O envelhecimento aumenta o risco de doenças graves, como cancro, doenças cardíacas e demência. Ao longo dos anos, os pesquisadores analisaram essas condições individualmente. Agora, muitos cientistas estão recuando para fazer uma pergunta mais ampla. Poderia retardar o processo de envelhecimento reduzir o risco de várias doenças ao mesmo tempo, em vez de tratá-las uma por uma? Para responder a isso, primeiro eles precisam entender o que causa as mudanças biológicas que acompanham a idade.
Um novo estudo publicado em Ciência oferece uma visão inédita desse processo. Pesquisadores da Universidade Rockefeller criaram o atlas mais detalhado 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 causar seu declínio.
“Nosso objetivo era entender não apenas o que muda com o envelhecimento, mas também 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 determinar o que impulsiona o envelhecimento. Isto abre a porta para intervenções que visam o próprio processo de envelhecimento.”
Uma das descobertas mais surpreendentes foi que muitas alterações relacionadas com a idade ocorrem em sincronia em diferentes órgãos. Os pesquisadores também descobriram que quase metade dessas mudanças diferiam entre homens e mulheres.
Censo celular massivo de 21 órgãos
Para mapear o envelhecimento nesta escala, a equipe de Cao, liderada pela estudante Zia Lu, aperfeiçoou 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 da saúde e função celular.
Os investigadores aplicaram esta técnica a milhões de células individuais retiradas de 21 órgãos de 32 ratos em três idades: um mês (adultos jovens), cinco meses (meia-idade) e 21 meses (idosos).
“O que é notável é que todo este atlas foi criado por um 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 diferentes, incluindo muitos grupos raros que nunca foram totalmente descritos. A equipe então acompanhou como o número dessas células mudava à medida que os ratos progrediam da juventude para a meia-idade e depois para a velhice.
Mudanças celulares precoces e coordenadas
Durante décadas, os cientistas acreditaram que o envelhecimento altera principalmente o funcionamento das células, e não quantas existem. Esta nova análise desafia essa visão. Cerca de um quarto de todos os tipos de células apresentaram alterações significativas no número ao longo do tempo. As populações de certas células musculares e renais diminuíram drasticamente, enquanto as células imunológicas aumentaram significativamente.
“O sistema é muito mais dinâmico do que pensávamos”, diz Cao. “E algumas destas mudanças começam surpreendentemente cedo. Aos cinco meses de idade, a população de algumas células já começou a diminuir. Isto diz-nos que o envelhecimento não é apenas algo que acontece no final da vida; é uma continuação dos actuais processos de desenvolvimento.’
Igualmente surpreendente foi o quão sincronizadas foram estas mudanças. Estados celulares semelhantes surgiram e diminuíram juntos em diferentes órgãos. Este padrão sugere que sinais comuns, talvez factores que circulam no sangue, ajudam a coordenar o envelhecimento em todo o corpo.
O estudo também encontrou diferenças pronunciadas entre homens e mulheres. Cerca de 40 por cento das mudanças associadas ao envelhecimento diferiram significativamente por sexo. Por exemplo, as mulheres mostraram uma ativação imunológica significativamente maior à medida que envelheciam.
“É possível que isto explique a maior prevalência de doenças autoimunes nas mulheres”, sugere Cao.
Pontos críticos genéticos e tratamentos futuros para o envelhecimento
Além de contar as mudanças na população de células, os pesquisadores observaram como os trechos de DNA disponíveis nessas células mudaram ao longo do tempo. Dos 1,3 milhão de regiões genômicas analisadas, cerca de 300 mil apresentaram alterações significativas associadas ao envelhecimento. Cerca de 1.000 destas alterações apareceram em diferentes tipos de células, apoiando a ideia de que programas biológicos comuns impulsionam o envelhecimento em todo o corpo. Muitas dessas regiões compartilhadas têm sido associadas 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 precisamos de estudar se quisermos compreender o que impulsiona 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 sugere que os medicamentos concebidos para corrigir estas citocinas poderiam potencialmente retardar os processos coordenados de envelhecimento em diferentes órgãos.
“É realmente um ponto de partida”, diz 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 no próximo passo.”
O Atlas do Envelhecimento completo está disponível ao público em epiage.net.
