Identificar vías para retardar el envejecimiento cardíaco

La enfermedad cardiovascular es la principal causa de muerte en todo el mundo y es causada en parte por una disfunción estructural cardíaca relacionada con la edad. Un equipo de bioingenieros del laboratorio del profesor Adam Engler en la Universidad de California en San Diego publicó un artículo en Naturaleza Envejecimiento el 22 de diciembre que ayuda a avanzar en nuestra comprensión de cómo envejecen los corazones y arroja luz sobre un posible camino para retrasar el envejecimiento cardíaco.

Natalie Kirkland, Ph.D., becaria postdoctoral en el Laboratorio de Engler y primera autora del artículo, usó moscas de la fruta para demostrar que Lamin C, una proteína responsable de mantener la integridad estructural de los núcleos de las células del corazón, disminuye a medida que las moscas envejecen. Este estudio descubrió que el declive de Lamin es responsable de la remodelación estructural inducida por la edad en los corazones de las moscas de la fruta, y podría ser un objetivo potencial para ralentizar, o incluso ayudar a revertir, el envejecimiento cardíaco en humanos.

«Nuestro trabajo demuestra que la remodelación nuclear dependiente de la edad juega un papel clave en la función cardíaca», dijo Kirkland. «La morfología nuclear es probablemente un marcador de la salud celular y tisular y podría ser el objetivo de posibles terapias».

Kirkland, investigadores del Laboratorio Engler y sus colaboradores del Instituto de Descubrimiento Médico Sanford Burnham Prebys y el Instituto Nacional sobre el Envejecimiento de los Institutos Nacionales de la Salud, utilizaron moscas de la fruta (Drosophila Melanogaster) para este estudio por cuatro razones:

1. La vida útil de la mosca de la fruta es de seis a ocho semanas, lo que las hace prácticas para estudios relacionados con la edad.
2. Las moscas de la fruta y los humanos comparten el 82% de sus proteomas cardíacos.
3. Los estudios en los 100 o 1000 son posibles.
4. Las moscas de la fruta tienen una genética simple que es fácil de imitar.

Estas propiedades hacen de las moscas de la fruta un modelo relativamente rápido y fácil para identificar vías de conservación cardiaca de interés para la investigación humana. Kirkland y el estudiante de bioingeniería de cuarto año Scott Skalak, coautor del artículo, utilizaron una técnica de microdisección en el corazón de las moscas. Luego, los corazones se conservaron y se examinaron con inmunofluorescencia y microscopía confocal.

«Así es como observé por primera vez que los núcleos se encogían y se volvían más redondos en las moscas más viejas», dijo Kirkland.

Luego, el equipo cuantificó este cambio segmentando y midiendo la rigidez nuclear con microscopía de fuerza atómica. Fue entonces cuando descubrieron que los núcleos de los cardiomiocitos se endurecen durante el envejecimiento natural; Después de realizar un análisis genético, los investigadores encontraron que la expresión de láminas nucleares disminuye a medida que las moscas envejecen.

El equipo pudo verificar que estos resultados también se aplicaron a ratones y primates, gracias a los colaboradores del Instituto Nacional sobre el Envejecimiento. Esto indica que las laminas también pueden desempeñar un papel en el envejecimiento del corazón humano, lo que podría tener un enorme valor terapéutico, ya que dirigirse a las vías estimulantes de las laminas podría ayudar a evitar este cambio mecánico relacionado con el envejecimiento cardíaco.

«Encontramos un papel para los factores de transcripción cardíaca en la regulación de la contractilidad cardíaca adulta y mostramos que el mantenimiento de Lamin C y la expresión del factor de transcripción cardíaca previene el deterioro cardíaco dependiente de la edad», escriben los investigadores en el estudio. «Nuestros hallazgos se conservan en primates no humanos y ratones envejecidos, lo que demuestra que la remodelación nuclear dependiente de la edad es un mecanismo importante que contribuye a la disfunción cardíaca».

La investigación futura explorará por qué las laminas se pierden con la edad y cómo mantener cierta expresión de genes cardíacos puede mejorar la función cardíaca y la vida útil.

Para Skalak, la experiencia ayudó a solidificar su decisión de postularse para el doctorado en bioingeniería. programas después de graduarse en 2023. Aprendió cuán importantes son la planificación y la comunicación para el proceso de investigación, así como una variedad de habilidades de biología molecular.

«Las primeras semanas y meses de mi participación en el laboratorio y en este proyecto me involucraron ayudando al Dr. Kirkland en lo que pude y, al mismo tiempo, refinando las nuevas habilidades que me enseñaron», dijo Skalak. «Estas habilidades involucraron el manejo y cuidado de Drosophila, inmunofluorescencia, microdisección de Drosophila y microscopía confocal. Con el tiempo desarrollé mis nuevas habilidades, especialmente la disección de Drosophila, lo que me permitió llevar a cabo nuevos experimentos de forma independiente. Esto me dio la oportunidad de realizar experimentos necesarios para la revisión del documento a principios de 2022».