A medida que envejecemos, nuestros huesos se vuelven más delgados, sufrimos fracturas con más frecuencia y es más probable que ocurran enfermedades óseas como la osteoporosis. Un mecanismo responsable implica el deterioro de la función de las células madre de la médula ósea, que son necesarias para el mantenimiento de la integridad ósea.
Por: Brighter Side News
Investigadores del Instituto Max Planck para la Biología del Envejecimiento y el Clúster de Excelencia CECAD para la Investigación del Envejecimiento en la Universidad de Colonia ahora han demostrado que la función reducida de las células madre al envejecer se debe a cambios en su epigenoma. Pudieron revertir estos cambios en células madre aisladas mediante la adición de acetato. Esta fuente de juventud para el epigenoma podría volverse importante para el tratamiento de enfermedades como la osteoporosis.
Envejecimiento Los investigadores han estado analizando la epigenética como una causa de los procesos de envejecimiento durante algún tiempo. La epigenética analiza los cambios en la información genética y los cromosomas que no alteran la secuencia de los genes en sí, pero sí afectan su actividad. Una posibilidad son los cambios en las proteínas llamadas histonas, que empaquetan el ADN en nuestras células y, por lo tanto, controlan el acceso al ADN.
El grupo de investigación de Colonia de Peter Tessarz ahora ha estudiado el epigenoma de las células madre mesenquimales. Estas células madre se encuentran en la médula ósea y pueden dar lugar a diferentes tipos de células, como células de cartílago, hueso y grasa.
«Queríamos saber por qué estas células madre producen menos material para el desarrollo y mantenimiento de los huesos a medida que envejecemos, lo que hace que se acumule cada vez más grasa en la médula ósea. Para hacer esto, comparamos el epigenoma de las células madre de jóvenes y viejos ratones», explica Andromachi Pouikli, primer autor del estudio. «Pudimos ver que el epigenoma cambia significativamente con la edad. Los genes que son importantes para la producción de hueso se ven particularmente afectados».
Rejuvenecimiento del epigenoma
Luego, los investigadores investigaron si el epigenoma de las células madre podría rejuvenecerse. Para ello, trataron células madre aisladas de médula ósea de ratón con una solución nutritiva que contenía acetato de sodio.
El epigenoma. El epigenoma se caracteriza por interacciones complejas de metilación del ADN, complejos de remodelación de cromatina, modificaciones de histonas, variantes de histonas, enzimas modificadoras de histonas y otros factores como ncRNA. La metilación del ADN está presente en todo el genoma, excepto en las regiones promotoras, las islas CpG y posiblemente los potenciadores. Los complejos de remodelación de cromatina alteran la estructura de la cromatina para crear una cromatina accesible para la unión de factores reguladores de la transcripción como factores de transcripción, coactivadores y la maquinaria de transcripción basal, incluida la ARN polimerasa II. Los genes transcritos activamente están marcados por la metilación activa de histonas H3K4me3 y la acetilación activa de histonas como H3K9ac en el sitio de inicio de la transcripción por modificadores de histonas como histonas acetilasas e histonas metilasas. Variantes de histonas como H2A.Z y H3. 3 marcan regiones libres de nucleosomas de promotores transcripcionalmente activos y otros elementos reguladores. Los NcRNA están involucrados en el mantenimiento de las regiones heterocromáticas.
La célula convierte el acetato en un bloque de construcción que las enzimas pueden unir a las histonas para aumentar el acceso a los genes, aumentando así su actividad. «Este tratamiento hizo que el epigenoma se rejuveneciera de manera impresionante, mejorando la actividad de las células madre y conduciendo a una mayor producción de células óseas», dijo Pouikli.
Para aclarar si este cambio en el epigenoma también podría ser la causa del mayor riesgo de fracturas óseas u osteoporosis en humanos en la vejez, los investigadores estudiaron células madre mesenquimales humanas de pacientes después de una cirugía de cadera. Las células de pacientes ancianos que también padecían osteoporosis mostraron los mismos cambios epigenéticos que se observaron previamente en los ratones.
¿Un nuevo enfoque terapéutico contra la osteoporosis?
“El acetato de sodio también está disponible como aditivo alimentario, sin embargo, no es recomendable usarlo de esta forma contra la osteoporosis, ya que nuestro efecto observado es muy específico para ciertas células. Sin embargo, ya hay primeras experiencias con terapias con células madre para la osteoporosis. Tal tratamiento con acetato también podría funcionar en tal caso.
Sin embargo, todavía tenemos que investigar con más detalle los efectos en todo el organismo para excluir posibles riesgos y efectos secundarios», explica Peter Tessarz, quien dirigió el estudio.
