Genética y genómica del envejecimiento y la longevidad
César Paz-y-Miño. Investigador en Genética Médica, Facultad de Ciencias de la Salud “Eugenio Espejo”, Universidad UTE
El envejecimiento y la longevidad son procesos multifactoriales que involucran muchos factores biológicos, genéticos, ambientales y de estilo de vida. El envejecimiento se refiere al proceso de degradación natural que ocurre en el cuerpo con el tiempo, mientras que la longevidad se refiere al tiempo que vive un individuo.
El envejecimiento está asociado con una serie de cambios biológicos, como la disminución de la capacidad de respuesta del sistema inmunitario, la acumulación de daño oxidativo en las células y la disminución de la capacidad para reparar el ADN. Estos cambios pueden contribuir al desarrollo de enfermedades relacionadas con la edad, como las cardíacas, el cáncer, neurodegenerativas, osteoarticulares, respiratorias y metabólicas. La longevidad y el envejecimiento están influenciada por muchos factores, incluyendo la genética, el medio ambiente y el estilo de vida. Se han identificado varios genes asociados con la longevidad, pero su influencia es difícil de determinar a cabalidad, por lo que se habla de factores multifactoriales (Genes más Ambiente). Las interacciones entre los genes y el medio ambiente influyen significativamente en el proceso de envejecimiento, como la dieta, el ejercicio, el tabaquismo, el consumo de alcohol y la contaminación, que afectan la expresión génica y la salud en general. Unas poblaciones pueden vivir más que otras dependiendo de sus estándares sociales, económicos, culturales y de servicios de salud, pero posiblemente también porque han seleccionado genes de longevidad y envejecimiento. Definitivamente, el envejecimiento y la longevidad tienen un componente social e histórico potente. La historia da cuenta de los cambios en los períodos de vida de las poblaciones, mientras más acceso a servicios básico y mejor alimentación tiene las poblaciones, más longevos y mejor vejez tienen las personas. La esperanza de vida en la antigüedad estaba entre 20 a 30 años y pocos llegaban a la vejez. Las mejores condiciones de vida determinaron que en 1900 la esperanza de vida sea de 47 años, mientras que en la actualidad en el siglo 21 está en 78 años. En el Ecuador la esperanza de vida está en 80 años para las mujeres y en 74,5 años para los hombres. La longevidad y la vejez están relacionadas también al sexo biológico, las mujeres viven más que los hombres, algunas etnias tienen una esperanza de vida menor, al igual que las personas con discapacidades, enfermedades genéticas y degenerativas. Se cree que la genética puede contribuir hasta en un 30% al proceso de envejecimiento. Existen ciertas variaciones genéticas y poblacionales asociados con la longevidad y el envejecimiento. Algunas de estas variaciones son:
Genes de reparación del ADN: Involucrados en la reparación del ADN, como el gen TP53, son importantes para mantener la integridad del material genético y prevenir mutaciones que pueden provocar el envejecimiento de las células y enfermedades relacionadas con la edad.
Senescencia celular: Genes implicados en el envejecimiento celular, como el gen CDKN2A, controlan el crecimiento celular y la apoptosis. La disfunción de estos genes puede conducir a la acumulación de células dañadas y contribuir al proceso de envejecimiento.
Genes del sistema inmunológico: Los genes del sistema HLA, importantes para proteger el organismo contra infecciones y enfermedades. La disfunción de estos genes puede contribuir al envejecimiento y a las enfermedades relacionadas con la edad.
Genes del metabolismo: El gen FOXO3A y otros, juegan un papel importante en la regulación de la producción de energía y la utilización de nutrientes. Sus variantes contribuyen al envejecimiento y a las enfermedades metabólicas relacionadas con la edad.
Telomerasa: Enzima que protege la degradación y pérdida de los extremos de los cromosomas o telómeros durante la división celular, se ha observado que durante la vejez existe una disminución de los telómeros y de su enzima.
Genes inflamatorios: los genes involucrados en la respuesta inflamatoria, como el gen IL-6, pueden contribuir al envejecimiento y las enfermedades relacionadas con la edad. La inflamación crónica es un factor de riesgo importante para las enfermedades cardiovasculares, la diabetes, las enfermedades neurodegenerativas y otras afecciones relacionadas con la edad.
Genes de apoptosis: La muerte celular programada, es un proceso importante para deshacerse de las células dañadas o envejecidas. Los genes que regulan la apoptosis, como el gen BCL2, pueden contribuir al envejecimiento y a las enfermedades relacionadas con la edad si tienen variantes o mutaciones.
Los cambios epigenéticos pueden afectar la forma en que se expresan los genes sin alterar la secuencia de ADN. Estos cambios pueden heredarse y persistir de por vida, lo que significa que las influencias ambientales pueden tener un impacto duradero en la expresión génica. Los factores ambientales que pueden afectar la epigenética y la expresión génica incluyen:
Dieta: la dieta puede afectar la expresión génica al proporcionar nutrientes que actúan como cofactores de las enzimas que alteran la estructura del ADN. Por ejemplo, la metilación del ADN es una modificación epigenética que puede verse afectada por la ingesta de folato y otros nutrientes.
Estilo de vida: el estilo de vida, incluido el ejercicio, el tabaquismo, el consumo de alcohol y la exposición a la contaminación, puede afectar la expresión génica. Por ejemplo, la exposición al tabaco y la contaminación del aire están asociadas con cambios epigenéticos que pueden aumentar el riesgo de enfermedades relacionadas con la edad.
Estrés: el estrés crónico puede afectar la expresión génica a través de cambios epigenéticos y otros mecanismos. Los estudios han demostrado que el estrés puede afectar la expresión de los genes involucrados en la respuesta al estrés, la inflamación y la función del sistema inmunitario.
La longevidad y envejecimiento están asociadas a una serie de genes y sus variantes polimórficas, al igual que algunas enfermedades se manifiestan con envejecimiento temprano por mutación de algunos genes específicos. Entre los genes están: FOXO3A, APOE ε4 y APOE ε2, CETP TaqIB, SIRT1, TP53. Al hacer un análisis del Interactoma (proteínas determinadas por genes con los mismos nombres) (Figura 1) de genes involucraos en el envejecimiento y longevidad, las interacciones de estas seis proteínas (genes) anotadas se expanden a catorce que podrían correlacionarse fuertemente con el envejecimiento (índice de correlación de 0,74). Las enfermedades genéticas asociadas a envejecimiento son: Síndrome de Werner, Síndrome de Hutchinson-Gilford, Síndrome de Down, Enfermedad Alzheimer, Síndrome de X-frágil, Enfermedad de Huntington, Síndrome de Williams, Síndrome de Cockayne, Síndrome de Bloom, Neurofibromatosis tipo 1, Hemocromatosis hereditaria. Como se anotó, existen algunas poblaciones en las que se han estudiado variaciones genéticas específicas relacionadas a mayor longevidad, menciono dos, la del Valle de Vilcabamba en Ecuador o el “valle de la longevidad”. Se ha sugerido que una dieta alta en antioxidantes y una variante genética específica del gen MTHFR pueden contribuir a esta longevidad, y los habitantes de la Isla de Okinawa en Japón, que tienen la esperanza de vida más larga del mundo. Se ha identificado una variante genética específica del gen FOXO3 y parece estar asociada con la longevidad en esta población. Figura 1. Interactoma de proteínas (genes) relacionados al envejecimiento y longevidad.
