Como o corpo realmente envelhece: 7 milhões de células mapeadas em 21 órgãos

Um novo estudo publicado em Ciência oferece uma visão sem precedentes desse processo. Pesquisadores da Universidade Rockefeller construíram o atlas mais detalhado até agora sobre como o envelhecimento afeta milhares de subtipos de células em 21 tecidos de mamíferos. Ao examinar quase 7 milhões de células individuais de ratos em três idades diferentes, a equipe identificou quais células são mais vulneráveis ​​ao longo do tempo e quais fatores podem estar impulsionando o seu declínio.

“Nosso objetivo era entender não apenas o que muda com o envelhecimento, mas por quê”, diz Junyue Cao, que dirige o Laboratório de Genômica de Célula Única e Dinâmica Populacional. “Ao mapear as alterações celulares e moleculares, podemos identificar o que impulsiona o envelhecimento. Isso abre a porta para intervenções que visam o próprio processo de envelhecimento.”

Uma das descobertas mais surpreendentes foi que muitas mudanças relacionadas à idade acontecem em sincronia em vários órgãos. Os pesquisadores também descobriram que quase metade dessas mudanças difere entre homens e mulheres.

Um enorme censo celular em 21 órgãos

Para mapear o envelhecimento nesta escala, a equipe de Cao, liderada pelo estudante de graduação Ziyu Lu, refinou um método conhecido como 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 estado e função de uma célula.

Os investigadores aplicaram esta técnica a milhões de células individuais retiradas de 21 órgãos de 32 ratos em três idades: um mês (adulto jovem), cinco meses (meia-idade) e 21 meses (idosos).

“O que é notável é que todo este atlas foi gerado por um único estudante de pós-graduação”, diz Cao. “A maioria dos grandes atlas como este requerem grandes consórcios com dezenas de laboratórios, mas o nosso método é muito mais eficiente do que outras abordagens.”

No total, o laboratório identificou mais de 1.800 subtipos celulares distintos, incluindo muitos grupos raros que nunca haviam sido totalmente descritos. A equipe então acompanhou como o número dessas células mudava à medida que os ratos passavam da idade adulta jovem para a meia-idade e depois para a velhice.

Mudanças celulares precoces e coordenadas

Durante décadas, os cientistas acreditaram que o envelhecimento alterava principalmente o funcionamento das células, e não a quantidade de cada tipo existente. Esta nova análise desafia essa visão. Cerca de um quarto de todos os tipos de células apresentaram mudanças significativas na abundância ao longo do tempo. Certas populações de células musculares e renais diminuíram acentuadamente, enquanto as células imunológicas se expandiram consideravelmente.

“O sistema é muito mais dinâmico do que pensávamos”, diz Cao. “E algumas destas mudanças começam surpreendentemente cedo. Aos cinco meses de idade, algumas populações de células já tinham começado a diminuir. Isto diz-nos que o envelhecimento não é apenas algo que acontece tarde na vida; é uma continuação de processos de desenvolvimento em curso.”

Igualmente surpreendente foi a forma como estas mudanças foram sincronizadas. Estados celulares semelhantes aumentaram e diminuíram juntos em diferentes órgãos. Este padrão sugere que sinais partilhados, possivelmente factores que circulam na corrente sanguínea, ajudam a coordenar o envelhecimento em todo o corpo.

O estudo também revelou diferenças pronunciadas entre homens e mulheres. Aproximadamente 40% das alterações associadas ao envelhecimento variaram significativamente de acordo com o sexo. Por exemplo, as mulheres mostraram uma ativação imunológica muito mais ampla à medida que envelheciam.

“É possível que isto explique a maior prevalência de doenças autoimunes nas mulheres”, especula Cao.

Pontos críticos genéticos e futuras terapias antienvelhecimento

Além de contar como as populações de células mudaram, os pesquisadores examinaram como as regiões acessíveis do DNA mudaram dentro dessas células ao longo do tempo. Dos 1,3 milhão de regiões genômicas analisadas, cerca de 300 mil apresentaram alterações significativas relacionadas ao envelhecimento. Cerca de 1.000 dessas alterações apareceram em muitos tipos de células diferentes, reforçando a ideia de que programas biológicos comuns impulsionam o envelhecimento em todo o corpo. Muitas dessas regiões compartilhadas estavam ligadas à função imunológica, inflamação ou manutenção de células-tronco.

“Isto desafia a ideia de que o envelhecimento é apenas uma deterioração genómica aleatória”, diz Cao. “Em vez disso, vemos pontos críticos regulatórios específicos que são particularmente vulneráveis, e estas são precisamente as regiões que deveríamos estudar se quisermos compreender o que impulsiona o processo de envelhecimento”.

Quando a equipe comparou suas descobertas com pesquisas anteriores, descobriu que moléculas de sinalização imunológica chamadas citocinas podem desencadear muitas das mesmas alterações celulares observadas durante o envelhecimento. Cao sugere que os medicamentos concebidos para ajustar estas citocinas poderiam potencialmente retardar os processos coordenados de envelhecimento em vários órgãos.

“Este é realmente um ponto de partida”, diz Cao. “Identificamos os tipos de células vulneráveis ​​e os pontos críticos moleculares. Agora a questão é se podemos desenvolver intervenções que visem esses processos específicos de envelhecimento. Nosso laboratório já está trabalhando no próximo passo.”

O atlas completo sobre envelhecimento está disponível ao público em epiage.net.