Cientistas revertem o envelhecimento muscular em ratos e descobrem um problema surpreendente

Uma nova pesquisa da UCLA, realizada em ratos, aponta para uma explicação surpreendente. À medida que os músculos envelhecem, suas células-tronco acumulam altos níveis de uma proteína que os torna mais lentos para ligar e reparar tecidos danificados. Ao mesmo tempo, essa mesma proteína ajuda as células a sobreviverem por mais tempo no ambiente mais estressante dos músculos mais velhos.

O estudo, publicado na revista Ciênciasugere que algumas alterações biológicas ligadas ao envelhecimento podem não ser simplesmente um declínio prejudicial. Em vez disso, eles podem representar estratégias de sobrevivência incorporadas. “Isso nos levou a uma nova maneira de pensar sobre o envelhecimento”, disse o Dr. Thomas Rando, autor sênior do estudo e diretor do Centro Eli e Edythe Broad de Medicina Regenerativa e Pesquisa com Células-Tronco da UCLA.

“É contra-intuitivo, mas as células-tronco que sobrevivem ao envelhecimento podem, na verdade, ser as menos funcionais. Elas sobrevivem não porque são as melhores em seu trabalho, mas porque são as melhores em sobreviver. Isso nos dá uma lente completamente diferente para entender por que os tecidos diminuem com a idade.”

A proteína que retarda a reparação muscular com a idade

A equipe de pesquisa, liderada pelos pós-doutorandos Jengmin Kang e Daniel Benjamin, comparou células-tronco musculares de camundongos jovens e velhos. Eles descobriram que uma proteína chamada NDRG1 aumentou acentuadamente com a idade, atingindo níveis 3,5 vezes maiores nas células mais velhas do que nas mais jovens. NDRG1 atua como um freio dentro da célula. Ele amortece uma via de sinalização conhecida como mTOR, que normalmente leva as células a ativar, crescer e reparar tecidos.

Para determinar se o NDRG1 era responsável pela cura mais lenta, os cientistas permitiram que os ratos envelhecessem naturalmente até o equivalente a cerca de 75 anos humanos. Eles então bloquearam a atividade do NDRG1. Uma vez inibida esta proteína, as células estaminais musculares mais velhas começaram a comportar-se mais como as jovens. Eles ativaram mais rapidamente e repararam os músculos lesionados mais rapidamente.

O rejuvenescimento vem com uma compensação

Houve uma desvantagem. Quando o NDRG1 foi bloqueado, menos células-tronco musculares sobreviveram ao longo do tempo. Como resultado, a capacidade de regeneração do músculo após lesões repetidas foi reduzida.

“Pense nisso como um corredor de maratona versus um velocista”, disse Rando, que também é professor de neurologia na Escola de Medicina David Geffen da UCLA. “As células-tronco em animais jovens são hiperfuncionantes – realmente boas no que fazem, ou seja, correr, mas não são boas para o longo prazo. Elas podem percorrer a corrida de 100 metros, mas não conseguem chegar nem na metade da maratona. Por outro lado, as células-tronco envelhecidas são como corredores de maratona – mais lentos para responder, mas mais bem equipados para o longo percurso. No entanto, o que os torna tão proficientes em longas distâncias é exatamente o que os torna pobres em corrida. “

A equipe confirmou seus resultados usando vários métodos diferentes. Eles estudaram células-tronco musculares de camundongos jovens e velhos em placas de laboratório e dentro de tecidos vivos. Através dos experimentos, o padrão foi consistente. Níveis mais elevados de NDRG1 retardaram a ativação das células-tronco e o reparo muscular, mas também fortaleceram a sobrevivência das células a longo prazo.

Um viés de sobrevivência celular no envelhecimento

Os pesquisadores propõem que o aumento dos níveis de NDRG1 reflete o que eles chamam de “viés de sobrevivência celular”. Com o tempo, as células-tronco que não conseguem produzir NDRG1 suficiente têm maior probabilidade de morrer. A população restante é composta por células que atuam mais lentamente, mas são mais capazes de suportar o estresse do envelhecimento.

“Algumas alterações relacionadas com a idade que parecem prejudiciais – como a reparação mais lenta dos tecidos – podem na verdade ser compromissos necessários que evitam algo pior: o esgotamento completo do conjunto de células estaminais”, disse Rando.

Rando compara esta mudança às compensações de sobrevivência observadas na natureza. Em condições extremas, como secas, fome ou temperaturas congelantes, os animais ativam programas de resiliência, como a hibernação, em vez de investir energia na reprodução. Da mesma forma, o envelhecimento das células estaminais parece desviar recursos da produção de novas células para programas de sobrevivência à medida que enfrentam o stress.

“As espécies sobrevivem porque se reproduzem, mas em tempos de privação, os animais ativam os seus próprios programas de resiliência”, disse Rando. “Existem muitos exemplos na natureza de alocação de recursos para a sobrevivência em tempos de estresse. Está exatamente alinhado com o que estamos vendo no nível celular”.

Implicações para terapias antienvelhecimento

Estas descobertas podem orientar futuras terapias destinadas a aumentar a regeneração muscular em adultos mais velhos. No entanto, Rando adverte que o aumento do desempenho das células estaminais pode ter um preço. “Não existe almoço grátis. Podemos melhorar a função das células envelhecidas por um período de tempo, para determinados tecidos, mas cada vez que fizermos isso, haverá um custo potencial e uma desvantagem potencial.”

A equipe planeja continuar estudando como esse equilíbrio entre sobrevivência e regeneração é controlado em nível molecular.

“Este gene é quase como a porta que abrimos para a compreensão do que controla essas compensações que são tão críticas, não apenas para a evolução das espécies, mas também para o envelhecimento dos tecidos dentro de um indivíduo”, disse Rando.

O estudo foi financiado pelos Institutos Nacionais de Saúde, pela Fundação NOMIS, pela Fundação de Pesquisa da Via Láctea, pela Fundação Hevolution e pela Fundação Nacional de Pesquisa da Coreia.