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1.5.4 Teorías sistémicas

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Según estas teorías el envejecimiento está relacionado con el declinar en las funciones de diversos órganos esenciales para el control y mantenimiento de otros órganos o sistemas. Los sistemas nervioso, endocrino e inmune regulan y controlan las funciones de otros sistemas así como las respuestas a los estímulos internos y externos que se producen en nuestros organismos. Las teorías sistémicas son las siguientes:

  • Teoría neuroendocrina.
  • Teoría inmunológica.
  • Teoría de la restricción calórica.

 

   figura_3

       Figura 3. Esquema en el que se muestran las relaciones entre las teorías sistemáticas del envejecimiento (elaboración propia).

 

1.5.4.1  Teoría Neuroendocrina

Esta teoría propone que la disminución funcional, de las neuronas del sistema neuroendocrino y las hormonas que ellas producen (vasopresina, CRF, etc.) son las causas centrales del proceso de envejecimiento (para revisión ver Meites, 1992). El sistema neuroendocrino coordina las aferencias de los estímulos tanto internos como del medio externo. Respecto del medio interno, programa las respuestas homeostáticas y mantiene, entre otras funciones, los niveles hormonales necesarios para mantener el crecimiento (GH) y la reproducción (formación de gametos). La integración hipotalámica de las respuestas al entorno (medio externo) es llevada a cabo a partir de información que le llega de varias estructuras cerebrales (córtex, sistema límbico y formación reticular). El eje neuroendocrino regula muchos aspectos de la fisiología y las alteraciones en este sistema producirán importantes cambios funcionales en el organismo. El declinar en las funciones reproductivas femeninas con la llegada de la menopausia es un cambio evidente en este eje.

Una función del sistema endocrino es producir los ajustes necesarios para el mantenimiento de la homeostasis en respuesta a los cambios en el ambiente por medio de la liberación de hormonas suprarrenales (adrenales). Una de las respuestas más alteradas con el envejecimiento es la relacionada con las acciones del eje hipotálamo-hipófisis-suprarrenales. La médula de las glándulas suprarrenales sintetiza las catecolaminas adrenalina y noradrenalina cuya función, entre otras, es actuar como neurotransmisores de la división simpática del sistema nervioso autónomo. Estas hormonas responden al estrés incrementando la presión sanguínea y el metabolismo (catabolismo) facilitando la utilización de los hidratos de carbono (glucosa, glucógeno) y de lípidos para adaptarse a los incrementos energéticos. En este sentido, la exposición crónica al estrés severo por estímulos (físicos, biológicos o emocionales) puede conducir a las llamadas enfermedades de adaptación y a la muerte por agotamiento de estos sistemas (Valenti, 2004). Con el envejecimiento se reducen los niveles de estas hormonas y de manera concomitante, disminuyen también las denominadas proteínas intracelulares de respuesta dependientes del estrés (heat shock proteins –hsp–) lo cual incrementa la susceptibilidad al estrés.

Las hormonas de la corteza suprarrenal son glucocorticoides que regulan el metabolismo de los principios inmediatos y mineralocorticoides para regular el del agua, electrolitos y algunas hormonas sexuales. Entre las hormonas, la dehidroepiandrosterona (DHEA), es el metabolito inicial para la formación de las diversas hormonas sexuales, y sus niveles plamáticos disminuyen con la edad. Basados en esto, algunos investigadores la han empleado como sustituto terapéutico para paliar los efectos de la reducción de estas hormonas con la edad.

Diversos experimentos han mostrado que algunas alteraciones neuro-endocrinas pudieran estar relacionadas con el proceso de envejecimiento. Así, la hipofisectomía seguida del tratamiento hormonal sustitutivo mantiene la longevidad en roedores, frente a animales sólo hipofisectomizados. La teoría neuroendocrina del envejecimiento ha recibido un espaldarazo, experimental, con descubrimiento de una vía metabólica en el nematodo C. elegans que controla el estrés celular y la longevidad. Las mutaciones en algunos de genes de esta vía confieren a C. elegans resistencia al estrés ambiental, aumentan la resistencia a la privación de alimento e incrementan la longevidad. Además se ha visto que algunos de estos genes están conservados en mamíferos, desde ratones a humanos. 

El factor-I de crecimiento tipo insulina (IGF-I) es un péptido homólogo a la insulina humana y el receptor IGF-I a su receptor en humanos. En C. elegans estos genes forman un sistema neuroendocrino muy primitivo en el cual el péptido IGF-I juega un papel importante en la regulación del metabolismo y la respuesta apropiada a los suministros de energía. En consecuencia se debe asumir que este sistema neuroendocrino primitivo tiene la capacidad no sólo de coordinar lo que ocurre en cada célula y tejido del organismo, sino que también evita la acumulación de moléculas tóxicas en respuesta al estrés. En este mismo sentido, estudios en ratones que expresan niveles menores de estos receptores han mostrado un incremento notable en su longevidad (Brown-Borg, 2003), sugiriendo que esta vía pudiera jugar algún papel en el alargamiento del ciclo vital.

Como veremos más adelante, asociado al envejecimiento cerebral humano se encuentra la aparición de las denominadas enfermedades neurodegenerativas, entre las cuales destacaremos las enfermedades de Alzheimer (EA) y Parkinson (EP). Estas neuropatologías cursan con diversas alteraciones en la síntesis de neurotransmisores (acetilcolina y dopamina), debido, fundamentalmente a la pérdida de las neuronas que los sintetizan.

 

1.5.4.2  Teoría Inmunológica

El sistema inmune, como sabemos, tiene importantes funciones en los organismos complejos y en concreto en humanos. Controla la composición molecular del organismo y también debe eliminar los organismos extraños que puedan penetrar y amenazar su integridad. En la mayoría de las personas mayores la inmunosenescencia está caracterizada por la disminución de la resistencia a las enfermedades infecciosas y una reducción en la protección contra el cáncer (Ram, 1967).

En humanos el timo sufre una involución y deja de producir células T y hormonas tímicas. El timo incrementa su tamaño y funcionalidad hasta la pubertad, después se atrofia (involución etaria) y es sustituido por tejido adiposo. Esta involución puede ser entendida como un proceso evolutivo en el cual tras sembrar de células T los órganos linfoides secundarios (ganglios, bazo, etc.) sería costoso mantener un órgano cuya función sería redundante. Además la coincidencia de la involución del timo con el incremento de las hormonas sexuales parece sugerir que pudiera existir una regulación inversa en este proceso. Finalmente debemos señalar que una característica de las personas centenarias es lo extraordinariamente bien preservada que tienen su inmunidad tanto en lo que se refiere a las características y proporciones de sus células T, células dendríticas, macrófagos y células B como del sistema complemento (Franceschi C y Bonafe M., 2003).

Ambas teorías (neuroendocrina y neuroinmune) se pueden fusionar en una más amplia que es la teoría inmuno-neuroendocrina del envejecimiento (Nandy, 1982). Se sabe que ambos sistemas están interconectados por moléculas tanto péptidos hormonales como citoquinas. Así, la interleukina-1 (IL-1) activa el eje neuroendocrino, estimulando la secreción de hormonas suprarrenales y puede también actuar en la liberación de otras hormonas (TSH, prolactina y LH). Además, tanto el sistema inmune como el neuroendocrino tienen gran plasticidad, es decir, gran habilidad para modificar sus funciones según la demanda. Aunque la plasticidad es más manifiesta en las etapas más tempranas del ciclo vital, se mantiene hasta ciertos niveles durante el envejecimiento. La sensibilidad a la insulina por los tejidos periféricos disminuye con la edad pero puede ser mejorada por la restricción calórica. Este aspecto nos enlaza con la siguiente teoría sistémica del envejecimiento, que basa sus supuestos en la reducción del metabolismo energético celular. 

 

1.5.4.3  Restricción calórica y metabolismo

En la actualidad la variable más aceptada capaz de extender la vida en una gran diversidad de especies animales (gusanos, ratas, y monos) es la restricción calórica. Esta aproximación se consigue suministrando una dieta que contenga todos los nutrientes esenciales reduciendo su aporte en un rango del 30 al 70% de las calorías normalmente ingeridas cada día (Fernandes, 1976). Con esta aproximación experimental se ha visto que se puede incrementar significativamente la longevidad en numerosas especies. Además la restricción no sólo incrementa la longevidad, sino que mejora diversas actividades metabólicas (glucemia), inmunes (mejora las defensas frente al estrés, las infecciones y el cáncer) y neuroendocrinas (reestablece los niveles normales de diversas hormonas). Estos cambios pueden estar asociados a variaciones en la expresión de determinados genes (Anson, 2004). 

La restricción calórica puede actuar promoviendo la longevidad por un mecanismo de reprogramación con un cambio transcripcional (pudiera aquí jugar algún papel la insulina) reduciendo el metabolismo energético e incrementando la biosíntesis y el recambio de proteínas. También se ha sugerido que al disminuir el aporte calórico se produce una reducción en la formación de radicales libres que pudiera estar en la base del incremento de la longevidad. Finalmente, comentaremos que la restricción calórica en humanos y animales jóvenes conduce a disminución de la talla, retardo en el inicio de la maduración sexual y una posible reducción en los niveles de inteligencia.


1.5.4.1  Teoría Neuroendocrina

Esta teoría propone que la disminución funcional, de las neuronas del sistema neuroendocrino y las hormonas que ellas producen (vasopresina, CRF, etc.) son las causas centrales del proceso de envejecimiento (para revisión ver Meites, 1992). El sistema neuroendocrino coordina las aferencias de los estímulos tanto internos como del medio externo. Respecto del medio interno, programa las respuestas homeostáticas y mantiene, entre otras funciones, los niveles hormonales necesarios para mantener el crecimiento (GH) y la reproducción (formación de gametos). La integración hipotalámica de las respuestas al entorno (medio externo) es llevada a cabo a partir de información que le llega de varias estructuras cerebrales (córtex, sistema límbico y formación reticular). El eje neuroendocrino regula muchos aspectos de la fisiología y las alteraciones en este sistema producirán importantes cambios funcionales en el organismo. El declinar en las funciones reproductivas femeninas con la llegada de la menopausia es un cambio evidente en este eje.

Una función del sistema endocrino es producir los ajustes necesarios para el mantenimiento de la homeostasis en respuesta a los cambios en el ambiente por medio de la liberación de hormonas suprarrenales (adrenales). Una de las respuestas más alteradas con el envejecimiento es la relacionada con las acciones del eje hipotálamo-hipófisis-suprarrenales. La médula de las glándulas suprarrenales sintetiza las catecolaminas adrenalina y noradrenalina cuya función, entre otras, es actuar como neurotransmisores de la división simpática del sistema nervioso autónomo. Estas hormonas responden al estrés incrementando la presión sanguínea y el metabolismo (catabolismo) facilitando la utilización de los hidratos de carbono (glucosa, glucógeno) y de lípidos para adaptarse a los incrementos energéticos. En este sentido, la exposición crónica al estrés severo por estímulos (físicos, biológicos o emocionales) puede conducir a las llamadas enfermedades de adaptación y a la muerte por agotamiento de estos sistemas (Valenti, 2004). Con el envejecimiento se reducen los niveles de estas hormonas y de manera concomitante, disminuyen también las denominadas proteínas intracelulares de respuesta dependientes del estrés (heat shock proteins –hsp–) lo cual incrementa la susceptibilidad al estrés.

Las hormonas de la corteza suprarrenal son glucocorticoides que regulan el metabolismo de los principios inmediatos y mineralocorticoides para regular el del agua, electrolitos y algunas hormonas sexuales. Entre las hormonas, la dehidroepiandrosterona (DHEA), es el metabolito inicial para la formación de las diversas hormonas sexuales, y sus niveles plamáticos disminuyen con la edad. Basados en esto, algunos investigadores la han empleado como sustituto terapéutico para paliar los efectos de la reducción de estas hormonas con la edad.

Diversos experimentos han mostrado que algunas alteraciones neuro-endocrinas pudieran estar relacionadas con el proceso de envejecimiento. Así, la hipofisectomía seguida del tratamiento hormonal sustitutivo mantiene la longevidad en roedores, frente a animales sólo hipofisectomizados. La teoría neuroendocrina del envejecimiento ha recibido un espaldarazo, experimental, con descubrimiento de una vía metabólica en el nematodo C. elegans que controla el estrés celular y la longevidad. Las mutaciones en algunos de genes de esta vía confieren a C. elegans resistencia al estrés ambiental, aumentan la resistencia a la privación de alimento e incrementan la longevidad. Además se ha visto que algunos de estos genes están conservados en mamíferos, desde ratones a humanos. 

El factor-I de crecimiento tipo insulina (IGF-I) es un péptido homólogo a la insulina humana y el receptor IGF-I a su receptor en humanos. En C. elegans estos genes forman un sistema neuroendocrino muy primitivo en el cual el péptido IGF-I juega un papel importante en la regulación del metabolismo y la respuesta apropiada a los suministros de energía. En consecuencia se debe asumir que este sistema neuroendocrino primitivo tiene la capacidad no sólo de coordinar lo que ocurre en cada célula y tejido del organismo, sino que también evita la acumulación de moléculas tóxicas en respuesta al estrés. En este mismo sentido, estudios en ratones que expresan niveles menores de estos receptores han mostrado un incremento notable en su longevidad (Brown-Borg, 2003), sugiriendo que esta vía pudiera jugar algún papel en el alargamiento del ciclo vital.

Como veremos más adelante, asociado al envejecimiento cerebral humano se encuentra la aparición de las denominadas enfermedades neurodegenerativas, entre las cuales destacaremos las enfermedades de Alzheimer (EA) y Parkinson (EP). Estas neuropatologías cursan con diversas alteraciones en la síntesis de neurotransmisores (acetilcolina y dopamina), debido, fundamentalmente a la pérdida de las neuronas que los sintetizan.

 

1.5.4.2  Teoría Inmunológica

El sistema inmune, como sabemos, tiene importantes funciones en los organismos complejos y en concreto en humanos. Controla la composición molecular del organismo y también debe eliminar los organismos extraños que puedan penetrar y amenazar su integridad. En la mayoría de las personas mayores la inmunosenescencia está caracterizada por la disminución de la resistencia a las enfermedades infecciosas y una reducción en la protección contra el cáncer (Ram, 1967).

En humanos el timo sufre una involución y deja de producir células T y hormonas tímicas. El timo incrementa su tamaño y funcionalidad hasta la pubertad, después se atrofia (involución etaria) y es sustituido por tejido adiposo. Esta involución puede ser entendida como un proceso evolutivo en el cual tras sembrar de células T los órganos linfoides secundarios (ganglios, bazo, etc.) sería costoso mantener un órgano cuya función sería redundante. Además la coincidencia de la involución del timo con el incremento de las hormonas sexuales parece sugerir que pudiera existir una regulación inversa en este proceso. Finalmente debemos señalar que una característica de las personas centenarias es lo extraordinariamente bien preservada que tienen su inmunidad tanto en lo que se refiere a las características y proporciones de sus células T, células dendríticas, macrófagos y células B como del sistema complemento (Franceschi C y Bonafe M., 2003).

Ambas teorías (neuroendocrina y neuroinmune) se pueden fusionar en una más amplia que es la teoría inmuno-neuroendocrina del envejecimiento (Nandy, 1982). Se sabe que ambos sistemas están interconectados por moléculas tanto péptidos hormonales como citoquinas. Así, la interleukina-1 (IL-1) activa el eje neuroendocrino, estimulando la secreción de hormonas suprarrenales y puede también actuar en la liberación de otras hormonas (TSH, prolactina y LH). Además, tanto el sistema inmune como el neuroendocrino tienen gran plasticidad, es decir, gran habilidad para modificar sus funciones según la demanda. Aunque la plasticidad es más manifiesta en las etapas más tempranas del ciclo vital, se mantiene hasta ciertos niveles durante el envejecimiento. La sensibilidad a la insulina por los tejidos periféricos disminuye con la edad pero puede ser mejorada por la restricción calórica. Este aspecto nos enlaza con la siguiente teoría sistémica del envejecimiento, que basa sus supuestos en la reducción del metabolismo energético celular. 

 

1.5.4.3  Restricción calórica y metabolismo

En la actualidad la variable más aceptada capaz de extender la vida en una gran diversidad de especies animales (gusanos, ratas, y monos) es la restricción calórica. Esta aproximación se consigue suministrando una dieta que contenga todos los nutrientes esenciales reduciendo su aporte en un rango del 30 al 70% de las calorías normalmente ingeridas cada día (Fernandes, 1976). Con esta aproximación experimental se ha visto que se puede incrementar significativamente la longevidad en numerosas especies. Además la restricción no sólo incrementa la longevidad, sino que mejora diversas actividades metabólicas (glucemia), inmunes (mejora las defensas frente al estrés, las infecciones y el cáncer) y neuroendocrinas (reestablece los niveles normales de diversas hormonas). Estos cambios pueden estar asociados a variaciones en la expresión de determinados genes (Anson, 2004). 

La restricción calórica puede actuar promoviendo la longevidad por un mecanismo de reprogramación con un cambio transcripcional (pudiera aquí jugar algún papel la insulina) reduciendo el metabolismo energético e incrementando la biosíntesis y el recambio de proteínas. También se ha sugerido que al disminuir el aporte calórico se produce una reducción en la formación de radicales libres que pudiera estar en la base del incremento de la longevidad. Finalmente, comentaremos que la restricción calórica en humanos y animales jóvenes conduce a disminución de la talla, retardo en el inicio de la maduración sexual y una posible reducción en los niveles de inteligencia.

 

Copyright 2014, por los autores de los cursos. Cite/attribute Resource. 1.5.4 Teorías sistémicas. (2011, April 18). Retrieved December 20, 2014, from OCW Universidad de Cantabria Web site: http://ocw.unican.es/ciencias-de-la-salud/biogerontologia/materiales-de-clase-1/capitulo-1.-el-envejecimiento-definiciones-y/1.5.4-teorias-sistemicas. Esta obra se publica bajo una licencia Creative Commons 4.0. Creative Commons 4.0