génes que retrasan la vejez
TRANSCRIPT
“BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA”
Facultad de Medicina
Desarrollo de Habilidades en el uso de la Tecnología, la Información y la Comunicación
Ensayo sobre los genes que retrasan la vejez.
Alumnos:
KIMBERLY HASLY RANGEL BARROSO
SAMUEL GUMARO ROJAS FLORES
ANA PATRICIA ROJAS SERRANO
Horario: 7:00am – 11:00am
Verano 2016
Profesora: Lilian Gaona Osorio
Resumen
Trataremos los aspectos más relevantes de la biología de los telómeros: en
primer lugar describiremos a detalle su funcionamiento y el de las proteínas
asociadas a ellos, así como la regulación de la longitud telomérica en el
organismo; posteriormente abordaremos la correlación existente entre los
telómeros y el envejecimiento, incidiendo en algunas de las enfermedades
humanas descritas asociadas a la disfunción y acortamiento telomérico; así como
la aparición de ciertos síntomas de envejecimiento prematuro; también trataremos
la relación entre la integridad genómica y la homeostasis, además de sus
implicaciones en la aparición y progresión del cáncer.
Repasaremos los descubrimientos más recientes en la biología de las células
madre y su estrecha relación con la actividad de la telomerasa y la longitud
telomérica, así como las incógnitas en las investigaciones de los telómeros, que
trataran de resolverse en los próximos años.
Finalmente, se hará mención de las repercusiones socio-económicas relacionadas
con la longevidad de las personas.
INTRODUCION.
La Ingeniería genética y el conocimiento del genoma humano, nos han abierto las
puertas a nuevas maneras de tratar las enfermedades, ahora también se
pretende tener una mayor longevidad y esto gracias a que ciertos genes que
pudieran retrasar el envejecimiento. El propósito de esta investigación, en
particular, es reconocer si es posible retrasar el envejecimiento con las nuevas
técnicas de la biotecnología y las ciencias genómicas, pues sabemos que estos
experimentos están en vía de desarrollo, y por lo tanto podrían ser un cambio
significativo en la investigación de este tema.
La modificación del telómero en los cromosomas puede presentar una alternativa
prometedora para retrasar el envejecimiento y así incrementar por un lapso de
tiempo la productividad del individuo.
Actualmente los avances científicos han llevado a pensar que se pueden generar
grandes cambios en la vida mediante la modificación genética, se cree que se
puede prolongar y mejorar la calidad de esta gracias a la gerociencia, ya que esta
se encarga de movilizar los estudios sobre la vejez con los cuales se busca
prolongar la vida, reduciendo las enfermedades degenerativas. Finalmente
expondremos las repercusiones que esto puede causar a nivel social y cultural.
DESARROLLO
La mayoría de los seres humanos tienen
expectativas sobre su vida y una de ellas
es alcanzar la vejez, sin embargo a pesar
de que estamos muy relacionados con este
tema, es difícil dar una definición de
envejecimiento (fig.1), nosotros lo
definiremos como un proceso de deterioro
que a su vez involucra una serie de cambios fisiológicos, morfológicos,
bioquímicos, biológicos y psicológicos en el organismo. Esta serie de cambios se
va a relacionar con el deterioro y la pérdida progresiva de diferentes capacidades
para realizar alguna actividad, al mismo tiempo aumenta la vulnerabilidad del
individuo ante situaciones de estrés. Hablando de las células estas comienzan a
perder funcionalidad y se muestra un incremento en los pigmentos y las
sustancias grasas dentro de la célula, a su vez esto es causa de la atrofia de
tejidos, ya que son un conjunto de células, por ejemplo el tejido conectivo muestra
cambios volviéndose más inflexible, lo cual hace a los órganos, vasos sanguíneos
y vías respiratorias más rígidos. Incluso muchos tejidos pierden funcionalidad,
proceso que se denomina atrofia. Las membranas celulares cambian, razón por la
cual muchos tejidos tienen más dificultad para recibir el oxígeno, nutrientes y
eliminar el dióxido de carbono y desechos. Los tejidos con poca funcionalidad
dañan a los órganos que forman y esto da como resultado una atrofia a los
sistemas corporales.
Los órganos que envejecen pierden su función de manera lenta y progresiva. La
mayoría de las personas no nota esta pérdida, debido a que es muy raro que
necesitemos utilizar los órganos a su máxima capacidad, estos poseen una
capacidad de reserva para funcionar más allá de las necesidades comunes.
Esta etapa de la vida tiene características como universalidad, esto quiere decir
que es propia de todos los seres vivos, irreversible, pues a diferencia de una
enfermedad no puede revertirse, es diferente e individual, ya que la velocidad con
Figura 1. Envejecimiento
que se da este proceso va a depender de la especie e incluso de sujeto a sujeto
esto va a variar.
Este proceso aún no está del todo claro es por esta razón que se hará mención de
una teoría por la cual se da el envejecimiento:
-Teoría del ADN: esta teoría propone que los cambios que se producen cuando
dos o más macromoléculas se unen por enlaces covalentes o por puentes de
hidrógeno, aumenta la agregación y la inmovilización molecular, interfiriendo con
las reacciones químicas normales y produciendo alteraciones funcionales que
afectan desde la membrana hasta el ADN celular.
Con todo esto podemos decir que el envejecimiento es un fenómeno multifactorial,
que afecta todos los niveles de organización biológica, desde las moléculas hasta
los sistemas fisiológicos, que llevan a que la persona tenga una mayor
predisposición a desarrollar ciertas enfermedades y como consecuencia final un
mayor riesgo de muerte.
El ADN o ácido
desoxirribonucleico (fig. 2) es
sin lugar a dudas una de las
moléculas más importantes del
ser humano y a partir de ella se
forman diversas estructuras
como, los genes, que son la
unidad de la herencia, los
cromosomas y finalmente el
genoma, que es el cuerpo
colectivo de información
genética presente en una especie. Un genoma contiene todos los genes
necesarios para “construir” un organismo específico. El genoma humano está
conformado por cromosomas.
Figura 2. Estructura del ADN.
Para comprender mejor el tema debemos definir el concepto, de una manera
directa se destaca a los cromosomas como portadores físicos de los factores
genéticos, son estructuras que se encuentran en el núcleo de las células que
transportan fragmentos largos de ADN. Los seres humanos tenemos pares de
cromosomas, normalmente, cada célula en el cuerpo humano tiene 23 pares de
cromosomas lo cual da un total de 46 cromosomas, de los cuales la mitad
proviene de la madre y la otra mitad del padre.
Dos de los cromosomas, el X y el Y, determinan el sexo de cada persona y se
denominan cromosomas sexuales. Las mujeres tienen 2 cromosomas X y los
hombres tienen un cromosoma X y uno Y.
Los cromosomas restantes se denominan autosómicos y son iguales.
Los genes permanecen unidos dentro de los cromosomas, los genes controlan
cada rasgo de una persona pueden identificarse en cromosomas diferentes y
separados o incluso en el mismo.
Los telómeros son unas estructuras
celulares compuestas por
repeticiones de secuencias de ADN
localizadas en los extremos de los
cromosomas (fig. 3), cuya función es
proteger a éstos frente a la
degradación que tiene lugar de forma
natural, durante la replicación de las
moléculas de ADN tras completarse
cada ciclo celular o de replicación. A
dichas repeticiones se une un grupo
de proteínas conocidas como
shelterinas. Las shelterinas se encargan de proporcionar estabilidad y protección
a los telómeros, y algunas de ellas participan activamente en su replicación y
cohesión durante las distintas fases del ciclo celular. Entre las funciones
Figura3. Estructura del cromosoma y secuencia del telómero.
adicionales de las shelterinas, cabe mencionar las del reclutamiento de la
telomerasa, la replicación de los telómeros, la cohesión entre las distintas
shelterinas y la formación de estructuras terciarias de ADN que favorecen la
estabilidad de los telómeros.
La longitud telomérica en
cada tipo celular de nuestros
tejidos disminuye con el
tiempo, constituyendo por
tanto una aproximación
bastante representativa de la
edad biológica de nuestros
tejidos y órganos. (fig. 4)
La telomerasa es una
ribonucleoproteína cuya
función enzimática es la de añadir repeticiones teloméricas nuevas para así poder
mantener la longitud del telómero, se estable a lo largo de la historia replicativa
de determinados tipos celulares.
La telomerasa se expresa durante el desarrollo embrionario, restringiéndose en el
adulto a determinados compartimentos celulares tales como las células madre
adultas, los órganos hematopoyéticos y las células reproductoras. La activación
de la telomerasa es suficiente para conferir un potencial replicativo ilimitado a las
células, y de hecho, es un
evento frecuente durante la
transformación tumoral.
El mantenimiento de la longitud
del telómero (fig.5), en
consecuencia, requiere un
delicado equilibrio entre
Figura 4. Acortamiento del telómero asociado al envejecimiento.
Figura 5. Mecanismo de desgaste telómerico.
desgaste y alargamiento, para evitar un acortamiento excesivo que daría lugar a
la aparición de síntomas asociados al envejecimiento prematuro, o una actividad
telomerasa anormal que podría favorecer la inmortalidad de células malignas.
La actividad telomerasa constituye el principal mecanismo regulador de la longitud
telomérica, si bien existen unos mecanismos alternativos para el alargamiento de
la longitud telomérica que funcionan en ausencia de la telomerasa en ciertos tipos
de cáncer como el osteosarcoma o el glioma multiforme.
El estudio de la funcionalidad de los telómeros y la telomerasa en la biología de
las células madre adultas y embrionarias es un campo fascinante, por el gran
potencial de empleo terapéutico tanto en la medicina regenerativa como en los
tratamientos de terapia génica. Las células tumorales y pluripotentes comparten
numerosas características, entre ellas la pérdida de diferenciación celular y la
reactivación de la telomerasa. No es de extrañar que las células madre
embrionarias presenten telómeros extremadamente largos.
Por lo expuesto anteriormente el acortamiento de los telómeros y las alteraciones
en el su equilibrio se han relacionado con los procesos que conducen al
envejecimiento y al cáncer. El daño oxidativo, como factor medioambiental se
eleva exponencialmente con la edad contribuyendo a la patogénesis de
enfermedades tales como el cáncer, hipertensión, diabetes, aterosclerosis etc.
Por otro lado, el envejecimiento es también un fenómeno programado
genéticamente, ya que la longevidad máxima es una característica de cada
especie. En este aspecto, se posee suficiente evidencia que demuestra que la
pérdida de la integridad de los telómeros es un importante factor en el declinar de
las funciones fisiológicas asociadas al envejecimiento y también que telómeros y
telomerasa se encuentran implicados en los mecanismos que conducen al
cáncer.
Es preciso mencionar que en la mayoría de las células somáticas derivadas de
tejidos normales, la pérdida de la capacidad replicativa, conlleva al
envejecimiento celular, se debe al acortamiento de los telómeros asociado con la
ausencia de actividad telomerasa. Los
telómeros y la telomerasa presentan un gran
interés a la hora de encontrar explicación,
no sólo a los cambios relacionados con el
envejecimiento, sino también a los relativos
a la tumorigénesis (fig. 6). Son numerosas
las alteraciones en la expresión genética
que afectan la diferente capacidad de las
células para dividirse y que se encuentran
implicadas en los mecanismos que conducen, tanto al envejecimiento como al
cáncer.
El envejecimiento celular tiene importantes implicaciones en la salud.
Observaciones iniciales sugirieron que el envejecimiento celular era el resultado
del acortamiento de los telómeros, pero hallazgos más recientes apuntan que el
envejecimiento celular está desencadenada por lesión al DNA. De hecho, tanto el
acortamiento de los telómeros como la lesión al DNA comparten un mecanismo
común y es la vía de respuesta al daño al DNA.
La telomerasa, al igual que otras polimerasas, depende de las interacciones entre
sus componentes proteicos y el DNA. Estas interacciones estabilizan el complejo
antes de la iniciación de la polimerización y ayudan a traslocar el telómero recién
ampliado para que comience otra ronda de síntesis. Se ha descubierto la
existencia de una desviación clave en el control del envejecimiento celular. En la
mayor parte de los tejidos los telómeros se acortan cada vez que la célula se
divide hasta que los cromosomas se encuentran tan desprotegidos
(deshilachados), que la célula se torna vieja. Pero en las células embrionarias, en
aquellas que generan los óvulos y espermatozoides (germinales), y en las
cancerosas, la telomerasa reconstruye los telómeros después de cada división
manteniendo intacta la longitud telomérica.
El cáncer (fig. 6) es una enfermedad genética porque puede rastrearse en
alteraciones dentro de genes específicos, pero en la mayoría de los casos no es
Figura 6. Cáncer: Proceso de formación de tumores (tumorigenésis)
una enfermedad hereditaria. En una anormalidad hereditaria, el defecto genético
se halla en los cromosomas de uno de los padres y se transmite al cigoto. En
cambio, las alteraciones genéticas que conducen a la mayoría de los cánceres
surgen en el DNA de una célula somática durante la vida del individuo afectado. A
causa de estos cambios genéticos, las células cancerosas proliferan de manera
incontrolable y producen tumores malignos que invaden el tejido sano circundante.
Mientras el crecimiento del tumor permanezca localizado, la enfermedad casi
siempre puede tratarse y curarse mediante la extirpación quirúrgica de la
neoplasia. Sin embargo, los tumores malignos son propensos a la metástasis, es
decir, a diseminar células que se separan de la masa original, ingresan a la
circulación linfática o sanguínea y se extienden a sitios distantes del cuerpo,
donde establecen tumores secundarios fatales (metástasis) que ya no son
susceptibles de extirpación quirúrgica.
Las células normales que
crecen en cultivo tienen una
capacidad limitada para la
división celular; después de
cierto número de divisiones
mitóticas presentan un proceso
de envejecimiento que las
vuelve inadecuadas para
continuar el crecimiento y la
división. Por otro lado, las
células cancerosas parecen inmortales (fig.7) porque se dividen en forma ilimitada.
Esta diferencia en el potencial de crecimiento se atribuye a menudo a la presencia
de telomerasa en las células cancerosas, enzima ausente de las células normales.
Se cree que la ausencia de telomerasa en la mayoría de las células normales es
una de las principales defensas que protegen al cuerpo contra el crecimiento de
tumores. Pues la tumorigénesis requiere que la célula que inicia el cáncer sea
capaz de experimentar un gran número de divisiones celulares. A medida que el
Figura7. Características del cáncer y su relación con la inmortalidad de las células con telomerasa.
cáncer crece, las células de la masa tumoral se someten a un tipo de selección
natural que propicia la acumulación de células con propiedades más favorables
para el crecimiento tumoral. Por ejemplo, sólo las neoplasias que contienen
células que mantienen la longitud de sus telómeros son capaces de sostener un
crecimiento ilimitado. Cualquier célula que aparezca dentro de un tumor que
exprese telomerasa tiene una enorme ventaja de crecimiento sobre las demás
células que no expresan esta enzima. Con el tiempo proliferan las células que
expresan la telomerasa, mientras que aquellas que no cuentan con la enzima
mueren hasta que todas las células del tumor contienen telomerasa.
La expresión de la enzima telomerasa ilustra otra característica importante de la
progresión tumoral; no todos estos cambios se deben a una mutación genética. La
activación de la expresión de telomerasa puede considerarse un cambio
epigenético, uno que se debe a la activación de un gen reprimido en condiciones
normales. Es por lo tanto más susceptible una célula con telomerasa a acumular
mutaciones genéticas y por lo tanto a desarrollar un tumor, es por eso que debe
tomarse con seriedad la implementación de telomerasa como medio de retraso del
envejecimiento pues se sabe que el 90% de los tumores presenta la expresión de
la enzima telomerasa.
Al hacer referencia de las repercusiones sociales es indispensable tener en cuenta
la moral y la ética, bajo la cual se desarrolla nuestro pensamiento y nuestra
manera de vivir, en estos aspectos es posible que haya una discrepancia de
acuerdo a las opiniones, por lo tanto nos limitaremos a realizar una valoración sin
tratar de favorecer a ninguna postura, pues este tema implica una revolución tanto
en la biotecnología como en el pensamiento.
El problema con esta nueva terapia radica en que las personas vivirán más tiempo
y esto puede ser muy bueno individualmente, sin embargo el suponer una mayor
longevidad es un pensamiento egoísta pues nuestro planeta tiene una
sobrepoblación, en especial los países de tercer mundo como es el caso de
México, además es necesario recordar la teoría sistémica de la población de
Thomas Robert Malthus que propone “el principio de que las poblaciones
humanas crecen exponencialmente (es decir, se duplican con cada ciclo) mientras
que la producción de alimentos y bienes crece a una razón aritmética (es decir,
mediante la adición repetida de un incremento uniforme en cada intervalo de
tiempo uniforme).
Por otro lado, consideró a los
controles positivos en el
crecimiento de la población
como cualquier causa que
contribuyera al acortamiento
de la esperanza de vida.
Incluía en esta categoría a las
condiciones de vida y trabajo
deficientes que podían causar
una baja resistencia a las
enfermedades, como también factores más obvios como las enfermedades en sí
mismas, la guerra y la hambruna”. Es en este punto dónde debemos considerar
que las enfermedades y el envejecimiento también son medios de control de la
población, considero que para que cualquier invento sea útil más allá de su
propósito, este se lleve a cabo en una sociedad preparada para recibirlo, de otra
manera genera una desventaja.
Fig.8 Grafica de crecimiento demográfico en Mexico, 2000, 2010 y 2015. Notese que la población joven excede a la de edad avanzada.
CONCLUSION
A través de esta investigación concluimos que aún estamos lejos de poder evitar
el envejecimiento, sin embargo los experimentos realizados que involucran a la
telomerasa nos abren las puertas a un conocimiento del proceso de
envejecimiento que quizás en el futuro nos permita explicar la manera de
retrasarlo.
La ambición del hombre llevará aún más lejos la investigación sobre el retraso del
envejecimiento humano, esto es debido a que ellos se han dado cuenta que el
punto inicial para el milagro de la vida eterna se encuentra en los genes que
codifican la telomerasa la cual es la proteína que se encarga de mantener estable
la longitud de los telómeros los cuales son secuencias de ADN que se encuentran
al final del cromosoma y se encargan de proteger a este mismo de su
degradación, ayudando a mantener la actividad de las células.
El envejecimiento es un proceso biológico que no debería ser alterado por el ser
humano ya que traería consecuencias muy lamentables como la desestabilidad
física y biológica de una persona, dentro de un pueblo, de una cuidad o de una
nación la sobrepoblación se descontrolaría , además de que existirían otros
problemas.
Como último punto podemos añadir algunas ventajas, por ejemplo: curar
enfermedades crónicas degenerativas, prolongar la vida, evitar el deterioro
funcional del organismo en general; y desventajas como: costos elevados,
surgimiento de cáncer o nuevas enfermedades, sobrepoblación, incremento en el
costo de medicamentos, estas son algunas consecuencias que se pueden
ocasionar en caso de que la investigación sea un éxito y se lleve a cabo.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.
1. Zhou, J., Ding, D., Wang, M., & Cong, Y.-S. (2014). Telomerase reverse transcriptase in the regulation of gene expression. BMB Reports, 47(1), 8–14. http://doi.org/10.5483/BMBRep.2014.47.1.284
2. Lewis, K. A., & Tollefsbol, T. O. (2016). Regulation of the Telomerase Reverse Transcriptase Subunit through Epigenetic Mechanisms. Frontiers in Genetics, 7, 83. http://doi.org/10.3389/fgene.2016.00083
3. Bär, C., & Blasco, M. A. (2016). Telomeres and telomerase as therapeutic targets to prevent and treat age-related diseases. F1000Research, 5, F1000 Faculty Rev–89. http://doi.org/10.12688/f1000research.7020.1
4. Ayuso M.. (2015). “¿Adiós vejez? Descubren un método seguro para rejuvenecer nuestro ADN”. 08/06/2016, de El Confidencial, Sitio web: http://www.elconfidencial.com/alma-corazon-vida/2015-02-05/adios-vejez-descubren-un-metodo-seguro-para-rejuvenecer-nuestro-adn_672787/
5. Instituto General de Geriatría (2015) “Envejecimiento” 08/06/2016, de Secretaria de salud, Sitio web: http://www.geriatria.salud.gob.mx/contenidos/menu5/envejecimiento.html
6. Karp & Martinez. Biología celular y molecular: conceptos y experimentos . 2009. México. Mcgraw-hill / Interamericana de Mexico. Pág. 34,388,389,393,504,505,608,
7. Esta J. (2014). Economía y sociedad mexicana. México: Dirección de fomento editorial. Pág. 74, 75