Posted: 08 May 2018 06:00 PM PDT
A medida que las personas envejecen, sus células madre intestinales comienzan a perder su capacidad de regenerarse. Estas células madre son la fuente de todas las células intestinales nuevas, por lo que esta disminución puede hacer que sea más difícil recuperarse de infecciones gastrointestinales u otras afecciones que afectan el intestino; pero esta pérdida de función de las células madre relacionada con la edad se puede revertir con un ayuno de 24 horas, según un nuevo estudio de biólogos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés), en Estados Unidos.
© Maria Mihaylova y Chia-Wei Cheng
Las células madre intestinales de ratones que ayunaron durante 24 horas, a la derecha, produjeron organoides intestinales mucho más sustanciales que las células madre de ratones que no ayunaron, a la izquierda.
Las células madre de ratones en ayuno duplican su capacidad regenerativa
Después de que los ratones ayunaron durante 24 horas, los investigadores extrajeron las células madre intestinales y las cultivaron en un plato de cultivo, lo que les permitió determinar si las células pueden dar lugar a "mini intestinos" conocidos como organoides. Los investigadores encontraron que las células madre de los roedores en ayunas duplicaron su capacidad regenerativa. "Fue muy obvio que el ayuno tuvo un efecto realmente inmenso en la capacidad de las criptas intestinales para formar más organoides, que es impulsado por las células madre", dice Mihaylova. "Esto fue algo que vimos tanto en los ratones jóvenes como en los ratones viejos, y realmente queríamos entender los mecanismos moleculares que lo impulsan, añade.
Otros estudios, incluida la secuenciación del ARN mensajero de las células madre de los ratones que ayunaron, revelaron que el ayuno induce a las células a cambiar su metabolismo habitual, que quema carbohidratos como los azúcares, para metabolizar los ácidos grasos. Este cambio se produce mediante la activación de factores de transcripción llamados PPAR, que activan muchos genes que intervienen en el metabolismo de los ácidos grasos.
Los investigadores descubrieron que, si desactivaban este camino, el ayuno ya no podría impulsar la regeneración. Estos científicos planean ahora estudiar cómo este cambio metabólico provoca que las células madre mejoren sus capacidades regenerativas.
También descubrieron que podían reproducir los efectos beneficiosos del ayuno al tratar a los ratones con una molécula que imita los efectos de los PPAR. "Eso también fue muy sorprendente -dice Cheng-. La activación de una vía metabólica es suficiente para revertir ciertos fenotipos de la edad". Los hallazgos sugieren que el tratamiento farmacológico podría estimular la regeneración sin requerir que los pacientes ayunen, lo cual es difícil para la mayoría de las personas.
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© Maria Mihaylova y Chia-Wei ChengLas células madre intestinales de ratones que ayunaron durante 24 horas, a la derecha, produjeron organoides intestinales mucho más sustanciales que las células madre de ratones que no ayunaron, a la izquierda.
Los investigadores encontraron que el ayuno mejora drásticamente la capacidad de las células madre para regenerarse, tanto en ratones jóvenes como en adultos. En ratones en ayunas, las células comienzan a descomponer los ácidos grasos en lugar de la glucosa, un cambio que estimula a las células madre para que se vuelvan más regenerativas.
La regeneración también se puede impulsar con una molécula que activa el mismo cambio metabólico, según los autores de este trabajo. Tal intervención podría ayudar potencialmente a personas mayores que se recuperan de infecciones del tracto intestinal o pacientes con cáncer que se someten a quimioterapia."El ayuno tiene muchos efectos en el intestino, que incluyen aumentar la regeneración y los posibles usos en cualquier tipo de dolencia que afecte al intestino, como infecciones o cánceres", afirma uno de los autores principales del estudio, Omer Yilmaz, profesor asistente de Biología del MIT y miembro del Instituto Koch para la Investigación Integral del Cáncer. "Entender cómo el ayuno mejora la salud en general, incluido el papel de las células madre adultas en la regeneración intestinal, en la reparación y en el envejecimiento, es un interés fundamental de mi laboratorio", añade."Este estudio proporcionó evidencia de que el ayuno induce un cambio metabólico en las células madre intestinales, desde la utilización de carbohidratos hasta la quema de grasa", dice otro autor pirnicipal del trabajo, David Sabatini, profesor de Biología del MIT y miembro del Instituto Whitehead de Investigación Biomédica.
"Curiosamente, el cambio de estas células a la oxidación de ácidos grasos mejoró su función de manera significativa. La orientación farmacológica de esta vía puede proporcionar una oportunidad terapéutica para mejorar la homeostasis tisular en las patologías asociadas a la edad", añade este experto.Durante muchas décadas, los científicos han sabido que la ingesta baja en calorías está relacionada con una mayor longevidad en los seres humanos y otros organismos. Yilmaz y sus colegas, también los investigadores postdoctorales del Instituto Whitehead Maria Mihaylova y del Instituto Koch Chia-Wei Cheng, estaban interesados en explorar cómo el ayuno ejerce sus efectos a nivel molecular, específicamente en el intestino. Las células madre intestinales son responsables de mantener el revestimiento del intestino, que por lo general se renueva cada cinco días. Cuando ocurre una lesión o infección, las células madre son clave para reparar cualquier daño. A medida que las personas envejecen, las capacidades regenerativas de estas células madre intestinales disminuyen, por lo que el intestino tarda más tiempo en recuperarse. "Las células madre intestinales son los caballos de batalla del intestino que dan lugar a más células madre y a todos los tipos de células diferenciadas del intestino. Notablemente, durante el envejecimiento, la función de las células madre intestinalees disminuye, lo que perjudica la capacidad del mismo para repararse después del daño", dice Yilmaz. "En esta línea de investigación, nos centramos en comprender cómo un ayuno de 24 horas mejora la función de las células madre del intestino joven y viejo", señala.
Las células madre de ratones en ayuno duplican su capacidad regenerativa
Después de que los ratones ayunaron durante 24 horas, los investigadores extrajeron las células madre intestinales y las cultivaron en un plato de cultivo, lo que les permitió determinar si las células pueden dar lugar a "mini intestinos" conocidos como organoides. Los investigadores encontraron que las células madre de los roedores en ayunas duplicaron su capacidad regenerativa. "Fue muy obvio que el ayuno tuvo un efecto realmente inmenso en la capacidad de las criptas intestinales para formar más organoides, que es impulsado por las células madre", dice Mihaylova. "Esto fue algo que vimos tanto en los ratones jóvenes como en los ratones viejos, y realmente queríamos entender los mecanismos moleculares que lo impulsan, añade.
Otros estudios, incluida la secuenciación del ARN mensajero de las células madre de los ratones que ayunaron, revelaron que el ayuno induce a las células a cambiar su metabolismo habitual, que quema carbohidratos como los azúcares, para metabolizar los ácidos grasos. Este cambio se produce mediante la activación de factores de transcripción llamados PPAR, que activan muchos genes que intervienen en el metabolismo de los ácidos grasos.
Los investigadores descubrieron que, si desactivaban este camino, el ayuno ya no podría impulsar la regeneración. Estos científicos planean ahora estudiar cómo este cambio metabólico provoca que las células madre mejoren sus capacidades regenerativas.
También descubrieron que podían reproducir los efectos beneficiosos del ayuno al tratar a los ratones con una molécula que imita los efectos de los PPAR. "Eso también fue muy sorprendente -dice Cheng-. La activación de una vía metabólica es suficiente para revertir ciertos fenotipos de la edad". Los hallazgos sugieren que el tratamiento farmacológico podría estimular la regeneración sin requerir que los pacientes ayunen, lo cual es difícil para la mayoría de las personas.
