis de la mutación
mitocondrial del envejecimiento tiene varias ventajas:
- Sugiere
mecanismos posibles de intervención en el proceso del envejecimiento. Un ejemplo de eso lo constituye la potenciación de la capacidad
antioxidante de las células, por la administración de antioxidantes.
- Explica
por qué muchos tipos celulares no muestran una involución relacionada con
el tiempo, mientras otras células (especialmente las
neuronas) cambian con la edad.
- Tiene una gran importancia clínica, porque la disfunción mitocondrial
en las células somáticas puede ejercer un papel etiológico en todas o algunas de las
enfermedades degenerativas relacionadas con la edad.
- Otra ventaja que surge al integrar los
conceptos de los radicales libres con las opiniones clásicas deMinot45 y Pearl46 en
el papel de diferenciación celular y tasa metabólica, es que ofrece una explicación
más completa de las características principales de la senescencia, desde
el nivel molecular al sistémico.
Consideraciones finales
La naturaleza multicausal del envejecimiento obliga
a no desechar ninguna de sus teorías.
Ya Miquel en 199147reconcilió los conceptos programados y
estocásticos del envejecimiento:
"Las células se
programan primero para diferenciarse y luego padecen una cadena de
acontecimientos estocásticos como efecto secundario de la producción de energía
mitocondrial". Al integrar el origen evolutivo del envejecimiento con la
hipótesis de mutación mitocondrial del envejecimiento se explica la pérdida de
inmortalidad celular. Las células posmitóticas fijas, en comparación con las
células inmortales que se replican, utilizan cuotas de oxígeno más altas para
mantener su trabajo especializado. Aunque las células posmitóticas fijas están
equipadas con un sistema marcado de antioxidantes, han perdido los mecanismos
de rejuvenecimiento más efectivos (regeneración molecular antes de la división
celular) y por lo tanto son vulnerables al ataque de radicales de oxígeno.
Referencias bibliográficas
- Strehler BL. Ageing: concepts and theories. Lectures on gerontology 1982:1-7.
- Toussaint O. La biología del envejecimiento
celular. Convergencia de las teorías sobre el envejecimiento celular hacia
el concepto de umbral crítico de acumulación de errores. Rev Gerontol
1993;3:143-52.
- Kanungo MS. Biochemistry of aging. New York: Academic
Press.1980.
Recibido: 11 de octubre de 2001. Aprobado:26 de
diciembre de 2002.
Lic. Gilberto Pardo Andreu. Grupo de Productos Bioactivos.
Facultad de Química Farmacia. Universidad de Camagüey. Correo
electrónico: elace@giron.sld.cu
versión On-line ISSN 1561-3011
Rev Cubana Invest
Bioméd v.22 n.1 Ciudad de la Habana ene.-mar. 2003
Universidad de
Camagüey
Consideraciones
generales sobre algunas de las teorías del envejecimiento
Lic.
Gilberto Pardo Andreu
Resumen
Se hizo una revisión sobre un gran
número de teorías
para explicar la naturaleza del envejecimiento,
que han sido propuestas
durante este siglo.
Estas teorías van desde la teoría simple de desgaste o deterioro hasta la teoría,
en gran parte discutida, error catástrofe. Por la naturaleza multicausal del
envejecimiento, resulta improbable que una teoría única pueda explicar todos
sus mecanismos.
DeCS: ENVEJECIMIENTO/genética; MUTACION;
LONGEVIDAD; RADICALES LIBRES.
Teorías
del envejecimiento
Generalidades
Durante este siglo se
ha propuesto un gran número de teorías para explicar la naturaleza del
envejecimiento. Estas teorías
van desde la teoría simple de
desgaste o deterioro hasta la teoría, en gran parte discutida, error catástrofe. Por
la naturaleza multicausal
del envejecimiento, resulta improbable que una teoría única pueda explicar todos sus mecanismos. Hay que tener
en cuenta 2 puntos importantes:
Todos estos fenómenos
del envejecimiento
no los puede explicar un mecanismo único, por lo tanto, la teoría que valore la
naturaleza multicausal
será la que conseguirá un acercamiento científico más racional. Strehler,
en 1982, señaló los
cambios que una teoría del envejecimiento debe explicar:1
a) Perjudiciales,
reducen las funciones.
b) Progresivos, que
tengan lugar gradualmente.
c) Intrínsecos, es
decir, que no sean por causa de agentes medio ambientales modificables.
d) Universales,
esto es, todos los miembros de una especie deben revelar los déficits.
Desarrollo
Muchas teorías y clasificaciones han sido propuestas para explicar el
envejecimiento humano, pero como una sola no puede explicar todas las
observaciones relacionadas con este, se diferencian 2 tipos de teorías:2
Teorías
estocásticas
Dentro de estas se
van a estudiar un conjunto
de teorías, que por un lado pueden considerar al genoma como principal protagonista del fenómeno
y, por otro lado, incluyen un conjunto de fenómenos ambientalistas que
consideran al entorno celular como responsable del deterioro de la homeostasis
celular.
Teorías
genéticas
En la actualidad
se propugnan 3 teorías genéticas
y estocásticas.
Estas 3 teorías genéticas confieren
al entorno celular
el papel de ser el
responsable de todos los daños provocados al azar en el DNA.
Teoría de la mutación
somática
Esta teoría fue propuesta por Szilard en
1959,7 el cual predijo que el envejecimiento ocurre como un resultado de la acumulación de
mutaciones en el ADN nuclear de las células somáticas.
Comfort, en 1979,8 también propugnó esta idea que después se
matizó por otros autores, los cuales refieren que la lesión en el ADN sería fundamentalmente al nivel mitocondrial.
Entre estos autores
hay que destacar a Miquel y Fleming,9 al
sostener que la causa fundamental del envejecimiento celular es una inestabilidad del genoma mitocondrial,
por una falta de
equilibrio entre la reparación mitocondrial y el efecto desorganizador de los
radicales de oxígeno. De este modo, las células privadas de la capacidad de regenerar sus poblaciones
mitocondriales, sufrirán una disminución
irreversible en su capacidad para sintetizar ATP, con la consiguiente degradación senescente del funcionamiento fisiológico y muerte final. En años
posteriores muchos autores se acogieron a la idea de Miquel y
otros.10,11
Estas mutaciones en el ADN
mitocondrial causan enfermedades
humanas y están asociadas con un espectro amplio de manifestaciones
clínicas incluida la demencia, los desórdenes del movimiento, el fallo
cardíaco, la diabetes, la disfunción renal, la sordera, la ceguera y la
debilidad.12
Teoría de
los radicales libres
Esta teoría fue propuesta por Denham
Harman en 1956, la cual postula que el envejecimiento resulta
de los efectos
perjudiciales fortuitos causados a tejidos por reacciones de radicales libres.
Estas reacciones pueden estar implicadas en la producción de los cambios del
envejecimiento, asociados
con el medio ambiente, enfermedad y con su proceso intrínseco.
Los radicales libres
reactivos formados dentro
de las células pueden oxidar biomoléculas y conducir a muerte celular y daño
tisular. Las reacciones perjudiciales de los radicales libres se
producen sobre todo en los lípidos, los cuales son los más susceptibles.
Harman, en 1956,13 con esta teoría pretendía
explicar varios aspectos:
1. El origen de la
vida y su evolución.
2. El aumento de la longevidad en especies animales sometidas a manipulaciones
dietéticas y ambientales.
3. El proceso de envejecimiento.
4. El gran número de enfermedades en cuya patogenia están implicados los
radicales libres del oxígeno.14
Las reacciones de los radicales libres contribuyen
considerablemente al desarrollo de desórdenes estocásticos observados durante el
envejecimiento.15 Los radicales libres, además, están implicados en enfermedades
degenerativas como arteriosclerosis, amiloidosis, demencia senil tipo
Alzheimer, enfermedades autoinmunes.14,16Pese a ser la teoría de los radicales libres la de mayor aceptación en
los últimos años, permanecen preguntas sin una contestación definitiva, como la
de si los radicales libres contribuyen a la iniciación y/o propagación del
envejecimiento.
Teoría error
- catástrofe
Esta teoría fue propuesta por Orgel en
1963 y modificada
por él mismo en 1970.17,18
Esta hipótesis
postula que, con la edad, surgen errores en los mecanismos de síntesis de
proteínas, que causan la producción
de proteínas anormales. Si alguna de estas
proteínas llega a
formar parte de la maquinaria que sintetiza proteínas, causarían incluso más errores
en la próxima generación de proteínas, y así sucesivamente, hasta llegar a una pérdida "catastrófica"
de la homeostasis celular que conduce a la muerte celular. Según esta
teoría, el envejecimiento
estaría acompañado por la
síntesis de proteínas defectuosas y
se ha demostrado inequívocamente que no es así. Durante la senescencia aparecen
formas anómalas de algunas proteínas,19 pero no surgen de errores en la
biosíntesis de proteínas sino que se trata de modificaciones possintéticas.
Teoría de
las uniones cruzadas de estructuras celulares
Esta teoría postula
que la formación de enlaces
moleculares entre proteínas o cadenas de ácidos nucleicos, aumenta con la edad. Brownlee, en 1991,20 revisó el
papel fundamental que la
glicación no enzimática ejerce en el desarrollo de las complicaciones
diabéticas. La glicación comienza con la reacción de la glucosa con residuos de
lisina y con ciertas bases de ácidos nucleicos. Se forma una base de SCHIFF y se
generan los AGE (productos finales de glicosilación avanzada), que alteran la
función biológica de las proteínas extracelulares por reaccionar con lisinas
esenciales. Se produce un aumento significativo de productos AGE con la edad.
Muchos
autores21 han determinado que las complicaciones crónicas de la diabetes
provienen de los entrecruzamientos de polímeros (meloidinas: polímeros
segmentados provenientes de la deshidratación sufrida por la fructosamina y
reagrupamientos con otras proteínas) y cadenas proteicas, con carácter
irreversible; constituyen así los pigmentos fluorescentes y amarronados que
entrelazan proteínas.
Algunos
autores22 afirman que las hipótesis sobre los radicales libres de oxígeno
y la glicación son componentes de una única vía bioquímica, porque el número de
puentes cruzados aumenta con la edad, de forma similar a los productos
generados por la acción de los radicales libres de oxígeno.
Teoría de la
acumulación de productos de desecho
Sheldrake, en 1974,23 propuso que: "el envejecimiento
celular se puede explicar en términos de la acumulación de la ruptura de productos citoplásmicos,
algunos de los cuales pueden
ser perjudiciales para la célula; la única manera que las células
podrían evitar su mortalidad inevitable sería creciendo y dividiéndose,
diluyendo la ruptura acumulada de productos". Sheldrake sugirió que el
pigmento de edad o lipofuscina podía ser un ejemplo de tal producto. Esta
teoría esta basada en 3 puntos:
Pero esta sustancia
no tiene que ser un producto de desecho en el sentido usual de la palabra. Por
ejemplo, puede ser el material represor en la teoría de restricción del
codón24 o el factor de senescencia propuesto porJazwinski en
1990,25 para explicar el envejecimiento en levaduras. Jazwinski ha
identificado varios genes que prolongan la vida de Saccharomyces
cerevisiae. Uno de estos llamado LAG 1 (el gen 1 que garantiza la
longevidad), es más activo en las células jóvenes que en las viejas. Al inducir
una actividad LAG1 extra, después del declive normal de su expresión, se le
alarga la vida hasta un tercio. Estas células de levadura no se tornan
inmortales, se mantienen jóvenes durante un período más prolongado. Jazwinski ha
descubierto que un gen similar se expresa en ciertas células humanas.
Teoría
inmunológica
Esta teoría genética
del envejecimiento propone que el genoma nuclear, actuando como un "reloj molecular" o
"reloj celular",26 es el responsable de programar los cambios que se irán presentando
en el desarrollo de un organismo a lo largo de su vida, desde la
concepción hasta el envejecimiento pasando por la madurez sexual.
Pero hay otros factores que pueden estar también implicados en el
envejecimiento. Un aspecto importante son los cambios en la respuesta inmune
con la edad creciente.27 Esta respuesta disminuida se ha demostrado más
claramente con las células T, en particular en la capacidad de estas células
para proliferar en respuesta a estímulos extraños, incluidos antígenos
específicos y anticuerpos celulares anti - T. La involución notable de la masa
y composición del timo que se observa en ratones viejos y humanos es
responsable de la pérdida
de la inmunidad defensiva. Se ha establecido que la proliferación de los linfocitos T depende de la interacción de la interleucina 2 (IL-2) con su receptor específico.28 Mientras
las células T en
reposo no poseen
receptores para IL-2 ni producen IL-2, las células T activadas durante
la linfoproliferación sintetizan estas 2 proteínas. Por causa de la necesidad
de IL-2 para la proliferación de las células T, se ha hipotetizado por muchos
autores que la disminución en la linfoproliferación que ocurre con la edad
creciente, se debe a una producción disminuida de IL-2 y/o expresión disminuida
del receptor IL-2.29 De aquí la idea de corregir el envejecimiento
mediante la adición de IL-2 exógena, porque es un inmunomodulador
potente.
El deterioro del sistema inmune probablemente no explica todas las
observaciones del envejecimiento, aunque está claro que retardar el envejecimiento conduce a
retardar la senescencia inmune, incluida la pérdida de células T, funcionales.30
Teorías
deterministas
Sugieren que una
serie de procesos del
envejecimiento están programados innatamente dentro del genoma de cada
organismo.
Teoría de la capacidad
replicativa finita
de las células
Durante muchos años, se pensó que las células humanas
capaces de proliferar en el organismo, se replicarían indefinidamente en los cultivos
celulares. Sin embargo, Hayflick y Moorhead dieron
a conocer en 196131 que los fibroblastos humanos normales tenían una limitación del número de veces que podían
dividirse: las poblaciones de fibroblastos procedentes de un embrión pueden duplicarse 50 veces.
Este "límite de
Hayflick" describe
el fenómeno de la
esperanza de vida proliferativa finita que muestran las células humanas in
vitro. Hay 2 observaciones que tienen gran interés:
La senescencia es perjudicial para el individuo en
casi todos los aspectos y constituye una característica normal
en la vida de los animales superiores.8
Hay 3 teorías evolutivas
que explican por
qué ocurre el
envejecimiento:
1. La primera teoría
postula que la senescencia
es una adaptación necesaria, programada como desarrollo, debido a que sin la senescencia el recambio y
renovación de poblaciones resultaría perjudicado.
Como una explicación general del envejecimiento, esta teoría se criticó por 2
razones:
a.
La mayoría de las muertes naturales,
exceptuando a humanos, ocurren por accidentes, que suceden antes de que el
envejecimiento sea evidente. Esto significa que la mayoría de los animales no
sobreviven en su estado salvaje el tiempo suficiente para entrar en la
senescencia.
Esta teoría selecciona el grupo y necesita condiciones especiales
que no tienen muchas especies. Esto significa que, según esta teoría
evolutiva, solo los individuos más aptos son los que dejan su impronta en
el acervo hereditario de las generaciones siguientes, seleccionándose
aquellas modificaciones genéticas que mejoren las aptitudes de los
individuos.
Esta teoría propone que el control genético activo de los acontecimientos
senescentes está mediado por genes específicos.
2. La segunda teoría propone que las mutaciones perjudiciales
que se activan tarde son las responsables del envejecimiento.38 Los
genes del envejecimiento se habrían instalado cómodamente en los cromosomas
humanos porque la selección natural no habría podido evitar su difusión. Los
alelos perjudiciales persistirían en una especie si sus efectos nocivos no se
evidenciaban hasta avanzada ya la madurez sexual. Por lo tanto, esta teoría afirma que se acumulan
una variedad de genes perjudiciales que se activan tarde, y que causan
senescencia y muerte cuando un individuo se traslada a un medio
protegido y vive el tiempo suficiente para experimentar sus efectos negativos.
3. La tercera teoría sugiere
que la senescencia es el
resultado de un desajuste entre la supervivencia tardía y la fecundidad
temprana.39 La teoría del soma desechable40 afirma que el
nivel óptimo de inversión en el mantenimiento somático es menor que el nivel
que se necesitaría para la longevidad somática indefinida. Por lo tanto, al
existir la probabilidad del riesgo de muerte violenta, la especie haría bien en
invertir en sistemas de protección que garanticen el vigor juvenil solo durante
el período de reproducción, dirigiéndose el resto del suministro energético de
un organismo hacia la promoción de una fertilidad óptima. Esta teoría sugiere
que la selección pone a punto el nivel de inversión en los procesos de
mantenimiento somático para conseguir un equilibrio óptimo entre supervivencia
y reproducción.
Estas 3 teorías
principales de la evolución del envejecimiento suministran 3 conceptos de cómo funciona el
control genético del envejecimiento y la longevidad.
Hipótesis de
los genes determinantes de la longevidad
La hipótesis central
es que la aparición y evolución de genes reguladores que mantienen los procesos
vitales de la vida por más tiempo, suministran una ventaja selectiva para las
especies.
Esta hipótesis propuesta por Cutler en 197541 tiene 2
predicciones importantes:
a. Presenta un argumento alternativo el cual sugiere
que, a pesar de la gran complejidad del envejecimiento y de sus causas múltiples, los
procesos que gobiernan la tasa de envejecimiento o esperanza de vida pueden ser
mucho menos complejos y, por lo tanto, estar sujetos a intervenciones en un
futuro próximo.42
- Si hay pocos mecanismos
que gobiernen la tasa del envejecimiento,
podría ser posible
aumentar significativamente los años saludables de la esperanza de vida
humana por medios no costosos.
Integración
de las teorías estocásticas y deterministas, del envejecimiento: hipótesis del
daño mitocondrial
Miquel y otros, en 1980,43 mantuvieron que el envejecimiento celular puede
derivar del daño causado al genoma mitocondrial (ADNmt) por radicales libres
de la membrana mitocondrial interna. Las células que se replican rápido no sufren el ataque de los radicales
libres, por causa de sus niveles más bajos de utilización de oxígeno. Esto no ocurre con
las células diferenciadas irreversiblemente, por sus niveles altos de
utilización de oxígeno. Como el genoma mitocondrial es necesario para la división mitocondrial, el daño al ADNmt bloquea la
replicación y recambio de esos orgánulos, con el consiguiente daño progresivo a la membrana
debido a la peroxidación lipídica y los entrecruzamientos. Esto causa
una disminución relacionada con la edad en la cantidad de mitocondrias
competentes funcionalmente, con la consiguiente disminución en la producción de
ATP y síntesis de proteínas dependientes de energía.
Más tarde, en
1982, Fleming y otros, con su hipótesis de la mutagénesis
mitocondrial intrínseca44 afirmaron que el sitio del daño irreversible es
el ADNmt. En 1984 afirmaron que este daño conduce a una síntesis inadecuada de
proteínas de la membrana interna y a una disminución resultante en la síntesis
de ATP que crea un círculo vicioso de pérdida mitocondrial, con la consiguiente
disminución en la producción de energía, síntesis de proteínas, función
fisiológica y muerte final.9
Este concepto del daño al ADNmt está de acuerdo
con el hecho de que la síntesis del ADNmt tiene lugar en la membrana
mitocondrial interna, cerca de los sitios de formación de especies de
oxígeno altamente reactivas y sus productos. Además, el ADNmt puede ser incapaz de contrarrestar el daño
producido por los subproductos de la respiración porque, en contraste al
genoma nuclear, carece de histonas y de mecanismos de reparación adecuados.
Esta hipótesis de la mutación
mitocondrial del envejecimiento tiene varias ventajas:
Consideraciones finales
La naturaleza multicausal del envejecimiento obliga
a no desechar ninguna de sus teorías.
Ya Miquel en 199147reconcilió los conceptos programados y
estocásticos del envejecimiento:
"Las células se
programan primero para diferenciarse y luego padecen una cadena de
acontecimientos estocásticos como efecto secundario de la producción de energía
mitocondrial". Al integrar el origen evolutivo del envejecimiento con la
hipótesis de mutación mitocondrial del envejecimiento se explica la pérdida de
inmortalidad celular. Las células posmitóticas fijas, en comparación con las
células inmortales que se replican, utilizan cuotas de oxígeno más altas para
mantener su trabajo especializado. Aunque las células posmitóticas fijas están
equipadas con un sistema marcado de antioxidantes, han perdido los mecanismos
de rejuvenecimiento más efectivos (regeneración molecular antes de la división
celular) y por lo tanto son vulnerables al ataque de radicales de oxígeno.
Referencias bibliográficas
Recibido: 11 de octubre de 2001. Aprobado:26 de
diciembre de 2002.
Lic. Gilberto Pardo Andreu. Grupo de Productos Bioactivos.
Facultad de Química Farmacia. Universidad de Camagüey. Correo
electrónico: elace@giron.sld.cu
ANALISIS:
El articulo habla de las teorias del envejecimiento y las clasifica en dos grupos que son estocasticas y deterministas las estocasticas son aquellas q son a las zar no son cuantificables de estas teorias destacan la responsabilidad del genoma en los procesos del envejecimiento y las teorias deterministas por el contrario de las estocasticas tienen un numero limitado de variables que producen el envejecimiento .
en este articulo se mencionan las teorias mas importantes propuestas en el presente siglo pero no acredita a ninguna como la respuesta correcta a los precesos del envejecimiento ya que como el mismo articulo lo menciona el envejecimiento tiene un origen multicausal por lo que hace que se agrupen un gran numero de teorias que si bien no pueden ser la respuesta si son parte de ella. otra cosa muy importante es que la mayoria de las teorias tienen relacion entre si devido al origen multicausal del envejecimiento.las teorias son de gran apoyo para la comprencion de los procesos del envejeciomiento y de gran importancia clinica ya que si se llegan a comprender estos procesos la ciencia y la medicina seran capaces de mejorar la calidad de vida de muchas personas adultas mayores.
ACTIVIDADES
RELACIONA CON El NUMERO
1. Cuando las cadenas del ADN se modifican
2. La síntesis proteica no es correcta
3. Es todo lo que le pasa a la célula aleatoriamente
4. En esta hay oxidación de las células por roses continuos en los tejidos
5. Las células anormales entran en tejido y provocan infecciones respiratorias altas
6. Cuando la molécula no se desecha se convierte en radicales libres
7. Con la edad disminuyen las defensas y suelen enfermarse
8. En esta ya no hay duplicación igual de células
9. El más fuerte sobrevive
10. Posee un conjunto de ganes que asegura el desarrollo y la reproducción
2. La síntesis proteica no es correcta
3. Es todo lo que le pasa a la célula aleatoriamente
4. En esta hay oxidación de las células por roses continuos en los tejidos
5. Las células anormales entran en tejido y provocan infecciones respiratorias altas
6. Cuando la molécula no se desecha se convierte en radicales libres
7. Con la edad disminuyen las defensas y suelen enfermarse
8. En esta ya no hay duplicación igual de células
9. El más fuerte sobrevive
10. Posee un conjunto de ganes que asegura el desarrollo y la reproducción
RESPUESTAS
( )
Teoría uniones cruzadas
( )
Teoría de la evolución
( )
Teoría estocástica
( )
Teoría de los radicales libres
( )
Teoría génica
( )
Teoría de la capacidad replicativa
( )
Teoría error catástrofe
( )
Teoría de acumulación de productos de desecho
( ) Teoría
de la mutación somática
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