stringtranslate.com

Reloj epigenético

Un reloj epigenético es una prueba bioquímica que se puede utilizar para medir la edad. La prueba se basa en los niveles de metilación del ADN , midiendo la acumulación de grupos metilo en las moléculas de ADN.

Historia

Los fuertes efectos de la edad sobre los niveles de metilación del ADN se conocen desde finales de los años 1960. [1] Una amplia literatura describe conjuntos de CpG cuyos niveles de metilación del ADN se correlacionan con la edad. [2] [3] [4] [5] [6] La primera demostración sólida de que los niveles de metilación del ADN en la saliva podrían generar predictores de edad con una precisión promedio de 5,2 años fue publicada por un equipo de UCLA que incluía a Sven Bocklandt, Steve Horvath y Eric Vilain en 2011 (Bocklandt et al. 2011). [7] [8] Los laboratorios de Trey Ideker y Kang Zhang de la Universidad de California en San Diego publicaron el reloj epigenético de Hannum (Hannum 2013), [9] que constaba de 71 marcadores que estiman con precisión la edad en función de los niveles de metilación de la sangre. El primer reloj epigenético multitejido, el reloj epigenético de Horvath, fue desarrollado por Steve Horvath, profesor de genética humana y bioestadística en UCLA (Horvath 2013). [10] [11] Horvath pasó más de 4 años recopilando datos de metilación del ADN de Illumina disponibles públicamente e identificando métodos estadísticos adecuados. [12]

La historia personal detrás del descubrimiento apareció en Nature . [13] El estimador de edad se desarrolló utilizando 8000 muestras de 82 conjuntos de datos de matrices de metilación de ADN de Illumina, que abarcan 51 tejidos y tipos de células sanos. La principal innovación del reloj epigenético de Horvath reside en su amplia aplicabilidad: se utiliza el mismo conjunto de 353 CpG y el mismo algoritmo de predicción independientemente de la fuente de ADN dentro del organismo, es decir, no requiere ajustes ni compensaciones. [10] Esta propiedad permite comparar las edades de diferentes áreas del cuerpo humano utilizando el mismo reloj de envejecimiento. Poco después se desarrolló una derivación del reloj de Horvath, el IEAA (Intrinsic Epigenetic Age Acceleration), un estimador basado en la composición celular de la sangre.

Unos años más tarde surgió una segunda generación de relojes epigenéticos que mejoró a la primera en la estimación de la edad. Esto fue gracias a la incorporación no sólo de variantes epigenéticas como la metilación del ADN sino también de variantes ambientales como el tabaquismo o la edad cronológica. Entre estos relojes destacan los relojes PhenoAge y GrimAge. PhenoAge es un reloj epigenético que tiene en cuenta la edad cronológica, y GrimAge utiliza los riesgos de mortalidad de la edad junto con la variante de fumar, entre otros, como factor de riesgo. Tener en cuenta las variantes ambientales permite a GrimAge superar a cualquier otro reloj epigenético a la hora de "predecir la muerte".

Los relojes epigenéticos de tercera generación están diseñados para ser aplicables en múltiples especies simultáneamente. Específicamente, los relojes epigenéticos de todos los mamíferos determinan la edad de los tejidos de todas las especies de mamíferos mediante el análisis de la metilación de la citosina en regiones del ADN que están altamente conservadas. [14]

Continuamente se han desarrollado nuevas herramientas de estimación de la edad, que también facilitan el pronóstico de determinadas enfermedades.

Relación con una causa del envejecimiento biológico.

Aún no se sabe qué se mide exactamente por la edad de metilación del ADN. Horvath planteó la hipótesis de que la edad de metilación del ADN mide el efecto acumulativo de un sistema de mantenimiento epigenético, pero se desconocen los detalles. El hecho de que la edad de metilación del ADN de la sangre predice la mortalidad por todas las causas en la vejez [15] [16] [17] [18] se ha utilizado para argumentar que se relaciona con un proceso que causa el envejecimiento. [15] Sin embargo, si un CpG en particular desempeñara un papel causal directo en el proceso de envejecimiento, la mortalidad que crearía haría menos probable que se observara en personas mayores, lo que haría menos probable que el sitio hubiera sido elegido como predictor; Por lo tanto, es probable que los CpG de 353 relojes no tengan ningún efecto causal. [19] Más bien, el reloj epigenético captura una propiedad emergente del epigenoma.

Teoría del reloj epigenético del envejecimiento

En 2010, se propuso un nuevo modelo unificador del envejecimiento y el desarrollo de enfermedades complejas, incorporando teorías clásicas del envejecimiento y la epigenética. [20] [21] Horvath y Raj [22] ampliaron esta teoría y propusieron una teoría del reloj epigenético del envejecimiento con los siguientes principios:

Motivación para los relojes biológicos.

En general, se espera que los relojes biológicos de envejecimiento y los biomarcadores del envejecimiento encuentren muchos usos en la investigación biológica, ya que la edad es una característica fundamental de la mayoría de los organismos . Las medidas precisas de la edad biológica (relojes de envejecimiento biológico) podrían ser útiles para

En general, se espera que los relojes biológicos sean útiles para estudiar las causas del envejecimiento y qué se puede hacer contra él. Sin embargo, sólo pueden capturar los efectos de las intervenciones que afectan la tasa de envejecimiento futuro, es decir, la pendiente de la curva de Gompertz según la cual la mortalidad aumenta con la edad, y no los de las intervenciones que actúan en un momento determinado, por ejemplo, para reducir la mortalidad en todo el mundo. todas las edades, es decir, la intersección de la curva de Gompertz. [19]

Propiedades del reloj de Horvath

El reloj se define como un método de estimación de la edad basado en 353 marcadores epigenéticos en el ADN. Los 353 marcadores miden la metilación del ADN de los dinucleótidos CpG . La edad estimada ("edad prevista" en el uso matemático), también conocida como edad de metilación del ADN, tiene las siguientes propiedades: primero, es cercana a cero para las células madre embrionarias y pluripotentes inducidas ; en segundo lugar, se correlaciona con el número de pases celulares ; tercero, da lugar a una medida altamente hereditaria de aceleración de la edad; y, en cuarto lugar, es aplicable a los tejidos de chimpancé (que se utilizan como análogos humanos con fines de pruebas biológicas). El crecimiento del organismo (y la división celular concomitante) conduce a una alta velocidad del reloj epigenético que se ralentiza a una velocidad constante (dependencia lineal) después de la edad adulta (20 años). [10] El hecho de que la edad de metilación del ADN de la sangre prediga la mortalidad por todas las causas en la vejez, incluso después de ajustar los factores de riesgo conocidos [15] [16] es compatible con una variedad de relaciones causales, por ejemplo, una causa común para ambas. De manera similar, los marcadores de aptitud física y mental están asociados con el reloj epigenético (capacidades más bajas asociadas con la aceleración de la edad). [23] Subestima sistemáticamente la edad de las personas mayores. [24]

Las características más destacadas del reloj epigenético de Horvath incluyen su aplicabilidad a un amplio espectro de tejidos y tipos de células. Dado que permite contrastar las edades de diferentes tejidos del mismo sujeto, se puede utilizar para identificar tejidos que muestran evidencia de edad acelerada debido a una enfermedad.

Estimadores genéticos en el reloj de Horvath

El reloj de Horvath, específicamente la variante IEAA, está asociado con varios genes relacionados con el envejecimiento:14

Enfoque estadístico

El enfoque básico es formar un promedio ponderado de los 353 CpG de reloj, que luego se transforma en edad de ADNm mediante una función de calibración. La función de calibración revela que el reloj epigenético tiene un ritmo alto hasta la edad adulta, después de lo cual se desacelera hasta un ritmo constante. Utilizando los conjuntos de datos de entrenamiento, Horvath utilizó un modelo de regresión penalizado ( regularización neta elástica ) para hacer una regresión de una versión calibrada de la edad cronológica en 21,369 sondas CpG que estaban presentes en las plataformas Illumina 450K y 27K y tenían menos de 10 valores faltantes. La edad del ADNm se define como edad estimada ("predicha"). El predictor de red elástica seleccionó automáticamente 353 CpG. 193 de los 353 CpG se correlacionan positivamente con la edad, mientras que los 160 CpG restantes se correlacionan negativamente con la edad. El software R y una herramienta basada en web disponible gratuitamente se pueden encontrar en la siguiente página web. [26]

Exactitud

El error medio de la edad estimada es de 3,6 años en un amplio espectro de tejidos y tipos de células, [10] aunque aumenta en personas mayores [24] El reloj epigenético funciona bien en tejidos heterogéneos (por ejemplo, sangre total, células mononucleares de sangre periférica , muestras cerebelosas, corteza occipital, epitelio bucal, colon, tejido adiposo, riñón, hígado, pulmón, saliva, cuello uterino, epidermis, músculo), así como en tipos de células individuales como células T CD4, monocitos CD14, células gliales, neuronas, Células B inmortalizadas, células estromales mesenquimales. [10] Sin embargo, la precisión depende hasta cierto punto de la fuente del ADN.

Comparación con otros relojes biológicos

El reloj epigenético conduce a una predicción de la edad cronológica que tiene un coeficiente de correlación de Pearson de r = 0,96 con la edad cronológica (Figura 2 en [10] ). Por lo tanto, la correlación de edad está cerca de su valor de correlación máximo posible de 1. Otros relojes biológicos se basan en a) la longitud de los telómeros , b) los niveles de expresión de p16INK4a (también conocido como locus INK4a/ARF), [27] yc) mutaciones de microsatélites . [28] La correlación entre la edad cronológica y la longitud de los telómeros es r = −0,51 en mujeres y r = −0,55 en hombres. [29] La correlación entre la edad cronológica y los niveles de expresión de p16INK4a en las células T es r = 0,56. [30]

Aplicaciones del reloj de Horvath

Al contrastar la edad de metilación del ADN (edad estimada) con la edad cronológica, se pueden definir medidas de aceleración de la edad. La aceleración de la edad se puede definir como la diferencia entre la edad de metilación del ADN y la edad cronológica. Alternativamente, se puede definir como el residuo que resulta de la regresión de la edad del ADNm en la edad cronológica. Esta última medida es atractiva porque no se correlaciona con la edad cronológica. Un valor positivo/negativo de la aceleración de la edad epigenética sugiere que el tejido subyacente envejece más rápido o más lento de lo esperado.

Estudios genéticos de la aceleración de la edad epigenética.

La heredabilidad en sentido amplio (definida mediante la fórmula de Falconer ) de la aceleración de la sangre con la edad en sujetos mayores es de alrededor del 40%, pero parece ser mucho mayor en los recién nacidos. [10] De manera similar, se encontró que la aceleración del tejido cerebral (corteza prefrontal) con la edad era del 41% en sujetos mayores. [31] Los estudios de asociación de todo el genoma (GWAS) de aceleración de la edad epigenética en muestras de cerebro post mortem han identificado varios SNP a un nivel de significancia de todo el genoma. [32] [33] Los GWAS de aceleración de la edad en la sangre han identificado varios loci genéticos importantes en todo el genoma, incluido el locus del gen de la transcriptasa inversa de la telomerasa ( TERT ). [34] Las variantes genéticas asociadas con una mayor longitud de los telómeros de los leucocitos en el gen TERT confieren paradójicamente una mayor aceleración de la edad epigenética en la sangre. [34]

Factores de estilo de vida

En general, los factores del estilo de vida sólo tienen asociaciones débiles con la aceleración epigenética de la edad en la sangre. [35] [36] [37] Los estudios transversales de las tasas de envejecimiento epigenético extrínseco en la sangre muestran que el envejecimiento epigenético reducido se correlaciona con la educación superior, una dieta rica en plantas con carnes magras, un consumo moderado de alcohol y actividad física [36] y los riesgos. asociado con el síndrome metabólico . Sin embargo, los estudios sugieren que los niveles elevados de consumo de alcohol están asociados con el envejecimiento acelerado de ciertos relojes epigenéticos. [37]

Obesidad y síndrome metabólico.

El reloj epigenético se utilizó para estudiar la relación entre un índice de masa corporal (IMC) alto y las edades de metilación del ADN de la sangre, el hígado, los músculos y el tejido adiposo humanos. [38] Se pudo observar una correlación significativa (r = 0,42) entre el IMC y la aceleración epigenética de la edad en el hígado. Un tamaño de muestra mucho mayor (n = 4200 muestras de sangre) reveló una correlación débil pero estadísticamente significativa (r = 0,09) entre el IMC y la aceleración intrínseca de la sangre con la edad. [35] El mismo gran estudio encontró que varios biomarcadores del síndrome metabólico (glucosa, insulina, niveles de triglicéridos, proteína C reactiva, relación cintura-cadera ) estaban asociados con la aceleración epigenética de la edad en la sangre. [35] Por el contrario, los niveles altos de colesterol HDL se asociaron con una menor tasa de envejecimiento epigenético de la sangre. [35] Otra investigación sugiere asociaciones muy fuertes entre un mayor índice de masa corporal , relación cintura-cadera y circunferencia de la cintura y relojes epigenéticos acelerados, con evidencia de que la actividad física puede disminuir estos efectos. [36]

El tejido mamario femenino es más viejo de lo esperado

La edad del ADNm es mayor que la edad cronológica en el tejido mamario femenino adyacente al tejido del cáncer de mama. [10] Dado que el tejido normal adyacente a otros tipos de cáncer no muestra un efecto de aceleración de la edad similar, este hallazgo sugiere que el tejido mamario femenino normal envejece más rápido que otras partes del cuerpo. [10] De manera similar, se ha descubierto que las muestras de tejido mamario normal de mujeres sin cáncer son sustancialmente más antiguas que las muestras de sangre recolectadas de las mismas mujeres al mismo tiempo. [39]

Cáncer de mama femenino

En un estudio de tres relojes epigenéticos y el riesgo de cáncer de mama, se descubrió que la edad del ADNm se acelera en muestras de sangre de mujeres libres de cáncer, años antes del diagnóstico. [40]

Tejido canceroso

Los tejidos cancerosos muestran efectos de aceleración de la edad tanto positivos como negativos. Para la mayoría de los tipos de tumores, no se puede observar una relación significativa entre la aceleración de la edad y la morfología del tumor (grado/estadio). [10] [41] En promedio, los tejidos cancerosos con TP53 mutado tienen una aceleración de la edad menor que aquellos sin él. [10] Además, los tejidos cancerosos con alta aceleración de la edad tienden a tener menos mutaciones somáticas que aquellos con baja aceleración de la edad. [10] [41] La aceleración de la edad está altamente relacionada con diversas aberraciones genómicas en los tejidos cancerosos. Las mutaciones somáticas en los receptores de estrógeno o de progesterona se asocian con una edad acelerada del ADN en el cáncer de mama. [10] Las muestras de cáncer colorrectal con una mutación BRAF (V600E) o hipermetilación del promotor del gen de reparación de errores de coincidencia MLH1 se asocian con una mayor aceleración de la edad. [10] La aceleración de la edad en muestras de glioblastoma multiforme está asociada de manera muy significativa con ciertas mutaciones en H3F3A . [10] Un estudio sugiere que la edad epigenética del tejido sanguíneo puede ser un pronóstico de la incidencia del cáncer de pulmón. [42]

Trisomía 21 (síndrome de Down)

El síndrome de Down implica un mayor riesgo de padecer muchas enfermedades crónicas que normalmente se asocian con la edad avanzada. Las manifestaciones clínicas del envejecimiento acelerado sugieren que la trisomía 21 aumenta la edad biológica de los tejidos, pero la evidencia molecular para esta hipótesis ha sido escasa. Según el reloj epigenético, la trisomía 21 aumenta significativamente la edad de la sangre y del tejido cerebral (una media de 6,6 años). [43]

Neuropatología relacionada con la enfermedad de Alzheimer

Se descubrió que la aceleración epigenética de la corteza prefrontal humana por edad se correlaciona con varias mediciones neuropatológicas que desempeñan un papel en la enfermedad de Alzheimer [31]. Además, se encontró que está asociada con una disminución en el funcionamiento cognitivo global y el funcionamiento de la memoria entre personas con Alzheimer. enfermedad. [31] La edad epigenética de la sangre se relaciona con el funcionamiento cognitivo en las personas mayores. [23] En general, estos resultados sugieren fuertemente que el reloj epigenético se presta para medir la edad biológica del cerebro.

El cerebelo envejece lentamente

Ha sido difícil identificar tejidos que parecen evadir el envejecimiento debido a la falta de biomarcadores de edad tisular que permitan contrastar las edades de diferentes tejidos. Una aplicación del reloj epigenético a 30 sitios anatómicos de seis centenarios y sujetos más jóvenes reveló que el cerebelo envejece lentamente: es aproximadamente 15 años más joven de lo esperado en un centenario. [44] Este hallazgo podría explicar por qué el cerebelo exhibe menos características neuropatológicas de las demencias relacionadas con la edad en comparación con otras regiones del cerebro. En sujetos más jóvenes (por ejemplo, menores de 70 años), las regiones y las células del cerebro parecen tener aproximadamente la misma edad. [10] [44] Se han identificado varios SNP y genes que se relacionan con la edad epigenética del cerebelo. [32]

enfermedad de Huntington

Se ha descubierto que la enfermedad de Huntington aumenta las tasas de envejecimiento epigenético de varias regiones del cerebro humano. [45]

Los centenarios envejecen lentamente

La descendencia de semisupercentenarios (sujetos que alcanzaron una edad de 105 a 109 años) tiene una edad epigenética más baja que los controles de la misma edad (diferencia de edad = 5,1 años en sangre) y los centenarios son más jóvenes (8,6 años) de lo esperado según su edad. edad cronológica. [18]

infección por VIH

La infección por el virus de la inmunodeficiencia humana-1 ( VIH ) se asocia con síntomas clínicos de envejecimiento acelerado, como lo demuestra el aumento de la incidencia y la diversidad de enfermedades relacionadas con la edad a edades relativamente jóvenes. Pero ha sido difícil detectar un efecto de envejecimiento acelerado a nivel molecular. Un análisis del reloj epigenético del ADN humano de sujetos VIH+ y controles detectó un efecto significativo de aceleración de la edad en el tejido cerebral (7,4 años) y sanguíneo (5,2 años) debido a la infección por VIH-1. [46] Estos resultados son consistentes con un estudio independiente que también encontró un avance de edad de 5 años en la sangre de pacientes con VIH y un fuerte efecto del locus HLA. [47]

enfermedad de Parkinson

Un estudio a gran escala sugiere que la sangre de los pacientes con Parkinson, en particular su proporción de granulocitos, presenta efectos de envejecimiento acelerado (relativamente débiles). [48]

Trastorno del desarrollo: síndrome X

Los niños con un trastorno muy raro conocido como síndrome X mantienen la fachada de rasgos persistentes parecidos a los de los niños pequeños mientras envejecen desde el nacimiento hasta la edad adulta. Dado que el desarrollo físico de estos niños se retrasa dramáticamente, estos niños parecen ser niños pequeños o, en el mejor de los casos, niños en edad preescolar. Según un análisis del reloj epigenético, el tejido sanguíneo de los casos del síndrome X no es más joven de lo esperado. [49]

La menopausia acelera el envejecimiento epigenético

Los siguientes resultados sugieren fuertemente que la pérdida de hormonas femeninas resultante de la menopausia acelera la tasa de envejecimiento epigenético de la sangre y posiblemente la de otros tejidos. [50] En primer lugar, se ha descubierto que la menopausia precoz está asociada con una mayor aceleración epigenética de la sangre por edad. [50] En segundo lugar, la menopausia quirúrgica (debido a ooforectomía bilateral ) se asocia con una aceleración de la edad epigenética en la sangre y la saliva. En tercer lugar, la terapia hormonal menopáusica , que mitiga la pérdida hormonal, se asocia con una aceleración negativa de la edad de las células bucales (pero no de las células sanguíneas). [50] En cuarto lugar, los marcadores genéticos que están asociados con la menopausia temprana también están asociados con una mayor aceleración de la edad epigenética en la sangre. [50]

Senescencia celular versus envejecimiento epigenético

Un aspecto confuso del envejecimiento biológico es la naturaleza y el papel de las células senescentes. No está claro si los tres tipos principales de senescencia celular, a saber, la senescencia replicativa, la senescencia inducida por oncogenes y la senescencia inducida por daños en el ADN, son descripciones del mismo fenómeno instigado por diferentes fuentes, o si cada uno de ellos es distinto y cómo están asociados. con el envejecimiento epigenético. Se encontró que la inducción de la senescencia replicativa (RS) y la senescencia inducida por oncogenes (OIS) estaban acompañadas por el envejecimiento epigenético de las células primarias, pero la senescencia inducida por daño al ADN no, a pesar de que RS y OIS activan la vía de respuesta al daño del ADN celular. [51] Estos resultados resaltan la independencia de la senescencia celular del envejecimiento epigenético. En concordancia con esto, las células inmortalizadas por la telomerasa continuaron envejeciendo (según el reloj epigenético) sin haber sido tratadas con ningún inductor de senescencia o agentes que dañen el ADN, reafirmando la independencia del proceso de envejecimiento epigenético de los telómeros, la senescencia celular y la vía de respuesta al daño del ADN. Aunque la disociación entre la senescencia y el envejecimiento celular parece a primera vista inconsistente con el hecho de que las células senescentes contribuyen a la manifestación física del envejecimiento del organismo, como lo demostraron Baker et al., donde la eliminación de las células senescentes ralentizó el envejecimiento. [52]

Sin embargo, el análisis del reloj epigenético de la senescencia sugiere que la senescencia celular es un estado al que las células se ven obligadas como resultado de presiones externas como el daño del ADN, la expresión de oncogenes ectópicos y la proliferación exhaustiva de células para reponer las eliminadas por factores externos/ambientales. [51] Estas células senescentes, en cantidades suficientes, probablemente provocarán el deterioro de los tejidos, lo que se interpreta como envejecimiento del organismo. Sin embargo, a nivel celular, el envejecimiento, medido por el reloj epigenético, es distinto de la senescencia. Es un mecanismo intrínseco que existe desde el nacimiento de la célula y continúa. Esto implica que si las presiones externas descritas anteriormente no empujan a las células a la senescencia, aún así continuarían envejeciendo. Esto es consistente con el hecho de que los ratones con telómeros naturalmente largos aún envejecen y eventualmente mueren a pesar de que la longitud de sus telómeros es mucho más larga que el límite crítico, y envejecen prematuramente cuando sus telómeros se acortan a la fuerza, debido a la senescencia replicativa. Por tanto, la senescencia celular es una vía por la que las células salen prematuramente del curso natural del envejecimiento celular. [51]

Efecto del sexo y la raza/etnicidad

Los hombres envejecen más rápido que las mujeres según la aceleración epigenética de la edad en la sangre, el cerebro y la saliva, pero depende de la estructura que se investiga y del estilo de vida. [53] El método del reloj epigenético se aplica a todos los grupos raciales/étnicos examinados en el sentido de que la edad del ADN está altamente correlacionada con la edad cronológica. Pero la etnicidad puede estar asociada con la aceleración de la edad epigenética. [53] Por ejemplo, la sangre de los hispanos y los tsimané envejece más lentamente que la de otras poblaciones, lo que podría explicar la paradoja de la mortalidad hispana . [53]

Efecto rejuvenecedor gracias al trasplante de células madre en sangre.

El trasplante de células madre hematopoyéticas , que trasplanta estas células de un donante joven a un receptor de mayor edad, rejuvenece la edad epigenética de la sangre a la del donante. Sin embargo, la enfermedad de injerto contra huésped se asocia con una mayor edad de metilación del ADN. [54]

progeria

La progeria en adultos, también conocida como síndrome de Werner, se asocia con una aceleración epigenética de la edad en la sangre. [55] Las muestras de fibroblastos de niños con progeria Hutchinson-Gilford exhiben efectos de envejecimiento epigenético acelerado según el reloj epigenético de "piel y sangre", pero no según el reloj pantejido original de Horvath. [56]

Mecanismo biológico detrás del reloj epigenético

Posible explicación 1: sistema de mantenimiento epigenómico

Horvath planteó la hipótesis de que su reloj surge de una huella de metilación dejada por un sistema de mantenimiento epigenómico. [10]

Posible explicación 2: Daños en el ADN no reparados

Los daños endógenos al ADN ocurren con frecuencia, incluyendo alrededor de 50 roturas de ADN de doble cadena por ciclo celular [57] y alrededor de 10,000 daños oxidativos por día (consulte Daño al ADN (de origen natural) ). Durante la reparación de roturas de doble cadena se introducen muchas alteraciones epigenéticas y, en un porcentaje de los casos, las alteraciones epigenéticas permanecen después de que se completa la reparación, incluido el aumento de la metilación de los promotores de la isla CpG. [58] [59] [60] Recientemente se encontraron alteraciones epigenéticas similares, pero generalmente transitorias, durante la reparación de daños oxidativos causados ​​por H 2 O 2 , y se sugirió que ocasionalmente estas alteraciones epigenéticas también pueden permanecer después de la reparación. [61] Estas alteraciones epigenéticas acumuladas pueden contribuir al reloj epigenético. La acumulación de alteraciones epigenéticas puede ser paralela a la acumulación de daños en el ADN no reparados que se propone causan el envejecimiento (ver Teoría del envejecimiento del daño al ADN ). De acuerdo con la acumulación estocástica de daño en el ADN, se ha observado que las alteraciones en la metilación del ADN relacionadas con la edad sufren predominantemente cambios estocásticos a medida que los individuos envejecen. [62] Esta acumulación de variación estocástica ha demostrado una capacidad suficiente para construir relojes que envejecen, lo que respalda aún más la idea de que los cambios epigenéticos pueden ser impulsados ​​por la acumulación gradual de daño estocástico no programado. [63]

Referencias

  1. ^ Berdyshev GD, Korotaev GK, Boiarskikh GV, Vaniushin BF (1967). "[Composición de nucleótidos de ADN y ARN de tejidos somáticos de jorobada y sus cambios durante el desove]". Biokhimia . 32 (5): 988–993. PMID  5628601.
  2. ^ Rakyan VK, Down TA, Maslau S, Andrew T, Yang TP, Beyan H, et al. (Abril de 2010). "La hipermetilación del ADN asociada al envejecimiento humano se produce preferentemente en los dominios de cromatina bivalentes". Investigación del genoma . 20 (4): 434–439. doi :10.1101/gr.103101.109. PMC 2847746 . PMID  20219945. 
  3. ^ Teschendorff AE, Menon U, Gentry-Maharaj A, Ramus SJ, Weisenberger DJ, Shen H, et al. (Abril de 2010). "La metilación del ADN dependiente de la edad de genes que están suprimidos en las células madre es un sello distintivo del cáncer". Investigación del genoma . 20 (4): 440–446. doi :10.1101/gr.103606.109. PMC 2847747 . PMID  20219944. 
  4. ^ Koch CM, Wagner W (octubre de 2011). "Firma de envejecimiento epigenético para determinar la edad en diferentes tejidos". Envejecimiento . 3 (10): 1018–1027. doi :10.18632/envejecimiento.100395. PMC 3229965 . PMID  22067257. 
  5. ^ Horvath S, Zhang Y, Langfelder P, Kahn RS, Boks MP, van Eijk K, et al. (Octubre 2012). "Efectos del envejecimiento sobre los módulos de metilación del ADN en el cerebro y el tejido sanguíneo humanos". Biología del genoma . 13 (10): R97. doi : 10.1186/gb-2012-13-10-r97 . PMC 4053733 . PMID  23034122. 
  6. ^ Bell JT, Tsai PC, Yang TP, Pidsley R, Nisbet J, Glass D, et al. (2012). "Las exploraciones de todo el epigenoma identifican regiones metiladas diferencialmente para la edad y fenotipos relacionados con la edad en una población que envejece saludable". PLOS Genética . 8 (4): e1002629. doi : 10.1371/journal.pgen.1002629 . PMC 3330116 . PMID  22532803. 
  7. ^ "Los científicos descubren un nuevo reloj biológico con potencial para medir la edad". Forbes . 21 de octubre de 2013 . Consultado el 21 de octubre de 2013 .
  8. ^ Bocklandt S, Lin W, Sehl ME, Sánchez FJ, Sinsheimer JS, Horvath S, Vilain E (2011). "Predictor epigenético de la edad". MÁS UNO . 6 (6): e14821. Código Bib : 2011PLoSO...614821B. doi : 10.1371/journal.pone.0014821 . PMC 3120753 . PMID  21731603. 
  9. ^ Hannum G, Guinney J, Zhao L, Zhang L, Hughes G, Sadda S, et al. (Enero 2013). "Los perfiles de metilación de todo el genoma revelan visiones cuantitativas de las tasas de envejecimiento humano". Célula molecular . 49 (2): 359–367. doi :10.1016/j.molcel.2012.10.016. PMC 3780611 . PMID  23177740. 
  10. ^ abcdefghijklmnopq Horvath S (2013). "Edad de metilación del ADN de tejidos y tipos de células humanos". Biología del genoma . 14 (10): R115. doi : 10.1186/gb-2013-14-10-r115 . PMC 4015143 . PMID  24138928. 
  11. ^ "Un científico descubre un reloj interno capaz de medir la edad de la mayoría de los tejidos humanos; el tejido mamario de las mujeres envejece más rápido que el resto del cuerpo". Ciencia diaria. 20 de octubre de 2013 . Consultado el 22 de octubre de 2013 .
  12. ^ "Un nuevo reloj epigenético predice la edad de los tejidos". Bioma. 21 de octubre de 2013. Archivado desde el original el 31 de diciembre de 2013.
  13. ^ Gibbs WW (abril de 2014). "Biomarcadores y envejecimiento: el observador del reloj". Naturaleza . 508 (7495): 168–170. Código Bib :2014Natur.508..168G. doi : 10.1038/508168a . PMID  24717494.
  14. ^ Lu AT, Fei Z, Haghani A, et al. (2023). "Edad de metilación del ADN universal en tejidos de mamíferos [la corrección publicada aparece en Nat Aging. 6 de septiembre de 2023;]". Envejecimiento Nacional . 3 (9): 1144-1166. doi : 10.1038/s43587-023-00462-6 . hdl : 10023/28280 . PMC 10501909 . PMID  37563227. 
  15. ^ abc Chen BH, Marioni RE, Colicino E, Peters MJ, Ward-Caviness CK, Tsai PC y col. (septiembre de 2016). "Medidas de la edad biológica basadas en la metilación del ADN: metanálisis que predice el tiempo hasta la muerte". Envejecimiento . 8 (9): 1844–1865. doi :10.18632/envejecimiento.101020. PMC 5076441 . PMID  27690265. 
  16. ^ ab Marioni RE, Shah S, McRae AF, Chen BH, Colicino E, Harris SE, et al. (Enero de 2015). "La edad de metilación del ADN de la sangre predice la mortalidad por todas las causas en la vejez". Biología del genoma . 16 (1): 25. doi : 10.1186/s13059-015-0584-6 . PMC 4350614 . PMID  25633388. 
  17. ^ Christiansen L, Lenart A, Tan Q, Vaupel JW, Aviv A, McGue M, Christensen K (febrero de 2016). "La edad de metilación del ADN se asocia con la mortalidad en un estudio longitudinal de gemelos danés". Envejecimiento celular . 15 (1): 149-154. doi :10.1111/acel.12421. PMC 4717264 . PMID  26594032. 
  18. ^ ab Horvath S, Pirazzini C, Bacalini MG, Gentilini D, Di Blasio AM, Delledonne M, et al. (Diciembre de 2015). "Disminución de la edad epigenética de las PBMC de los semisupercentenarios italianos y su descendencia". Envejecimiento . 7 (12): 1159-1170. doi :10.18632/envejecimiento.100861. PMC 4712339 . PMID  26678252. 
  19. ^ ab Nelson PG, Promislow DE, Masel J (febrero de 2020). "Los biomarcadores del envejecimiento identificados en estudios transversales tienden a no ser causales". Las revistas de gerontología. Serie A, Ciencias Biológicas y Ciencias Médicas . 75 (3): 466–472. doi :10.1093/gerona/glz174. PMC 7457180 . PMID  31353411. 
  20. ^ Schumacher, Axel (2010). Trygve Tollefsbol, editores, Manual de epigenética: la nueva genética molecular y médica . Elsevier. págs. 405–422. ISBN 978-0123757098.
  21. ^ Schumacher, Axel (21 de agosto de 2017). Trygve Tollefsbol, editores, Manual de epigenética: la nueva genética molecular y médica - 2.ª edición . Elsevier. pag. Cap. 26.ISBN 9780128053881.
  22. ^ Horvath S, Raj K (junio de 2018). "Biomarcadores basados ​​en la metilación del ADN y la teoría del reloj epigenético del envejecimiento". Reseñas de la naturaleza. Genética . 19 (6): 371–384. doi :10.1038/s41576-018-0004-3. PMID  29643443. S2CID  4709691.
  23. ^ ab Marioni RE, Shah S, McRae AF, Ritchie SJ, Muniz-Terrera G, Harris SE, et al. (Agosto de 2015). "El reloj epigenético se correlaciona con la aptitud física y cognitiva en la cohorte de nacimiento de Lothian de 1936". Revista Internacional de Epidemiología . 44 (4): 1388-1396. doi : 10.1093/ije/dyu277. PMC 4588858 . PMID  25617346. 
  24. ^ ab El Khoury LY, Gorrie-Stone T, Smart M, Hughes A, Bao Y, Andrayas A, et al. (Diciembre de 2019). "Subestimación sistemática del reloj epigenético y aceleración de la edad en sujetos mayores". Biología del genoma . 20 (1): 283. doi : 10.1186/s13059-019-1810-4 . PMC 6915902 . PMID  31847916. 
  25. ^ McCartney DL, Min JL, Richmond RC, Lu AT, Sobczyk MK, Davies G, et al. (junio de 2021). "Los estudios de asociación de todo el genoma identifican 137 loci genéticos para biomarcadores de metilación del ADN del envejecimiento". Biología del genoma . 22 (1): 194. doi : 10.1186/s13059-021-02398-9 . PMC 8243879 . PMID  34187551.  El texto se copió de esta fuente, que está disponible bajo una licencia internacional Creative Commons Attribution 4.0.
  26. ^ Calculadora de edad de metilación del ADN
  27. ^ Collado M, Blasco MA, Serrano M (julio de 2007). "Senescencia celular en cáncer y envejecimiento". Celúla . 130 (2): 223–233. doi : 10.1016/j.cell.2007.07.003 . PMID  17662938. S2CID  18689141.
  28. ^ Forster P, Hohoff C, Dunkelmann B, Schürenkamp M, Pfeiffer H, Neuhuber F, Brinkmann B (marzo de 2015). "Elevada tasa de mutación de la línea germinal en padres adolescentes". Actas. Ciencias Biologicas . 282 (1803): 20142898. doi :10.1098/rspb.2014.2898. PMC 4345458 . PMID  25694621. 
  29. ^ Nordfjäll K, Svenson U, Norrback KF, Adolfsson R, Roos G (marzo de 2010). "La comparación a gran escala entre padres e hijos confirma una fuerte influencia paterna en la longitud de los telómeros". Revista europea de genética humana . 18 (3): 385–389. doi :10.1038/ejhg.2009.178. PMC 2987222 . PMID  19826452. 
  30. ^ Wang Y, Zang X, Wang Y, Chen P (2012). "La alta expresión de p16INK4a y la baja expresión de Bmi1 están asociadas con la senescencia celular endotelial en la córnea humana". Visión molecular . 18 : 803–815. PMC 3324359 . PMID  22509111. 
  31. ^ abc Levine ME, Lu AT, Bennett DA, Horvath S (diciembre de 2015). "La edad epigenética de la corteza prefrontal se asocia con placas neuríticas, carga de amiloide y funcionamiento cognitivo relacionado con la enfermedad de Alzheimer". Envejecimiento . 7 (12): 1198-1211. doi :10.18632/envejecimiento.100864. PMC 4712342 . PMID  26684672. 
  32. ^ ab Lu AT, Hannon E, Levine ME, Hao K, Crimmins EM, Lunnon K, et al. (febrero de 2016). "Las variantes genéticas cercanas a MLST8 y DHX57 afectan la edad epigenética del cerebelo". Comunicaciones de la naturaleza . 7 : 10561. Código Bib : 2016NatCo...710561L. doi : 10.1038/ncomms10561. PMC 4740877 . PMID  26830004. 
  33. ^ Lu AT, Hannon E, Levine ME, Crimmins EM, Lunnon K, Mill J, et al. (mayo de 2017). "Arquitectura genética de las tasas de envejecimiento epigenético y neuronal en regiones del cerebro humano". Comunicaciones de la naturaleza . 8 (15353): 15353. Código bibliográfico : 2017NatCo...815353L. doi :10.1038/ncomms15353. PMC 5454371 . PMID  28516910. 
  34. ^ ab Lu AT, Xue L, Salfati EL, Chen BH, Ferrucci L, Levy D, et al. (Enero de 2018). "GWAS de tasas de envejecimiento epigenético en sangre revela un papel fundamental para TERT". Comunicaciones de la naturaleza . 9 (1): 387. Código bibliográfico : 2018NatCo...9..387L. doi :10.1038/s41467-017-02697-5. PMC 5786029 . PMID  29374233. 
  35. ^ abcd Quach A, Levine ME, Tanaka T, Lu AT, Chen BH, Ferrucci L, et al. (febrero de 2017). "Análisis del reloj epigenético de factores de dieta, ejercicio, educación y estilo de vida". Envejecimiento . 9 (2): 419–446. doi :10.18632/envejecimiento.101168. PMC 5361673 . PMID  28198702. 
  36. ^ abc Kresovich JK, Garval EL, Martinez Lopez AM, Xu Z, Niehoff NM, White AJ, et al. (junio de 2021). "Asociaciones de composición corporal y nivel de actividad física con múltiples medidas de aceleración de la edad epigenética". Revista Estadounidense de Epidemiología . 190 (6): 984–993. doi :10.1093/aje/kwaa251. PMC 8168202 . PMID  33693587. 
  37. ^ ab Kresovich JK, Martinez Lopez AM, Garval EL, Xu Z, White AJ, Sandler DP, Taylor JA (noviembre de 2021). "Medidas de edad biológica basadas en el consumo de alcohol y la metilación". Las revistas de gerontología. Serie A, Ciencias Biológicas y Ciencias Médicas . 76 (12): 2107–2111. doi : 10.1093/gerona/glab149 . PMC 8599006 . PMID  34038541. 
  38. ^ Horvath S, Erhart W, Brosch M, Ammerpohl O, von Schönfels W, Ahrens M, et al. (octubre de 2014). "La obesidad acelera el envejecimiento epigenético del hígado humano". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 111 (43): 15538–15543. Código Bib : 2014PNAS..11115538H. doi : 10.1073/pnas.1412759111 . PMC 4217403 . PMID  25313081. 
  39. ^ Sehl ME, Henry JE, Storniolo AM, Ganz PA, Horvath S (julio de 2017). "La edad de metilación del ADN es elevada en el tejido mamario de mujeres sanas". La investigación del cáncer de mama y el tratamiento . 164 (1): 209–219. doi :10.1007/s10549-017-4218-4. PMC 5487725 . PMID  28364215. 
  40. ^ Kresovich JK, Xu Z, O'Brien KM, Weinberg CR , Sandler DP, Taylor JA (octubre de 2019). "Edad biológica basada en la metilación y riesgo de cáncer de mama". Revista del Instituto Nacional del Cáncer . 111 (10): 1051-1058. doi :10.1093/jnci/djz020. PMC 6792078 . PMID  30794318. 
  41. ^ ab Horvath S (mayo de 2015). "Errata sobre: ​​edad de metilación del ADN de tejidos y tipos de células humanos". Biología del genoma . 16 (1): 96. doi : 10.1186/s13059-015-0649-6 . PMC 4427927 . PMID  25968125. 
  42. ^ Levine ME, Hosgood HD, Chen B, Absher D, Assimes T, Horvath S (septiembre de 2015). "La edad de metilación del ADN de la sangre predice la aparición futura de cáncer de pulmón en la iniciativa de salud de la mujer". Envejecimiento . 7 (9): 690–700. doi :10.18632/envejecimiento.100809. PMC 4600626 . PMID  26411804. 
  43. ^ Horvath S, Garagnani P, Bacalini MG, Pirazzini C, Salvioli S, Gentilini D, et al. (junio de 2015). "Envejecimiento epigenético acelerado en el síndrome de Down". Envejecimiento celular . 14 (3): 491–495. doi :10.1111/acel.12325. PMC 4406678 . PMID  25678027. 
  44. ^ ab Horvath S, Mah V, Lu AT, Woo JS, Choi OW, Jasinska AJ y col. (mayo de 2015). "El cerebelo envejece lentamente según el reloj epigenético". Envejecimiento . 7 (5): 294–306. doi :10.18632/envejecimiento.100742. PMC 4468311 . PMID  26000617. 
  45. ^ Horvath S, Langfelder P, Kwak S, Aaronson J, Rosinski J, Vogt TF y col. (Julio de 2016). "La enfermedad de Huntington acelera el envejecimiento epigenético del cerebro humano y altera los niveles de metilación del ADN". Envejecimiento . 8 (7): 1485-1512. doi :10.18632/envejecimiento.101005. PMC 4993344 . PMID  27479945. 
  46. ^ Horvath S, Levine AJ (noviembre de 2015). "La infección por VIH-1 acelera la edad según el reloj epigenético". La revista de enfermedades infecciosas . 212 (10): 1563-1573. doi :10.1093/infdis/jiv277. PMC 4621253 . PMID  25969563. 
  47. ^ Gross AM, Jaeger PA, Kreisberg JF, Licon K, Jepsen KL, Khosroheidari M, et al. (Abril de 2016). "El análisis de todo el metiloma de la infección crónica por VIH revela un aumento de cinco años en la edad biológica y la focalización epigenética de HLA". Célula molecular . 62 (2): 157–168. doi :10.1016/j.molcel.2016.03.019. PMC 4995115 . PMID  27105112. 
  48. ^ Horvath S, Ritz BR (diciembre de 2015). "Aumento de la edad epigenética y del recuento de granulocitos en la sangre de pacientes con enfermedad de Parkinson". Envejecimiento . 7 (12): 1130-1142. doi :10.18632/envejecimiento.100859. PMC 4712337 . PMID  26655927. 
  49. ^ Walker RF, Liu JS, Peters BA, Ritz BR, Wu T, Ophoff RA, Horvath S (mayo de 2015). "Análisis epigenético de la edad de niños que parecen evadir el envejecimiento". Envejecimiento . 7 (5): 334–339. doi :10.18632/envejecimiento.100744. PMC 4468314 . PMID  25991677. 
  50. ^ abcd Levine ME, Lu AT, Chen BH, Hernandez DG, Singleton AB, Ferrucci L, et al. (Agosto de 2016). "La menopausia acelera el envejecimiento biológico". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 113 (33): 9327–9332. doi : 10.1073/pnas.1604558113 . PMC 4995944 . PMID  27457926. 
  51. ^ abc Lowe D, Horvath S, Raj K (febrero de 2016). "Análisis del reloj epigenético de la senescencia y el envejecimiento celular". Oncoobjetivo . 7 (8): 8524–8531. doi : 10.18632/oncotarget.7383. PMC 4890984 . PMID  26885756. 
  52. ^ Baker DJ, Wijshake T, Tchkonia T, LeBrasseur NK, Childs BG, van de Sluis B, et al. (noviembre de 2011). "La eliminación de las células senescentes positivas para p16Ink4a retrasa los trastornos asociados al envejecimiento". Naturaleza . 479 (7372): 232–236. Código Bib :2011Natur.479..232B. doi : 10.1038/naturaleza10600. PMC 3468323 . PMID  22048312. 
  53. ^ abc Horvath S, Gurven M, Levine ME, Trumble BC, Kaplan H, Allayee H, et al. (Agosto de 2016). "Un análisis del reloj epigenético de raza/etnia, sexo y enfermedad coronaria". Biología del genoma . 17 (1): 171. doi : 10.1186/s13059-016-1030-0 . PMC 4980791 . PMID  27511193. 
  54. ^ Stölzel F, Brosch M, Horvath S, Kramer M, Thiede C, von Bonin M, et al. (Agosto de 2017). "Dinámica de la edad epigenética tras el trasplante de células madre hematopoyéticas". Hematológica . 102 (8): e321-e323. doi :10.3324/haematol.2016.160481. PMC 5541887 . PMID  28550187. 
  55. ^ Maierhofer A, Flunkert J, Oshima J, Martin GM, Haaf T, Horvath S (abril de 2017). "Envejecimiento epigenético acelerado en el síndrome de Werner". Envejecimiento . 9 (4): 1143-1152. doi :10.18632/envejecimiento.101217. PMC 5425119 . PMID  28377537. 
  56. ^ Horvath S, Oshima J, Martin GM, Lu AT, Quach A, Cohen H, et al. (julio de 2018). "Reloj epigenético para células de la piel y la sangre aplicado al síndrome de progeria de Hutchinson Gilford y estudios ex vivo". Envejecimiento . 10 (7): 1758-1775. doi : 10.18632/envejecimiento.101508 . PMC 6075434 . PMID  30048243. 
  57. ^ Vilenchik MM, Knudson AG (octubre de 2003). "Roturas de doble cadena del ADN endógeno: producción, fidelidad de reparación e inducción de cáncer". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 100 (22): 12871–12876. Código Bib : 2003PNAS..10012871V. doi : 10.1073/pnas.2135498100 . PMC 240711 . PMID  14566050. 
  58. ^ Cuozzo C, Porcellini A, Angrisano T, Morano A, Lee B, Di Pardo A, et al. (Julio de 2007). "Daño del ADN, reparación dirigida por homología y metilación del ADN". PLOS Genética . 3 (7): e110. doi : 10.1371/journal.pgen.0030110 . PMC 1913100 . PMID  17616978. 
  59. ^ O'Hagan HM, Mohammad HP, Baylin SB (agosto de 2008). "Las roturas de doble cadena pueden iniciar el silenciamiento de genes y el inicio de la metilación del ADN dependiente de SIRT1 en una isla CpG promotora exógena". PLOS Genética . 4 (8): e1000155. doi : 10.1371/journal.pgen.1000155 . PMC 2491723 . PMID  18704159. 
  60. ^ Morano A, Angrisano T, Russo G, Landi R, Pezone A, Bartollino S, et al. (Enero 2014). "Metilación dirigida del ADN mediante reparación dirigida por homología en células de mamíferos. La transcripción reforma la metilación en el gen reparado". Investigación de ácidos nucleicos . 42 (2): 804–821. doi : 10.1093/nar/gkt920. PMC 3902918 . PMID  24137009. 
  61. ^ Ding N, Bonham EM, Hannon BE, Amick TR, Baylin SB, O'Hagan HM (junio de 2016). "Las proteínas reparadoras de desajustes reclutan la ADN metiltransferasa 1 en los sitios de daño oxidativo del ADN". Revista de biología celular molecular . 8 (3): 244–254. doi :10.1093/jmcb/mjv050. PMC 4937888 . PMID  26186941. 
  62. ^ Tarjov, Andrei E.; Lindstrom-Vautrin, Thomas; Zhang, Sirui; Ying, Kejun; Moqri, Mahdi; Zhang, Bohan; Tyshkovskiy, Alejandro; Levy, Orr; Gladyshev, Vadim N. (9 de mayo de 2024). "Naturaleza del envejecimiento epigenético desde una perspectiva unicelular". Envejecimiento de la naturaleza : 1–17. doi :10.1038/s43587-024-00616-0. ISSN  2662-8465.
  63. ^ Meyer, David H.; Schumacher, Björn (9 de mayo de 2024). "Envejecimiento de relojes basados ​​en la acumulación de variación estocástica". Envejecimiento de la naturaleza : 1–15. doi :10.1038/s43587-024-00619-x. ISSN  2662-8465.

Otras lecturas

enlaces externos