envejecimiento c - eVirtual UASLP

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ
FACULTAD DE ENFERMERÍA
LICENCIATURA EN ENFERMERIA
METODOLOGÍA PARA EL TRABAJO CIENTIFICO
MONOGRAFIA
EL ENVEJECIMIENTO CEREBRAL
LIC. MÓNICA TERÁN
ELABORADO POR:
MÓNICA FÁTIMA ROSAS REVELES
lll SEMESTRE “D”
25 DE NOVIEMBRE DEL 2009
1
ÍNDICE
Introducción………………………………………………………………………………….. 3
Envejecimiento cerebral…………………………………………………………………. 4
Conclusiones……………………………………………………………………………………10
Bibliografía…………………………………………………………………………………….. 11
2
INTRODUCCION
Las células y organismo s vivos tienden a mantener un alto grado de orden interno,
que se manifiesta por su estructura y compartimentalizacion de los procesos
metabólicos. En términos termodinámicos, esta situación supone una reducción de la
tendencia al desorden molecular (entropía), que se compensa por la generación y
emisión hacia el medio externo de calor procedente de las reacciones químicas dentro
de la célula. El hecho del envejecimiento y la muerte de los organismos celulares y
pluricelulares necesariamente implican que este sistema físico (formado por uno o
varios organismos a cualquier escala y su entorno) no está en equilibrio y que todos los
seres vivos tienden a aumentar progresivamente su entropía, es decir su grado de
desorden molecular. Esto se manifiesta por un deterioro progresivo de sus procesos
bioquímicos, que desemboca en la muerte (grado máximo de desorden molecular).
Se calcula que en nuestro país existen, al menos, 200. 00 personas que padecen
envejecimiento cerebral. Y hasta ahora, los esfuerzos de las administraciones en
general no han encontrado una solución al problema que causa esta frecuente y
terrible enfermedad.
Existen teorías para explicar el origen y la naturaleza de del envejecimiento, pero las
más aceptadas es la de las mitocondrias que las colocan en el centro del problema y
sugiere que a alteración de estos organoides celulares y sus consecuencias en la
producción de energía dentro de la célula pueden explicar el deterioro metabólico con
el paso del tiempo. Otra teoría aceptada es la de los radicales libres como los agentes
causales de este proceso y sus manifestaciones. Los radicales libres u oxiradicales son
subproductos de la actividad metabólica celular que tiene tanto una función fisiológica
como tóxica para la célula.
Los cambios bioquímicos relacionados con el envejecimiento están determinados por
una compleja red de enzimas y sistemas metabólicos celulares, y todos ellos están
relacionados con la actividad de numerosos genes y, también, con factores externos,
relacionados con los hábitos dietéticos y los etilos de vida.
Por otro lado, el proceso del envejecimiento no puede detenerse, como no puede
detenerse el tiempo. Como consecuencia de ello, las actuaciones terapéuticas solo
pueden aspirar a paliar el problema de forma transitoria y proporcionar una mejor
calidad de vida durante el mayor tiempo posible.
Por lo que el objetivo primordial de este trabajo es buscar algunas de las teorías más
aceptadas sobre el envejecimiento cerebral para de alguna manera poder prevenir los
factores que pueden acelerar este proceso o las enfermedades asociadas a el y
conseguir una mayor calidad de vida de estos individuos.
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ENVEJECIMIENTO CELULAR
¿Qué pasa a nivel celular mientras el cerebro envejece?
el envejecimiento es un proceso de deterioro anatómico y declive funcional inherente
al proceso vital, que tiene que ver con el paso del tiempo y que termina con la muerte.
El envejecimiento puede definirse como el proceso degenerativo multiorgánico de
naturaleza multifactorial, que antecede a la muerte.
Una de las teorías del envejecimiento es la de radicales libres como los agentes
causales de este proceso y sus manifestaciones. Los radicales libres u oxirradicales son
subproductos de actividad metabólica celular que tiene tanto una función fisiológica
como toxica para la célula. La toxicidad de éstos depende de su cantidad y de la
eficacia de los mecanismos celulares de defensa antioxidante. Este teoría supone un
desequilibrio inherente al sistema, por el que la producción de radicales libres supera a
los mecanismos de defensa antioxidante.
Fundamentos moleculares.
La idea más aceptada y que goza de mayor soporte experimental señala a los radicales
libres como los principales agentes causantes de esos errores moleculares.
Los radicales libres o, más correctamente, las especies reactivas del oxigeno (EROs) son
moléculas de O2 (reducción) se acompaña de la pérdida de un electrón desparejado.
De esta manera la captación de un electrón por la molécula donadora (oxidación). El
O2 es un oxirradical por que tiene dos electrones desparejados; es decir, en distintos
orbitales. Por esta razón el O2 presenta una marcada tendencia a captar electrones de
otras moléculas próximas de formar secuencial, produciendo una serie de moléculas
intermedias de alto poder reactivo. La captación de electrones pasa por la formación
de radical superóxido, que tiende a formar un producto más estable, el peróxido de
hidrógeno y agua. Bajo la acción de metales de transición, como el Fe2 + , el peróxido
de hidrógeno se descompone en un radical hidroxilo y agua. El radicar hidroxilo puede
derivar también de la reacción de Habert-Weiss, en la que los radicales superóxidos
reaccionan con el peróxido de hidrógeno en presencia de Fe. El radical supeóxido
puede captar un protón (+H)y formar el radical perhidróxilo (OOH), de gran poder
reactivo.
La actividad celular durante la vida de cualquier individuo de cualquier especie
produce una fuga continua de EROs. La cantidad producida de estas especies químicas
reactivas y el grado de daño molecular que ellas producen depende de dos factores: el
índice metabólico y la eficacia de los mecanismos de defensa y compensaciones
celulares. Conforme avanza la edad la filtración lenta, pero continúa, de radicales
libres acaba desequilibrando el sistema, y se produce un daño progresivo de distintas
moléculas biológicas: ADN nuclear y mitocondrial, lípidos de membrana, proteínas
estructurales y enzimas.
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El ADN expuesto a EROs puede sufrir modificaciones de sus bases púricas o
pirimidínicas, roturas de la cadena y uniones covalentes a proteínas. Todo ello puede
producir mutaciones y alteraciones de los mecanismos reguladores de la transcripción.
Los efectos de la acumulación de EROs sobre las proteínas son de dos tipos: la
oxidación directa de las cadenas laterales de los aminoácidos, sobre todo arginina,
prolina, lisina, histidina, cisteína y tirosina. La oxidación de estos aminoácidos se
producen de forma selectiva en cada proteína generalmente cerca de los lugares
catalíticos por que contienen metales divalentes, y pueden detectarse mediante el
análisis de grupos carbonilos y pérdida de grupos sulfhidrilo y la formación de
productos terminales de la glicosilación. Se trata de cadenas glicídicas modificadas por
fenómenos de oxidación, que tienden a formar pentosas cíclicas, que se unen
covalentemente a las cadenas glicooxidadas de otras proteínas homólogas.se calcula
que en condiciones normales un 10% de de las proteínas celulares posee alguno de
estos cambios. Ambos tipos de modificaciones producen barios fenómenos:
-
-
Perdida o disminución de la función biológica de la proteína, al alterar la
estructura de los sitios catalíticos o de una unión de muchas enzimas y
proteínas estructurales.
Aumento de catabolismo
Agregación en si con otras proteínas
Esta situación es mas frecuente cuando se oxídan los aminoácidos cisteína, que forman
puentes disolfuro entre proteínas, y la tirosina, que pueden formar uniones
ditirosínicas (…). Los lípidos estructurales de las células se oxidan por la acción de los
radicales perhidroxilo, estos últimos con la participación del Fe. Las cadenas de ácidos
grasos oxidadas (lipoperóxidos), son en si mismas moléculas muy reactivas; poseen
radicales peroxilo (ROO), que alteran la composición de las membranas celulares, y por
lo tanto, sus características funcionales, como la permeabilidad, que mantiene el
medio intracelular, la fluidez, que permite el tráfico transversal de proteínas y su
localización específica y la exportación de sustancias producidas dentro de la célula.
Los lipoperóxidos no se degradan y se acomulan progresivamente en el citoplasma, en
estructuras del sistema endosomal-lisosomal, formando los llamados depósitos de
lipofuscina.
Todo esto ocasiona una cascada de hechos bioquímicos que van dañando de forma
progresiva e irreversible las células y los tejidos. El punto final parece ser la muerte
celular por apoptosis o fragmentación del ADN nuclear.
El fenómeno biológico más recientemente implicado en el envejecimiento celular es el
aortaminto de los telómeros. Los telómeros son las regiones extremas de los
cromosomas y están formados por secuencias muy repetitivas y no codificantes de
ADN. La longitud de los telómeros tienden a cortarse durante cada división mitótica
celular, hasta un punto a partir del cual la célula pierde su capacidad de replicación por
delección de genes subteloméricos, algunos de los cuáles parecen jugar papeles
importantes en los procesos de división celular. En células de división rápida o células
inmortalizadas, en procesos de acortamiento se compensa con la actividad de una
enzima, la telomerasa, capaz de añadir repeticiones de hexanucleótidos al final de la
cadena lineal del ADN cromosómico. En este contexto, se ha observado que la
supervivencia de las células en cultivo depende de la longitud de los telómeros y de la
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cantidad de telomerasa expresada y que el envejecimiento de los cultivos, medido por
una disminución de capacidad proliferativa, se asocia a una reducción progresiva de la
longitud de los telómeros y una muy baja expresión de telomerasa. Además de la
telomerasa, existen otros elementos de control de longitud de los telómeros, como
son proteínas especificas de unión a las secuencias teloméricas y las llamadas
proteínas de recubrimiento telomérico, que protegen al ADN de la replicación ilegal de
estas zonas extremas de los cromosomas, durante la división mitótica
El mecanismo preciso de reducción progresiva de los telómeros no se conoce; sin
embargo existen pruebas experimentales que sugieren que en ellos intervienen
mecanismos de oxidación molecular medidos por los radicales libres.
De esta manera, todos los cambios moleculares asociados al envejecimiento parecen
estar relacionados entre sí, lo que allana el camino hacia una teoría general y unificada
del envejecimiento de las especies biológicas.
El proceso de envejecimiento y la manera de manipularlo es un pensamiento que ha
subyugado la mente del hombre por siglos. Si bien es cierto que la ó las causas del
proceso fisiológico de envejecimiento no son bien conocidas aún, si se sabe, que los
Radicales Libres son actores muy importantes en este mecanismo. ( 1 )
La posibilidad que la generación de radicales libres consecuencia del estrés oxidativo
en la mitocondria esté íntimamente ligada al proceso fisiológico del envejecimiento es
una teoría que a pesar de haber sido formulada hace 45 años se mantiene aún vigente.
Lo que es más, debido a los considerables progresos de la biología molecular, que
permiten una mejor aproximación al estudio de los mecanismos más íntimos del
funcionamiento mitocondrial y celular en la senectud (Gerontología Molecular), esta
teoría emerge con mayor fuerza y claridad.( 2)
La célula es la unidad anatómica y funcional de los tejidos y por lo tanto de todos los
seres vivos. La célula depende para su normal funcionamiento de la producción de
energía, la cual al ser utilizada le permite realizar trabajo y al mismo tiempo generar
calor, para mantener la temperatura corporal. En la célula la generación de energía
proviene de la actividad de las Mitocondrias, La Mitocondria es una estructura es una
forma de vida primitiva endosimbiótica originada de la bacteria purpúrea hace 1,500
millones de años la cuál para evitar su extinción evolucionó, adaptándose para
integrarse a una nueva estructura formada: la Célula.(3-5)
Teoría de Caos para explicar el origen de la vida.
La vida se originó en el mar primitivo formado por que la tierra al enfriarse permitió la
acumulación del agua de lluvia. El mar primitivo era rico en Potasio y en él se
encontraban en solución diferentes compuestos orgánicos lo que se denominó “Sopa
Biótica”. Según la teoría del caos ( Ordenamiento al Azar ) el primer ácido nucleico en
formarse fue el ARN. El ARN es un ácido nucleico muy frágil y de corta vida por lo que
éste tuvo que encontrar la manera de almacenarse en una forma más resistente y dio
origen al DNA forma casi eterna de almacenamiento de información genética. Este
maravilloso fenómeno se logró a través de la enzima transcriptasa reversa esencial
para este proceso. Cuando el mar primitivo debido a la sobre saturación de sales de
potasio estas se precipitan al fondo de los mares cambiando su composición de un
medio rico en Potasio a uno rico en Sodio. Estas formas primitivas y elementales de
vida ven amenazada su existencia ya que sus procesos biológicos requerían de altas
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concentraciones de potasio para actuar. En este momento se da la primera gran
evolución (adaptación) que consistió en la aparición de la membrana celular
impermeable al agua (Formada por esta razón por lípidos) con el objeto de preservar
un medio interno (Intracelular) rico en Potasio en el cuál tanto el material genético
como las enzimas y procesos biológicos pudieran actuar.
La membrana celular por su impermeabilidad permitió mantener al nuevo mar rico en
sodio en el exterior de la célula. Y es así como hoy día definimos a los fluidos
corporales en Intracelulares, ricos en potasio y Extra celulares, ricos en Sodio que
representan al antiguo mar cautivo en las células y al nuevo mar fuera de ellas ( Teoría
de Claude Bernard en su libro sobre el “Internal Milleau”)
La Bacteria purpúrea, hoy mitocondria se adaptó para sobrevivir integrándose a la
célula por endosimbiosis y asumió el rol de la generación de energía mediante la
producción de ATP a través del proceso de respiración celular. El proceso final de la
generación de ATP se realiza en las proteínas de la cadena transportadora de
electrones o citocromos los cuales son codificados por el propio mt ADN ( siglas que
identifican al ácido desoxirribonucleico mitocondrial ). La mitocondria entonces es
autónoma posee su propio mt ADN que regula no solamente el funcionamiento
autónomo mitocondrial y la codificación genética de sus diferentes estructuras (Genes
Mitocondriales) si no también tiene la capacidad de replicarse y dar origen a la
reproducción mitocondrial independiente de la reproducción celular.( 6-8)
La mitocondria es una estructura clave en el funcionamiento normal de la célula y es
comparable al motor del automóvil generando energía a través de la combustión de
sustrato mecanismo OXPHOS fig 1. Toda combustión utiliza Oxígeno y al mismo tiempo
libera radicales libres o especies reactivas de Oxígeno. El Oxígeno que representa el 20
% de la atmósfera es esencial para la vida, pero al mismo tiempo es la fuente principal
de radicales libres entre ellos los más importantes(9-10):
-
- Superóxido O2 Radical madre
-
- Peróxido HO2 Oxida las grasas
- Peróxido de Hidrógeno H2 O2 Origen de otros Radicales
.-
- Hidroxilo OH Principalmente Daña al ADN
Las células poseen un impresionante aparato antioxidante enzimático y de moléculas
antioxidantes, la mayoría derivados de vegetales y frutas para neutralizar a los
Radicales libres.
Las defensas antioxidantes enzimáticas incluyen a:
.-
- Superóxido dismutasa ( SOD ): enzima que neutraliza al radical Superóxido (O2 ) en
H2 O2. Existen 3 formas de SOD en el humano: La citosólica Cu,Zn-SOD; la
mitocondrial Mn-SOD y la SOD extracelular, todas codificadas y reguladas
independientemente.
- La Catalasa y la Glutation peroxidasa ( GPX ) convierten al H2 O2
en agua
- Antioxidantes hidrofílicos: Ascorbato, Uratos y Glutatión ( GSH)
- Antioxidantes lipofílicos: Tocopheroles, flavonoides, carotenoides y ubiquinol
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- Enzimas reconstituyentes de electrones de las formas oxidadas de los antioxidantes
hidrofílicos y lipofílicos entre ellas: GSH reductasa, dehidroascorbato reductasa.
- Enzima responsable del mantenimiento del grupo thiol de las proteínas (
Thioredoxina reductasa) ( 11-12)
Estas enzimas antioxidantes y moléculas antioxidantes neutralizan la mayor parte de
los radicales libres generados. Sinembargo la neutralización no llega a ser total
quedando una fracción de estos libres y activos. Los Hidroxilos libres alcanzan a dañar
la membrana mitocondrial lipídica muy rápido y al mtADN causando mutaciones en sus
cadenas. El Superóxido libre daña la membrana de la mitocondria y retarda el proceso
oxidativo de respiración mitocondrial, ambos fenómenos ocasionan el envejecimiento
mitocondrial.
Envejecimiento mitocondrial y radicales libres
Según la teoría del envejecimiento, una vez que la mitocondria se vuelve defectuosa,
tiene un ritmo de respiración oxidativa menor que la mitocondria joven, produce
menos radicales libre, posee una necesidad de recambio más lenta y vive más tiempo.
La mitocondria joven debido al tremendo desgaste por los procesos oxidativos,
requiere de un recambio mitocondrial más acelerado lo que con el tiempo conduce a
la acumulación de un mayor número, de mitocondrias defectuosas con la consiguiente
disminución significativa del proceso de fosforilación oxidativa, lo que conduce a una
menor producción de ATP y por lo tanto menor generación de energía características
del envejecimiento celular que luego termina con la apoptosis fig. 3.
Numerosos estudios epidemiológicos longitudinales entre ellos el más importante el
estudio MONICA, han demostrado que poblaciones con estilos nutricionales sanos y
equilibrados, caracterizados por una ingesta balanceada de micronutrientes
antioxidantes (Vitamina E; Ac. Ascórbico y Carotenoides) tienen mayor expectativa de
vida así como menos enfermedades cardiovasculares y neoplásicas. Los niveles
plasmáticos y tisulares de la enzima antioxidante más importante la Superóxidodisminutasa (encargada de neutralizar al radical libre superóxido), se encuentran
disminuidos de manera significativa en las personas con enfermedad cardiovascular o
cualquier otra que acelere los procesos oxidativos y genere más radicales libres (
Diabetes Mellitus, Sindrome X, Hiperinsulinemia, obesidad, Hipertensión arterial, Preeclampsia, Tabaquismo etc.). La disminución tanto de micronutrientes antioxidantes
como del sistema enzimático protector conduciría a menor protección mitocondrial
contra los radicales libres y como consecuencia el envejecimiento mitocondrial y
celular acelerados. Desde este punto de vista los hábitos nutricionales son
importantisimos en la preservación de la integridad mitocondrial y la vida celular( 1516).
Estudios de manipulación dietaria en animales han demostrado que una dieta
restringida en calorías es una forma establecida de extender la espectativa de vida
reduciendo el estrés oxidativo, incrementando las defensas antioxidantes I la
capacidad de reparación del daño oxidativo (17-19).
Es interesante notar que el acúmulo Lipofuscina, compuesto formado por uniones de
lípidos oxidados y residuos proteicos, se acumula en los tejidos con la edad en
diferentes especies animales La lipofuscina es endofagocitada por los lisosomas, los
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cuales con el tiempo llegan a tener más de la mitad de su volumen ocupado por esta
sustancia lo que ocasiona luego una declinación en la habilidad de los lisosomas de
digerir productos de desechos celulares los que eventualmente se acumulan en
diferentes estructuras celulares: lisosomas, membrana celular, membrana lisosomal lo
que finalmente ocasiona que el lisosoma se rompa causando muerte celular sin tener
que pasar por apoptosis. Numerosas enfermedades degenerativas como Alzheimer y la
Ateroesclerosis presentan cantidades anormales de lipofuscina depositada en los
tejidos afectados.(20-21)
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CONCLUSIONES
Es muy importante, saber el origen y la naturaleza del envejecimiento cerebral ya que
actualmente y en el futuro habrá un índice muy alto de personas de la tercera edad,
que tal vez un porcentaje estará padeciendo este proceso degenerativo, así como
también tener en cuenta que el patrón del envejecimiento individual puede verse
agravado por enfermedades intercurrentes crónicas específicas como el mal de
Parkinson, Alzheimer etc.,
Es por eso que tenemos que tener los conocimientos necesarios para actual o saber
que es lo que se puede hacer ante dicho problema y así poder ser capaces de alguna
manera ayudar al paciente a reducir los factores que aceleran dicha enfermedad.
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BIBLIOGRAFIA
Alberca R., López S. Enfermedad de Alzheimer y otras demencias.8 edición.españa.
Envejecimiento cerebral; 1999.p.3-19.
http://www.alumnos.unam.mx/algo_leer/envejecimiento.pdf.
noviembre 25, 2009
consultado
en
http://www.es.wikipedia.org/wiki/radical. consultado en noviembre 22, 2009
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