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Dr. Fernando D. Saraví El humano es uno de los seres con mayor longevidad y el más longevo entre los mamíferos. La extensión teórica de la vida de una especie puede calcularse conociendo la longitud de los telómeros, cuánto se acortan en cada división celular y el número de divisiones que deberán sobrellevar las células de rápido recambio (epitelios y sistema hemopoyético). La extensión máxima. de la vida humana según este cálculo es de aprox. 120 años (ver Génesis 6:3). La probabilidad de fallecer es alta en los primeros 5 años de vida, se mantiene baja hasta los 60 años (excepto un pequeño aumento en la adolescencia, mayormente por causas externas) y luego crece hasta aprox. los 85 años (Fig. 1). Durante el siglo XX, se prolongó la expectativa de vida (los años que puede esperar vivir un sujeto al nacer). Esto se debió en gran medida a la reducción en la mortalidad infantil, particularmente en la primera mitad del siglo, gracias a mejoras en los sistemas sanitarios, la alimentación y la administración de vacunas. En la segunda mitad del siglo se redujo la mortalidad de los mayores de 70 años aprox. a la mitad. Adicionalmente, la aparición de diversos métodos contraceptivos redujo las tasas de natalidad. Esto llevó a que la población añosa constituya una proporción mayor de la población total. Clásicamente la distribución etaria de una población formaba una pirámide, pero en algunos países ya se parece más a un rombo, con cada vez menos niños y cada vez más ancianos (Fig. 2). Esta tendencia es mundial. En el año 2000 la población mundial de mayores de 60 años se estimaba en aprox. 600 millones. Se calcula que para el año 2050 será de 2 000 millones, Fisiología del envejecimiento Fig. 1: Sobrevida de las mujeres suecas nacidas en 1900. De Christensen K y col. Nat Rev Genet 7: 436-448, 2006. Fig. 2: Envejecimiento demográfico evidente en las pirámides de población de España de 1950 y de 2005. De upload.wikimedia.org Posgrado-00 Sello Envejecimiento Dr. Fernando D. Saraví 2 superando por primera vez en la historia la población de menores de 14 años. Este envejecimiento demográfico supone un gran desafío para los sistemas de salud, ya que es el segmento de la población que requiere más servicios, procedimientos e insumos. FACTORES DE LA LONGEVIDAD La extensión de la vida es una variable influenciada por múltiples factores. Reconocer estos factores en el hombre es difícil, porque el Homo sapiens es una especie de longevidad excepcional, relativamente poco fértil y con un ciclo reproductivo largo. Desde luego, se realizan estudios en animales de laboratorio, como el gusano Caenorhabditis elegans, la mosca Drosophila melanogaster y diversos roedores. No obstante, las diferencias fisiológicas entre estos animales de vida corta, alta fertilidad y ciclo reproductivo breve implican que es probable que los factores determinantes de la longevidad en ellos sean diferentes que en los humanos. Por otra parte, los estudios más promisorios en humanos involucran un seguimiento que se extenderá por décadas. Factores genéticos La influencia de la herencia es obvia en el hecho de que cada especie tiene una extensión de su vida que le es característica. No obstante, cuando se analiza una especie determinada, como la humana, es difícil determinar exactamente qué genes están involucrados en la longevidad. Al parecer, la herencia explica sólo aprox. 25 % de la variabilidad en la duración de la vida humana. Se ha observado una asociación negativa entre el potencial reproductivo y la longevidad. A pesar de numerosos estudios y muchos genes candidatos, hasta la fecha solamente se ha demostrado una asociación entre la longevidad y ciertos polimorfismos del gen de la apolipoproteína E. Por otra parte, existe un claro dimorfismo sexual relacionado con la longevidad. La mortalidad masculina supera a la femenina a todas las edades. Las mujeres viven, en promedio, 7 años más que los varones. Aunque se desconoce la causa precisa, una razón puede ser que las mujeres tienen dos cromosomas X, uno de los cuales se inactiva al azar. Si existe un defecto en un cromosoma X, el hombre resulta más perjudicado que la mujer, que en este sentido es un mosaico genético. Además, los cromosomas femeninos tienen telómeros (ver más abajo) con 240 pares de bases más que los varones. Ya que se pierde en promedio 30 pares de bases con cada división celular, esto proporcionaría una ventaja para las mujeres. Factores ambientales El único factor ambiental que demostradamente aumenta la longevidad en diversas especies, incluida la humana, es la deprivación calórica moderada. La restricción de 25 a 30 % en la ingesta típica de calorías prolonga la vida de animales de laboratorio y, según evidencia epidemiológica, también del ser humano. Otros factores ambientales, como agentes carcinógenos y estrés de diversas causas, tienen un efecto adverso sobre la duración de la vida. Factores metabólicos Un factor claramente asociado con la longevidad en un gran número de especies es la masa corporal del adulto. A mayor masa corporal, mayor longevidad (hay excepciones). En la Fig. 3 se muestra esta asociación para algunos mamíferos, pero la relación se ha demostrado hasta ahora para más de 1700 especies de animales. La masa corporal explica casi 60 % de la variabilidad en la duración de la vida. Durante mucho tiempo se postuló que la tasa metabólica de los animales guardaba relación inversa con la duración de su vida. No obstante, cuando la diferencia de tasa metabólica se corrige por la diferencia de masa corporal, esta relación desaparece. Existe evidencia de que el daño oxidativo debido a especies reactivas del oxígeno puede Fig. 3: Relación entre la masa corporal y la sobrevida de algunos mamíferos. Notar que la escala es logarítmica en ambos ejes. Envejecimiento Dr. Fernando D. Saraví 3 Tabla 1: Cambios asociados con el envejecimiento. Aparato, tejido, sistema o función Efectos del envejecimiento Sistema nervioso Discreta atrofia cerebral Disminución en la memoria de corto plazo Alargamiento del tiempo de reacción a estímulos Reducción del tiempo de sueño Visión: Presbicia, menor percepción de colores Audición: Menor percepción de altas frecuencias Gusto y olfato: Menor capacidad perceptiva Termorregulación defectuosa Aparato cardiovascular Aterosclerosis, elevación de la presión arterial Atenuación de los reflejos presores (hipotensión ortostática) Reducción de la función de la bomba cardíaca y de la frecuencia cardíaca máxima Aparato respiratorio Pérdida de elasticidad y capacidad pulmonar; reducción de la ventilación máxima y de los valores de pruebas espirométricas. Aparato digestivo Pérdida de piezas dentarias Reducción en la capacidad de digestión y absorción Tránsito intestinal lento, tendencia a la constipación Riñón y vías urinarias Reducción en la masa renal, el flujo sanguíneo renal y la filtración glomerular. Menor capacidad para eliminar fármacos Menor capacidad de la vejiga y evacuación incompleta (agravada por la hiperplasia prostática en el varón). Frecuente incontinencia en la mujer. Sistema endocrino Mala tolerancia al estrés (eje hipotálamo-hipofisiario-adrenal) Reducción de la producción de somatotropina, IGF-1 y dehidro- epiandrosterona. Aparato locomotor Tendencia a la osteoporosis Cambios degenerativos en las articulaciones (artrosis) Pérdida de fuerza y masa muscular (sarcopenia) Sangre e inmunidad Menor producción de eritrocitos, leucocitos y plaquetas Mayor susceptibilidad a las infecciones, depresión de la respuesta febril Mayor tendencia a trastornos autoinmunes Composición corporal y metabolismo Pérdida de masa magra (músculo) y hueso (osteoporosis) que tiende a reducir la masa corporal total después de los 55 años. Tendencia a acumulación central de grasa (más en el abdomen, menosen los miembros) Reducción en la capacidad de metabolizar carbohidratos con hiperinsulinismo y resistencia a la insulina Piel y faneras Aparición de manchas y arrugas, sequedad de la piel Encanecimiento, afinamiento del cabello, calvicie Agrandamiento de orejas y nariz, emaciación de las mejillas Engrosamiento de las uñas Aparato reproductivo Cese de la función reproductiva en la mujer con la menopausia Involución de los órganos reproductores y mamas Reducción gradual de la capacidad reproductiva del varón, con frecuencia creciente de disfunción sexual e impotencia División celular Pérdida o disfunción de células troncales que reduce la capacidad regenerativa y los procesos de cicatrización. Acumulación de mutaciones somáticas que predisponen a hiperplasias y a neoplasias (la edad es el principal factor de riesgo para desarrollar cáncer). Envejecimiento Dr. Fernando D. Saraví 4 relacionarse con el envejecimiento. Los organismos seniles poseen menor capacidad de defensa antioxidante. El estrés oxidativo produce daño en los ácidos nucleicos pero también en las mitocondrias. El daño mitocondrial, a su vez, puede causar resistencia a la insulina, sarcopenia (pérdida de masa muscular) e intolerancia al ejercicio. Sin embargo, los intentos de mejorar las defensas antioxidantes mediante la administración de sustancias como las vitaminas C y E han tenido resultados desalentadores. Por otra parte, la actividad física regular reduce el impacto del envejecimiento sobre diversos órganos y sistemas, particularmente el aparato cardiovascular, el sistema nervioso y el metabolismo. CAMBIOS FISIOLÓGICOS El envejecimiento causa una declinación de virtualmente todas las variables fisiológicas (Tabla 1). Una excepción importante es la función hepática, que se conserva hasta edades avanzadas. Actualmente se considera ancianos a las personas mayores de 65 años. Si bien todas las funciones declinan, no necesariamente lo hacen con el mismo ritmo en el conjunto de la población, y ni siquiera en un individuo dado. Algunos ejemplos de la declinación de la función son la reducción de la frecuencia cardíaca máxima, que declina casi linealmente con la edad (Fig. 4), la reducción en el volumen espiratorio forzado que muestra una declinación no lineal y más gradual (Fig. 5) y es muy diferente en no fumadores que en fumadores, y la reducción en la filtración glomerular (Fig. 6) que se reduce lentamente entre los 20 y 50 años, y luego a una tasa mayor. La declinación en las funciones vitales torna al anciano más vulnerable a diversas agresiones, como traumatismos e infecciones. Como los diversos sistemas tienen escasa reserva funcional (están funcionando próximos al límite de su capacidad), frente a una agresión que compromete inicialmente un sistema (como una bronconeumonía) se precipita, como un “efecto dominó”, una falla multiorgánica. A pesar de la reducción en la capacidad funcional, las personas con envejecimiento normal pueden disfrutar de una buena calidad de vida. Además de la longevidad, actualmente existe interés en prolongar el tiempo durante la cual la persona está libre de enfermedades asociadas con la vejez. La mayor parte de los ancianos muere por enfermedad antes de los 80 años. En aquéllos que superan los 80 u 85 años, se observa un fenómeno llamado “envejecimiento exitoso”, ya que estas personas son muy saludables y con frecuencia mueren “de viejos” sin ninguna enfermedad ostensible. CÉLULAS TRONCALES Y ENVEJECIMIENTO Un factor biológico de envejecimiento es la pérdida de la capacidad reproductiva de las células troncales. Estas células tienen una doble Fig. 4: Reducción de la frecuencia cardíaca máxima con la edad. Fig. 5: Reducción de la función respiratoria con la edad en fumadores y no fumadores. Envejecimiento Dr. Fernando D. Saraví 5 función: mantener su propia población y generar progenitores de diversos tipos celulares. Con el envejecimiento, las células troncales pierden sus capacidades. Las células troncales envejecidas pueden tener diferentes destinos. Ciertas mutaciones o cambios epigenéticos, que afecten a protooncogenes como la kinasa Ras o al gen oncosupresor p53, promueven la transformación maligna de las células (Fig. 7, arriba). Las pérdidas totales o parciales de material genético pueden tornarlas disfuncionales y causar la insuficiencia del órgano o tejido (Fig. 7, abajo). En presencia de un sistema de p53 funcionante, la respuesta al daño genómico irreparable es la apoptosis o la senescencia Fig. 6: Reducción de la filtración glomerular con la edad en varones y mujeres. Fig. 7: Destinos de células troncales dañadas. SASP, fenotipo secretor asociado a senescencia. De Sharpless NE, DePinho RA. Nat Rev Mol Cell Biol 8: 703-713, 2007. Envejecimiento Dr. Fernando D. Saraví 6 celular (Fig. 7, centro). En esta última la célula continúa viva pero pierde su capacidad de dividirse. Un importante mecanismo de senescencia celular es el progresivo acortamiento de los telómeros. Los telómeros son secuencias repetitivas TTAGGG que se encuentran en los extremos de los cromosomas de las células eucariotas, que terminan en una hebra simple rica en G. Los telómeros están protegidos por un complejo de proteínas llamado shelterina. En el desarrollo temprano y en células troncales jóvenes, la longitud de los telómeros es mantenida en 8 a 12 kilobases por un complejo enzimático ribonucleoproteico llamado telomerasa. En etapas posteriores de la vida los telómeros se acortan progresivamente con cada división celular. Cuando el acortamiento llega a ser de 2 a 4 kilobases, se produce una respuesta celular análoga a la provocada por el daño al ADN, que inicia un programa de apoptosis o senescencia celular. ENVEJECIMIENTO Y CÁNCER Para la enorme mayoría de las neoplasias, la probabilidad de su desarrollo aumenta con la edad. La edad es, por tanto, el primer factor de riesgo de contraer cáncer (Fig. 8). El cáncer es frecuente en el ser humano añoso, pero sorprendentemente, la probabilidad de desarrollar cáncer a lo largo de la vida es de aprox. 30 % para el hombre, al igual que para el ratón, que vive 30 veces menos. Tanto el ratón como el hombre provienen de un huevo o zigoto, pero el ser humano experimenta muchas más divisiones celulares durante el desarrollo, que explican en gran medida la diferencia entre la masa de un humano adulto (70 kg) y un ratón (50 g). Esto significa que el ser humano tiene más divisiones celulares y más tiempo para desarrollar cáncer. Presumiblemente el humano tiene mejores mecanismos de control de calidad del ADN y del ciclo celular. Pero además hay una diferencia notable. Los roedores continúan creciendo durante toda su vida, mientras que el crecimiento humano se detiene en la tercera década. Esto reduce la frecuencia de mutaciones somáticas y el riesgo de cáncer. De todas maneras, existe un vínculo entre la senescencia celular y el cáncer, pues en aquélla se induce el llamado fenotipo secretor asociado a la senescencia (SASP). Las células con SASP secretan citokinas proinflamatorias y factores angiogénicos que facilitan la transformación maligna, y pueden dejar de expresar antígenos del complejo mayor de histocompatibilidad, lo cual evita que sean identificadas Fig. 8: Edad y riesgo de cáncer. El ejemplo es del Reino Unido, 2004. De info.cancerresearchuk.org Fig. 9: Relación entre envejecimiento y tumorigénesis. De Finkel T y col. Nature 448: 767-774, 2007. Envejecimiento Dr. Fernando D. Saraví 7 y eliminadas por el sistema inmune (Fig. 9). Se requieren de 4 a 6 mutaciones o cambios epigenéticos equivalentes para que una línea celular se torne maligna. Dos cambios fundamentales son la disfunción del sistema de p53 (que permite evadir la apoptosis y la senescencia replicativa) y la reactivación de la telomerasa, que hace posibleque las células transformadas se multipliquen indefinidamente. De hecho, todas las líneas celulares humanas llamadas “inmortales” porque pueden atravesar un número indefinido de divisiones, provienen de tumores malignos (por ej., células HeLa de un carcinoma de cérvix y células HT29 de un tumor de colon). FUNCIÓN REPRODUCTIVA En este aspecto existe también una diferencia entre ambos sexos. En la mujer el número de folículos capaces de responder a las gonadotropinas declina con la edad. Gradualmente declina la concentración media de estradiol plasmático y aumenta la de gonadotropinas (Fig. 10). Existe un punto definido en el cual cesa la función ovárica, lo cual es marcado por la última menstruación o menopausia. Antes de la menopausia los ciclos suelen tornarse irregulares. El período que sigue a la menopausia se llama climaterio. En esta etapa, el estradiol es muy bajo, las gonadotropinas son altas y se invierte la relación normal entre LH y FSH (mayor de 1 antes de la menopausia, menor de 1 durante el climaterio). El climaterio puede ser virtualmente asintomático en algunas mujeres. En la mayoría, sin embargo, cursa con uno o más de los siguientes síntomas y signos: • Sofocos (“calurones”) • Sudores nocturnos • Insomnio • Labilidad emocional • Sequedad vaginal • Falta de concentración • Riesgo de osteoporosis • Aumento de grasa • Reducción de masa magra • Aumento del riesgo cardiovascular En el climaterio hay una involución de los órganos y tejidos dependientes de estrógenos. En algunos casos esto causa vaginitis atrófica, mayor frecuencia de infecciones urinarias bajas, incontinencia urinaria y prolapsos del útero y la vagina. Hay involución del tejido mamario que afecta a las glándulas y el estroma. La piel tiende a hacerse más delgada y seca, y se reduce en la dermis el contenido de colágeno tipo III, con pérdida de la elasticidad. En el varón existe una pérdida de la capacidad de los testículos para producir testosterona (Fig. 11). Con la edad, aumenta la prevalencia de impotencia y disfunción eréctil, incluso en varones por lo demás saludables. No obstante, la reducción plasmática en la testosterona es gradual a lo largo de muchos años y la espermatogénesis puede continuar hasta edades avanzadas. No se ha demostrado un genuino climaterio masculino (mal llamado “andropausia”). Fig. 10: Declinación del estradiol y aumentos de LH y FSH con la edad en la mujer. Fig. 10: Declinación de la testos- terona con la edad en el varón.
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