O envelhecimento aumenta o risco de doenças graves, como câncer, doenças cardíacas e demência. Os pesquisadores têm abordado essas questões individualmente há anos. Agora, muitos cientistas estão começando a dar um passo atrás e a fazer uma pergunta mais ampla. Poderia retardar o processo de envelhecimento reduzir o risco de múltiplas doenças ao mesmo tempo, em vez de tratá-las uma por uma? Para responder a esta questão, primeiro precisam de compreender o que desencadeia as alterações biológicas que ocorrem com a idade.
Um novo estudo publicado em ciência Fornece uma perspectiva sem precedentes sobre esse processo. Pesquisadores da Universidade Rockefeller criaram o mapa mais detalhado até o momento de como o envelhecimento afeta milhares de subtipos de células em 21 tecidos de mamíferos. Ao examinar quase 7 milhões de células individuais de ratos de três idades diferentes, a equipe determinou quais células eram mais vulneráveis ao longo do tempo e quais fatores poderiam estar causando o seu declínio.
“Nosso objetivo é entender não apenas quais mudanças ocorrem com o envelhecimento, mas também por que elas ocorrem”, disse Junyue Cao, chefe do Laboratório de Genômica de Célula Única e Dinâmica Populacional. “Ao mapear as alterações celulares e moleculares, podemos identificar os fatores que contribuem para o envelhecimento. Isto abre a porta para intervenções que visam o próprio processo de envelhecimento”.
Uma das descobertas mais surpreendentes é que muitas alterações relacionadas à idade ocorrem simultaneamente em vários órgãos. Os pesquisadores também descobriram que quase metade dessas mudanças diferiam entre homens e mulheres.
Censo celular em grande escala em 21 órgãos
Para mapear o envelhecimento nesta escala, a equipe de Cao, liderada pelo estudante de graduação Ziyu Lu, refinou um método chamado ATAC-seq unicelular. Esta abordagem analisa como o DNA é empacotado dentro de cada célula, revelando quais regiões do genoma são acessíveis e ativas, um indicador chave do status e da função celular.
Os pesquisadores aplicaram a técnica em milhões de células extraídas de 21 órgãos de 32 camundongos com idades entre 1 mês (jovens), 5 meses (meia-idade) e 21 meses (velhos).
“Vale a pena notar que todo o atlas foi produzido por um estudante de pós-graduação”, disse Cao. “A maioria dos grandes atlas como este requerem grandes consórcios com dezenas de laboratórios, mas a nossa abordagem é muito mais eficiente do que outros métodos.”
No total, o laboratório identificou mais de 1.800 subtipos celulares diferentes, incluindo muitos subtipos celulares raros que nunca foram totalmente descritos. A equipe então acompanhou como o número dessas células mudava à medida que os ratos progrediam da adolescência para a meia-idade e depois para a velhice.
Transformação celular precoce e coordenada
Durante décadas, os cientistas pensaram que o envelhecimento alterava principalmente a forma como as células funcionavam, e não a quantidade de cada tipo que estava presente. Esta nova análise desafia esta ideia. Cerca de um quarto dos tipos de células apresentaram mudanças significativas na abundância ao longo do tempo. Certas populações de células musculares e renais caíram drasticamente, enquanto as células imunológicas aumentaram dramaticamente.
“Este sistema é muito mais dinâmico do que pensávamos”, disse Cao. “Algumas destas mudanças começam muito cedo. Aos cinco meses de idade, algumas populações de células já estão em declínio. Isto diz-nos que o envelhecimento não é apenas algo que acontece mais tarde na vida; é uma continuação de processos de desenvolvimento em curso.”
Igualmente surpreendente é a sincronicidade destas mudanças. Estados celulares semelhantes em diferentes órgãos aumentam e diminuem juntos. Este padrão sugere que sinais partilhados, possivelmente factores que circulam no sangue, ajudam a coordenar o envelhecimento em todo o corpo.
O estudo também revelou diferenças significativas entre homens e mulheres. Cerca de 40% das alterações relacionadas com o envelhecimento diferem consoante o género. Por exemplo, as mulheres apresentam uma ativação imunológica mais generalizada à medida que envelhecem.
“Isso pode explicar a maior prevalência de doenças autoimunes nas mulheres”, especulou Cao.
Pontos de acesso genéticos e futuras terapias anti-envelhecimento
Além de calcular como as populações de células mudaram, os pesquisadores também estudaram como as regiões acessíveis do DNA dentro dessas células mudaram ao longo do tempo. Das 1,3 milhão de regiões genômicas analisadas, aproximadamente 300 mil apresentaram alterações significativas associadas ao envelhecimento. Cerca de 1.000 destas alterações ocorrem em muitos tipos de células diferentes, reforçando a ideia de que um programa biológico comum contribui para o envelhecimento de todo o corpo. Muitas dessas áreas compartilhadas estão relacionadas à função imunológica, inflamação ou manutenção de células-tronco.
“Isto desafia a ideia de que o envelhecimento é apenas uma deterioração genómica aleatória”, disse Cao. “Em vez disso, vemos pontos críticos regulatórios específicos que são particularmente vulneráveis, e estas são exatamente as áreas que deveríamos examinar se quisermos compreender o que está impulsionando o processo de envelhecimento”.
Quando a equipe comparou suas descobertas com estudos anteriores, descobriu que moléculas de sinalização imunológica chamadas citocinas podem desencadear muitas das mesmas alterações celulares observadas durante o envelhecimento. Cao disse que os medicamentos concebidos para modular estas citocinas podem retardar o processo de envelhecimento coordenado em múltiplos órgãos.
“Este é realmente um ponto de partida”, disse Cao. “Identificamos tipos de células vulneráveis e pontos críticos moleculares. A questão agora é se podemos desenvolver intervenções que visem esses processos específicos de envelhecimento. Nosso laboratório já está trabalhando nos próximos passos.”
O mapa completo do envelhecimento está disponível ao público em: Epiage.net.
