La biogerontología es el subcampo de la gerontología que se ocupa del proceso de envejecimiento biológico , sus orígenes evolutivos y los medios potenciales para intervenir en el proceso. El término "biogerontología" fue acuñado por S. Rattan y se empezó a utilizar habitualmente desde el inicio de la revista Biogerontology en 2000. Implica una investigación interdisciplinaria sobre las causas, efectos y mecanismos del envejecimiento biológico. El biogerontólogo Leonard Hayflick ha dicho que la esperanza de vida media natural de un ser humano es de unos 92 años y, si los humanos no inventan nuevos enfoques para tratar el envejecimiento, se quedarán estancados en esta esperanza de vida. [1] James Vaupel ha predicho que la esperanza de vida en los países industrializados alcanzará los 100 años para los niños nacidos después del año 2000. [2] Muchos biogerontólogos encuestados han predicho una esperanza de vida de más de tres siglos para las personas nacidas después del año 2100. [3] Otros científicos, de manera más controvertida, sugieren la posibilidad de una esperanza de vida ilimitada para quienes viven actualmente. Por ejemplo, Aubrey de Gray ofrece el "plazo tentativo" de que, con una financiación adecuada de la investigación para desarrollar intervenciones en el envejecimiento, como estrategias para diseñar una senescencia insignificante , "tenemos una probabilidad del 50/50 de desarrollar tecnología dentro de unos 25 a 30 años". que, bajo suposiciones razonables sobre la tasa de mejoras posteriores en esa tecnología, nos permitirá evitar que la gente muera de envejecimiento a cualquier edad". [4] La idea de este enfoque es utilizar la tecnología actualmente disponible para extender la esperanza de vida de los seres humanos que viven actualmente lo suficiente como para que el progreso tecnológico futuro resuelva cualquier problema restante relacionado con el envejecimiento. A este concepto se le ha denominado velocidad de escape de la longevidad .
La gerontología biomédica , también conocida como gerontología experimental y extensión de la vida, es una subdisciplina de la biogerontología que se esfuerza por retardar, prevenir e incluso revertir el envejecimiento tanto en humanos como en animales.
Los biogerontólogos varían en el grado en que se centran en el estudio del proceso de envejecimiento como un medio para mitigar las enfermedades del envejecimiento o como un método para extender la esperanza de vida. Un campo interdisciplinario relativamente nuevo llamado gerociencia se centra en prevenir las enfermedades del envejecimiento y prolongar la "período de salud" durante el cual un individuo vive sin enfermedades graves. [5] [6] [7] El enfoque de los biogerontólogos es que el envejecimiento es una enfermedad per se y debe tratarse directamente, con el objetivo final de que la probabilidad de muerte individual sea independiente de su edad (si los factores externos se mantienen constantes). . [8] [9] [10] Esto contrasta con la opinión de que la duración máxima de la vida no puede o no debe modificarse.
La biogerontología no debe confundirse con la geriatría , que es un campo de la medicina que estudia el tratamiento de enfermedades existentes en las personas que envejecen, en lugar del tratamiento del envejecimiento en sí.
Existen numerosas teorías sobre el envejecimiento y ninguna ha sido completamente aceptada. En sus extremos, el amplio espectro de teorías del envejecimiento puede clasificarse en teorías programadas (que implican que el envejecimiento sigue un calendario biológico) y teorías del error (que sugieren que el envejecimiento se produce debido al daño acumulativo experimentado por los organismos). [11]
Las teorías estocásticas del envejecimiento son teorías que sugieren que el envejecimiento es causado por pequeños cambios en el cuerpo a lo largo del tiempo y por la incapacidad del cuerpo para restaurar el sistema y reparar los daños sufridos. Las células y los tejidos se lesionan debido a la acumulación de daño con el tiempo, lo que resulta en un funcionamiento disminuido de los órganos. La noción de daño acumulado fue introducida por primera vez en 1882 por el biólogo Dr. August Weismann como la teoría del "desgaste". [12] [13]
Las teorías del desgaste y el envejecimiento comenzaron a introducirse en el siglo XIX. [13] Sugieren que a medida que un individuo envejece, partes del cuerpo, como células y órganos, se desgastan por el uso continuo. El desgaste del cuerpo puede ser atribuible a causas internas o externas que eventualmente conducen a una acumulación de agresiones que sobrepasan la capacidad de reparación. Debido a estas agresiones internas y externas, las células pierden su capacidad de regenerarse, lo que finalmente conduce al agotamiento mecánico y químico. Algunos insultos incluyen sustancias químicas en el aire, la comida o el humo. Otros insultos pueden ser cosas como virus, traumatismos, radicales libres, entrecruzamiento y temperatura corporal alta. [14]
Las teorías de acumulación del envejecimiento sugieren que el envejecimiento es el deterioro corporal que resulta de una acumulación de elementos, ya sea introducidos en el cuerpo desde el medio ambiente o como resultado del metabolismo celular . [14]
La teoría de la acumulación de mutaciones fue propuesta por primera vez por Peter Medawar en 1952 [12] como una explicación evolutiva del envejecimiento biológico y la disminución asociada de la aptitud física que lo acompaña. [15] La teoría explica que, en el caso de que las mutaciones dañinas solo se expresen más adelante en la vida, cuando la reproducción ha cesado y la supervivencia futura es cada vez más improbable, entonces es probable que estas mutaciones se transmitan sin saberlo a las generaciones futuras. [16] En esta situación, la fuerza de la selección natural será débil y, por lo tanto, insuficiente para eliminar consistentemente estas mutaciones. Medawar postuló que con el tiempo estas mutaciones se acumularían debido a la deriva genética y conducirían a la evolución de lo que ahora se conoce como envejecimiento.
Los radicales libres son moléculas reactivas producidas por procesos celulares y ambientales, y pueden dañar los elementos de la célula como la membrana celular y el ADN y causar daños irreversibles. La teoría del envejecimiento de los radicales libres propone que este daño degrada acumulativamente la función biológica de las células e impacta el proceso de envejecimiento. [17] La idea de que los radicales libres son agentes tóxicos fue propuesta por primera vez por Rebeca Gerschman y sus colegas en 1945, [18] pero cobró importancia en 1956, cuando Denham Harman propuso la teoría del envejecimiento de los radicales libres e incluso demostró que las reacciones de los radicales libres Contribuir a la degradación de los sistemas biológicos. [19] El daño oxidativo de muchos tipos se acumula con la edad, como el estrés oxidativo que generan los radicales libres de oxígeno, [20] porque la teoría del envejecimiento de los radicales libres sostiene que el envejecimiento es el resultado del daño generado por las especies reactivas de oxígeno (ROS). [21] Las ROS son moléculas pequeñas, altamente reactivas que contienen oxígeno y que pueden dañar un complejo de componentes celulares como grasas, proteínas o ADN; se generan naturalmente en pequeñas cantidades durante las reacciones metabólicas del cuerpo. Estas afecciones se vuelven más comunes a medida que los humanos envejecen e incluyen enfermedades relacionadas con el envejecimiento, como la demencia, el cáncer y las enfermedades cardíacas. La cantidad de radicales libres en la célula se puede reducir con la ayuda de antioxidantes . Pero existe el problema de que algunos radicales libres son utilizados por el organismo como moléculas de señal, y una reducción general demasiado activa de los radicales libres causa al organismo más daño que bien. Hace algún tiempo [ ¿cuándo? ] La idea de frenar el envejecimiento utilizando antioxidantes era muy popular, pero ahora las altas dosis de antioxidantes se consideran dañinas. En la actualidad [ ¿cuándo? ] algunos científicos intentan inventar métodos de supresión local de radicales libres sólo en determinadas zonas de las células. [22] [23] La eficacia de este enfoque aún no está clara; la investigación está en curso.
El daño al ADN ha sido una de las principales causas de enfermedades relacionadas con el envejecimiento. La estabilidad del genoma está definida por la maquinaria celular de reparación, tolerancia al daño y vías de control que contrarrestan el daño del ADN. Una hipótesis propuesta por el físico Gioacchino Failla en 1958 es que la acumulación de daños en el ADN provoca el envejecimiento. [24] La hipótesis fue desarrollada luego por el físico Leó Szilárd . [25] Esta teoría ha cambiado a lo largo de los años a medida que nuevas investigaciones han descubierto nuevos tipos de mutaciones y daños en el ADN, y varias teorías sobre el envejecimiento sostienen que el daño en el ADN con o sin mutaciones causa el envejecimiento. [26] [27]
El daño al ADN es claramente diferente de la mutación , aunque ambos son tipos de error en el ADN . El daño del ADN es una estructura química anormal del ADN, mientras que una mutación es un cambio en la secuencia de pares de bases estándar. La teoría de que el daño al ADN es la causa principal del envejecimiento se basa, en parte, en evidencia en humanos y ratones de que las deficiencias heredadas en los genes de reparación del ADN a menudo causan un envejecimiento acelerado. [28] [29] [26] También hay evidencia sustancial de que el daño del ADN se acumula con la edad en los tejidos de los mamíferos, como los del cerebro, los músculos, el hígado y los riñones (consulte la teoría del envejecimiento del daño del ADN y el daño del ADN (que ocurre naturalmente). ). Una expectativa de la teoría (que el daño del ADN es la causa principal del envejecimiento) es que entre especies con diferentes esperanzas de vida máximas, la capacidad de reparar el daño del ADN debería correlacionarse con la esperanza de vida. La primera prueba experimental de esta idea fue realizada por Hart y Setlow [30], quienes midieron la capacidad de células de siete especies diferentes de mamíferos para llevar a cabo la reparación del ADN. Descubrieron que la capacidad de reparación por escisión de nucleótidos aumentaba sistemáticamente con la longevidad de las especies. Esta correlación fue sorprendente y estimuló una serie de 11 experimentos adicionales en diferentes laboratorios durante los años siguientes sobre la relación entre la reparación por escisión de nucleótidos y la duración de la vida en especies de mamíferos (revisado por Bernstein y Bernstein [31] ). En general, los hallazgos de estos estudios indicaron una buena correlación entre la capacidad de reparación por escisión de nucleótidos y la esperanza de vida. Un mayor apoyo a la teoría de que el daño al ADN es la causa principal del envejecimiento proviene del estudio de las polimerasas poli ADP ribosa (PARP). Las PARP son enzimas que se activan mediante roturas de cadenas de ADN y desempeñan un papel en la reparación por escisión de bases de ADN. Burkle et al. Revisaron la evidencia de que los PARP, y especialmente los PARP-1, están involucrados en el mantenimiento de la longevidad de los mamíferos. [32] La duración de la vida de 13 especies de mamíferos se correlacionó con la capacidad de poli(ADP ribosil)ación medida en células mononucleares. Además, las líneas celulares linfoblastoides de linfocitos de sangre periférica de humanos mayores de 100 años tenían una capacidad de poli(ADP-ribosil)ación significativamente mayor que las líneas celulares de control de individuos más jóvenes.
La teoría del entrecruzamiento propone que los productos finales de la glicación avanzada (enlaces estables formados por la unión de la glucosa a las proteínas) y otros entrecruzamientos aberrantes que se acumulan en los tejidos envejecidos son la causa del envejecimiento. La reticulación de proteínas desactiva sus funciones biológicas. El endurecimiento del tejido conectivo , las enfermedades renales y el agrandamiento del corazón están relacionados con la reticulación de proteínas. La reticulación del ADN puede inducir errores de replicación , lo que conduce a células deformadas y aumenta el riesgo de cáncer . [12]
Las teorías genéticas del envejecimiento proponen que el envejecimiento está programado dentro de los genes de cada individuo. Según esta teoría, los genes dictan la longevidad celular. La muerte celular programada, o apoptosis , está determinada por un "reloj biológico" a través de información genética en el núcleo de la célula. Los genes responsables de la apoptosis proporcionan una explicación de la muerte celular, pero son menos aplicables a la muerte de un organismo completo. Un aumento de la apoptosis celular puede correlacionarse con el envejecimiento, pero no es una "causa de muerte". Los factores ambientales y las mutaciones genéticas pueden influir en la expresión genética y acelerar el envejecimiento.
Más recientemente se ha explorado la epigenética como un factor contribuyente. El reloj epigenético , que mide de forma relativamente objetiva la edad biológica de las células, es una herramienta útil para probar diferentes enfoques antienvejecimiento. [33] El reloj epigenético más famoso es el reloj de Horvath, pero ahora ya han aparecido análogos más precisos.
Las teorías del desequilibrio general del envejecimiento sugieren que los sistemas corporales, como los sistemas endocrino , nervioso e inmunológico , disminuyen gradualmente y finalmente dejan de funcionar. La tasa de falla varía sistema por sistema. [14]
La teoría inmunológica del envejecimiento sugiere que el sistema inmunológico se debilita a medida que el organismo envejece. Esto hace que el organismo sea incapaz de combatir infecciones y menos capaz de destruir células viejas y neoplásicas . Esto conduce al envejecimiento y eventualmente conducirá a la muerte. Esta teoría del envejecimiento fue desarrollada por Roy Walford en 1969. Según Walford, los procedimientos inmunológicos incorrectos son la causa del proceso de envejecimiento. [17] Walford, quien afirmó que su régimen de salud optimizado le permitiría vivir hasta los 120 años, murió de esclerosis lateral amitrófica a los 79 años.
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