génes que retrasan la vejez

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“BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA” Facultad de Medicina Desarrollo de Habilidades en el uso de la Tecnología, la Información y la Comunicación Ensayo sobre los genes que retrasan la vejez. Alumnos: KIMBERLY HASLY RANGEL BARROSO SAMUEL GUMARO ROJAS FLORES ANA PATRICIA ROJAS SERRANO Horario: 7:00am – 11:00am Verano 2016 Profesora: Lilian Gaona Osorio

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Page 1: Génes que retrasan la vejez

“BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA”

Facultad de Medicina

Desarrollo de Habilidades en el uso de la Tecnología, la Información y la Comunicación

Ensayo sobre los genes que retrasan la vejez.

Alumnos:

KIMBERLY HASLY RANGEL BARROSO

SAMUEL GUMARO ROJAS FLORES

ANA PATRICIA ROJAS SERRANO

Horario: 7:00am – 11:00am

Verano 2016

Profesora: Lilian Gaona Osorio

Page 2: Génes que retrasan la vejez

Resumen

Trataremos los aspectos más relevantes de la biología de los telómeros: en

primer lugar describiremos a detalle su funcionamiento y el de las proteínas

asociadas a ellos, así como la regulación de la longitud telomérica en el

organismo; posteriormente abordaremos la correlación existente entre los

telómeros y el envejecimiento, incidiendo en algunas de las enfermedades

humanas descritas asociadas a la disfunción y acortamiento telomérico; así como

la aparición de ciertos síntomas de envejecimiento prematuro; también trataremos

la relación entre la integridad genómica y la homeostasis, además de sus

implicaciones en la aparición y progresión del cáncer.

Repasaremos los descubrimientos más recientes en la biología de las células

madre y su estrecha relación con la actividad de la telomerasa y la longitud

telomérica, así como las incógnitas en las investigaciones de los telómeros, que

trataran de resolverse en los próximos años.

Finalmente, se hará mención de las repercusiones socio-económicas relacionadas

con la longevidad de las personas.

Page 3: Génes que retrasan la vejez

INTRODUCION.

La Ingeniería genética y el conocimiento del genoma humano, nos han abierto las

puertas a nuevas maneras de tratar las enfermedades, ahora también se

pretende tener una mayor longevidad y esto gracias a que ciertos genes que

pudieran retrasar el envejecimiento. El propósito de esta investigación, en

particular, es reconocer si es posible retrasar el envejecimiento con las nuevas

técnicas de la biotecnología y las ciencias genómicas, pues sabemos que estos

experimentos están en vía de desarrollo, y por lo tanto podrían ser un cambio

significativo en la investigación de este tema.

La modificación del telómero en los cromosomas puede presentar una alternativa

prometedora para retrasar el envejecimiento y así incrementar por un lapso de

tiempo la productividad del individuo.

Actualmente los avances científicos han llevado a pensar que se pueden generar

grandes cambios en la vida mediante la modificación genética, se cree que se

puede prolongar y mejorar la calidad de esta gracias a la gerociencia, ya que esta

se encarga de movilizar los estudios sobre la vejez con los cuales se busca

prolongar la vida, reduciendo las enfermedades degenerativas. Finalmente

expondremos las repercusiones que esto puede causar a nivel social y cultural.

Page 4: Génes que retrasan la vejez

DESARROLLO

La mayoría de los seres humanos tienen

expectativas sobre su vida y una de ellas

es alcanzar la vejez, sin embargo a pesar

de que estamos muy relacionados con este

tema, es difícil dar una definición de

envejecimiento (fig.1), nosotros lo

definiremos como un proceso de deterioro

que a su vez involucra una serie de cambios fisiológicos, morfológicos,

bioquímicos, biológicos y psicológicos en el organismo. Esta serie de cambios se

va a relacionar con el deterioro y la pérdida progresiva de diferentes capacidades

para realizar alguna actividad, al mismo tiempo aumenta la vulnerabilidad del

individuo ante situaciones de estrés. Hablando de las células estas comienzan a

perder funcionalidad y se muestra un incremento en los pigmentos y las

sustancias grasas dentro de la célula, a su vez esto es causa de la atrofia de

tejidos, ya que son un conjunto de células, por ejemplo el tejido conectivo muestra

cambios volviéndose más inflexible, lo cual hace a los órganos, vasos sanguíneos

y vías respiratorias más rígidos. Incluso muchos tejidos pierden funcionalidad,

proceso que se denomina atrofia. Las membranas celulares cambian, razón por la

cual muchos tejidos tienen más dificultad para recibir el oxígeno, nutrientes y

eliminar el dióxido de carbono y desechos. Los tejidos con poca funcionalidad

dañan a los órganos que forman y esto da como resultado una atrofia a los

sistemas corporales.

Los órganos que envejecen pierden su función de manera lenta y progresiva. La

mayoría de las personas no nota esta pérdida, debido a que es muy raro que

necesitemos utilizar los órganos a su máxima capacidad, estos poseen una

capacidad de reserva para funcionar más allá de las necesidades comunes.

Esta etapa de la vida tiene características como universalidad, esto quiere decir

que es propia de todos los seres vivos, irreversible, pues a diferencia de una

enfermedad no puede revertirse, es diferente e individual, ya que la velocidad con

Figura 1. Envejecimiento

Page 5: Génes que retrasan la vejez

que se da este proceso va a depender de la especie e incluso de sujeto a sujeto

esto va a variar.

Este proceso aún no está del todo claro es por esta razón que se hará mención de

una teoría por la cual se da el envejecimiento:

-Teoría del ADN: esta teoría propone que los cambios que se producen cuando

dos o más macromoléculas se unen por enlaces covalentes o por puentes de

hidrógeno, aumenta la agregación y la inmovilización molecular, interfiriendo con

las reacciones químicas normales y produciendo alteraciones funcionales que

afectan desde la membrana hasta el ADN celular.

Con todo esto podemos decir que el envejecimiento es un fenómeno multifactorial,

que afecta todos los niveles de organización biológica, desde las moléculas hasta

los sistemas fisiológicos, que llevan a que la persona tenga una mayor

predisposición a desarrollar ciertas enfermedades y como consecuencia final un

mayor riesgo de muerte.

El ADN o ácido

desoxirribonucleico (fig. 2) es

sin lugar a dudas una de las

moléculas más importantes del

ser humano y a partir de ella se

forman diversas estructuras

como, los genes, que son la

unidad de la herencia, los

cromosomas y finalmente el

genoma, que es el cuerpo

colectivo de información

genética presente en una especie. Un genoma contiene todos los genes

necesarios para “construir” un organismo específico. El genoma humano está

conformado por cromosomas.

Figura 2. Estructura del ADN.

Page 6: Génes que retrasan la vejez

Para comprender mejor el tema debemos definir el concepto, de una manera

directa se destaca a los cromosomas como portadores físicos de los factores

genéticos, son estructuras que se encuentran en el núcleo de las células que

transportan fragmentos largos de ADN. Los seres humanos tenemos pares de

cromosomas, normalmente, cada célula en el cuerpo humano tiene 23 pares de

cromosomas lo cual da un total de 46 cromosomas, de los cuales la mitad

proviene de la madre y la otra mitad del padre.

Dos de los cromosomas, el X y el Y, determinan el sexo de cada persona y se

denominan cromosomas sexuales. Las mujeres tienen 2 cromosomas X y los

hombres tienen un cromosoma X y uno Y.

Los cromosomas restantes se denominan autosómicos y son iguales.

Los genes permanecen unidos dentro de los cromosomas, los genes controlan

cada rasgo de una persona pueden identificarse en cromosomas diferentes y

separados o incluso en el mismo.

Los telómeros son unas estructuras

celulares compuestas por

repeticiones de secuencias de ADN

localizadas en los extremos de los

cromosomas (fig. 3), cuya función es

proteger a éstos frente a la

degradación que tiene lugar de forma

natural, durante la replicación de las

moléculas de ADN tras completarse

cada ciclo celular o de replicación. A

dichas repeticiones se une un grupo

de proteínas conocidas como

shelterinas. Las shelterinas se encargan de proporcionar estabilidad y protección

a los telómeros, y algunas de ellas participan activamente en su replicación y

cohesión durante las distintas fases del ciclo celular. Entre las funciones

Figura3. Estructura del cromosoma y secuencia del telómero.

Page 7: Génes que retrasan la vejez

adicionales de las shelterinas, cabe mencionar las del reclutamiento de la

telomerasa, la replicación de los telómeros, la cohesión entre las distintas

shelterinas y la formación de estructuras terciarias de ADN que favorecen la

estabilidad de los telómeros.

La longitud telomérica en

cada tipo celular de nuestros

tejidos disminuye con el

tiempo, constituyendo por

tanto una aproximación

bastante representativa de la

edad biológica de nuestros

tejidos y órganos. (fig. 4)

La telomerasa es una

ribonucleoproteína cuya

función enzimática es la de añadir repeticiones teloméricas nuevas para así poder

mantener la longitud del telómero, se estable a lo largo de la historia replicativa

de determinados tipos celulares.

La telomerasa se expresa durante el desarrollo embrionario, restringiéndose en el

adulto a determinados compartimentos celulares tales como las células madre

adultas, los órganos hematopoyéticos y las células reproductoras. La activación

de la telomerasa es suficiente para conferir un potencial replicativo ilimitado a las

células, y de hecho, es un

evento frecuente durante la

transformación tumoral.

El mantenimiento de la longitud

del telómero (fig.5), en

consecuencia, requiere un

delicado equilibrio entre

Figura 4. Acortamiento del telómero asociado al envejecimiento.

Figura 5. Mecanismo de desgaste telómerico.

Page 8: Génes que retrasan la vejez

desgaste y alargamiento, para evitar un acortamiento excesivo que daría lugar a

la aparición de síntomas asociados al envejecimiento prematuro, o una actividad

telomerasa anormal que podría favorecer la inmortalidad de células malignas.

La actividad telomerasa constituye el principal mecanismo regulador de la longitud

telomérica, si bien existen unos mecanismos alternativos para el alargamiento de

la longitud telomérica que funcionan en ausencia de la telomerasa en ciertos tipos

de cáncer como el osteosarcoma o el glioma multiforme.

El estudio de la funcionalidad de los telómeros y la telomerasa en la biología de

las células madre adultas y embrionarias es un campo fascinante, por el gran

potencial de empleo terapéutico tanto en la medicina regenerativa como en los

tratamientos de terapia génica. Las células tumorales y pluripotentes comparten

numerosas características, entre ellas la pérdida de diferenciación celular y la

reactivación de la telomerasa. No es de extrañar que las células madre

embrionarias presenten telómeros extremadamente largos.

Por lo expuesto anteriormente el acortamiento de los telómeros y las alteraciones

en el su equilibrio se han relacionado con los procesos que conducen al

envejecimiento y al cáncer. El daño oxidativo, como factor medioambiental se

eleva exponencialmente con la edad contribuyendo a la patogénesis de

enfermedades tales como el cáncer, hipertensión, diabetes, aterosclerosis etc.

Por otro lado, el envejecimiento es también un fenómeno programado

genéticamente, ya que la longevidad máxima es una característica de cada

especie. En este aspecto, se posee suficiente evidencia que demuestra que la

pérdida de la integridad de los telómeros es un importante factor en el declinar de

las funciones fisiológicas asociadas al envejecimiento y también que telómeros y

telomerasa se encuentran implicados en los mecanismos que conducen al

cáncer.

Es preciso mencionar que en la mayoría de las células somáticas derivadas de

tejidos normales, la pérdida de la capacidad replicativa, conlleva al

envejecimiento celular, se debe al acortamiento de los telómeros asociado con la

Page 9: Génes que retrasan la vejez

ausencia de actividad telomerasa. Los

telómeros y la telomerasa presentan un gran

interés a la hora de encontrar explicación,

no sólo a los cambios relacionados con el

envejecimiento, sino también a los relativos

a la tumorigénesis (fig. 6). Son numerosas

las alteraciones en la expresión genética

que afectan la diferente capacidad de las

células para dividirse y que se encuentran

implicadas en los mecanismos que conducen, tanto al envejecimiento como al

cáncer.

El envejecimiento celular tiene importantes implicaciones en la salud.

Observaciones iniciales sugirieron que el envejecimiento celular era el resultado

del acortamiento de los telómeros, pero hallazgos más recientes apuntan que el

envejecimiento celular está desencadenada por lesión al DNA. De hecho, tanto el

acortamiento de los telómeros como la lesión al DNA comparten un mecanismo

común y es la vía de respuesta al daño al DNA.

La telomerasa, al igual que otras polimerasas, depende de las interacciones entre

sus componentes proteicos y el DNA. Estas interacciones estabilizan el complejo

antes de la iniciación de la polimerización y ayudan a traslocar el telómero recién

ampliado para que comience otra ronda de síntesis. Se ha descubierto la

existencia de una desviación clave en el control del envejecimiento celular. En la

mayor parte de los tejidos los telómeros se acortan cada vez que la célula se

divide hasta que los cromosomas se encuentran tan desprotegidos

(deshilachados), que la célula se torna vieja. Pero en las células embrionarias, en

aquellas que generan los óvulos y espermatozoides (germinales), y en las

cancerosas, la telomerasa reconstruye los telómeros después de cada división

manteniendo intacta la longitud telomérica.

El cáncer (fig. 6) es una enfermedad genética porque puede rastrearse en

alteraciones dentro de genes específicos, pero en la mayoría de los casos no es

Figura 6. Cáncer: Proceso de formación de tumores (tumorigenésis)

Page 10: Génes que retrasan la vejez

una enfermedad hereditaria. En una anormalidad hereditaria, el defecto genético

se halla en los cromosomas de uno de los padres y se transmite al cigoto. En

cambio, las alteraciones genéticas que conducen a la mayoría de los cánceres

surgen en el DNA de una célula somática durante la vida del individuo afectado. A

causa de estos cambios genéticos, las células cancerosas proliferan de manera

incontrolable y producen tumores malignos que invaden el tejido sano circundante.

Mientras el crecimiento del tumor permanezca localizado, la enfermedad casi

siempre puede tratarse y curarse mediante la extirpación quirúrgica de la

neoplasia. Sin embargo, los tumores malignos son propensos a la metástasis, es

decir, a diseminar células que se separan de la masa original, ingresan a la

circulación linfática o sanguínea y se extienden a sitios distantes del cuerpo,

donde establecen tumores secundarios fatales (metástasis) que ya no son

susceptibles de extirpación quirúrgica.

Las células normales que

crecen en cultivo tienen una

capacidad limitada para la

división celular; después de

cierto número de divisiones

mitóticas presentan un proceso

de envejecimiento que las

vuelve inadecuadas para

continuar el crecimiento y la

división. Por otro lado, las

células cancerosas parecen inmortales (fig.7) porque se dividen en forma ilimitada.

Esta diferencia en el potencial de crecimiento se atribuye a menudo a la presencia

de telomerasa en las células cancerosas, enzima ausente de las células normales.

Se cree que la ausencia de telomerasa en la mayoría de las células normales es

una de las principales defensas que protegen al cuerpo contra el crecimiento de

tumores. Pues la tumorigénesis requiere que la célula que inicia el cáncer sea

capaz de experimentar un gran número de divisiones celulares. A medida que el

Figura7. Características del cáncer y su relación con la inmortalidad de las células con telomerasa.

Page 11: Génes que retrasan la vejez

cáncer crece, las células de la masa tumoral se someten a un tipo de selección

natural que propicia la acumulación de células con propiedades más favorables

para el crecimiento tumoral. Por ejemplo, sólo las neoplasias que contienen

células que mantienen la longitud de sus telómeros son capaces de sostener un

crecimiento ilimitado. Cualquier célula que aparezca dentro de un tumor que

exprese telomerasa tiene una enorme ventaja de crecimiento sobre las demás

células que no expresan esta enzima. Con el tiempo proliferan las células que

expresan la telomerasa, mientras que aquellas que no cuentan con la enzima

mueren hasta que todas las células del tumor contienen telomerasa.

La expresión de la enzima telomerasa ilustra otra característica importante de la

progresión tumoral; no todos estos cambios se deben a una mutación genética. La

activación de la expresión de telomerasa puede considerarse un cambio

epigenético, uno que se debe a la activación de un gen reprimido en condiciones

normales. Es por lo tanto más susceptible una célula con telomerasa a acumular

mutaciones genéticas y por lo tanto a desarrollar un tumor, es por eso que debe

tomarse con seriedad la implementación de telomerasa como medio de retraso del

envejecimiento pues se sabe que el 90% de los tumores presenta la expresión de

la enzima telomerasa.

Al hacer referencia de las repercusiones sociales es indispensable tener en cuenta

la moral y la ética, bajo la cual se desarrolla nuestro pensamiento y nuestra

manera de vivir, en estos aspectos es posible que haya una discrepancia de

acuerdo a las opiniones, por lo tanto nos limitaremos a realizar una valoración sin

tratar de favorecer a ninguna postura, pues este tema implica una revolución tanto

en la biotecnología como en el pensamiento.

El problema con esta nueva terapia radica en que las personas vivirán más tiempo

y esto puede ser muy bueno individualmente, sin embargo el suponer una mayor

longevidad es un pensamiento egoísta pues nuestro planeta tiene una

sobrepoblación, en especial los países de tercer mundo como es el caso de

México, además es necesario recordar la teoría sistémica de la población de

Thomas Robert Malthus que propone “el principio de que las poblaciones

Page 12: Génes que retrasan la vejez

humanas crecen exponencialmente (es decir, se duplican con cada ciclo) mientras

que la producción de alimentos y bienes crece a una razón aritmética (es decir,

mediante la adición repetida de un incremento uniforme en cada intervalo de

tiempo uniforme).

Por otro lado, consideró a los

controles positivos en el

crecimiento de la población

como cualquier causa que

contribuyera al acortamiento

de la esperanza de vida.

Incluía en esta categoría a las

condiciones de vida y trabajo

deficientes que podían causar

una baja resistencia a las

enfermedades, como también factores más obvios como las enfermedades en sí

mismas, la guerra y la hambruna”. Es en este punto dónde debemos considerar

que las enfermedades y el envejecimiento también son medios de control de la

población, considero que para que cualquier invento sea útil más allá de su

propósito, este se lleve a cabo en una sociedad preparada para recibirlo, de otra

manera genera una desventaja.

Fig.8 Grafica de crecimiento demográfico en Mexico, 2000, 2010 y 2015. Notese que la población joven excede a la de edad avanzada.

Page 13: Génes que retrasan la vejez

CONCLUSION

A través de esta investigación concluimos que aún estamos lejos de poder evitar

el envejecimiento, sin embargo los experimentos realizados que involucran a la

telomerasa nos abren las puertas a un conocimiento del proceso de

envejecimiento que quizás en el futuro nos permita explicar la manera de

retrasarlo.

La ambición del hombre llevará aún más lejos la investigación sobre el retraso del

envejecimiento humano, esto es debido a que ellos se han dado cuenta que el

punto inicial para el milagro de la vida eterna se encuentra en los genes que

codifican la telomerasa la cual es la proteína que se encarga de mantener estable

la longitud de los telómeros los cuales son secuencias de ADN que se encuentran

al final del cromosoma y se encargan de proteger a este mismo de su

degradación, ayudando a mantener la actividad de las células.

El envejecimiento es un proceso biológico que no debería ser alterado por el ser

humano ya que traería consecuencias muy lamentables como la desestabilidad

física y biológica de una persona, dentro de un pueblo, de una cuidad o de una

nación la sobrepoblación se descontrolaría , además de que existirían otros

problemas.

Como último punto podemos añadir algunas ventajas, por ejemplo: curar

enfermedades crónicas degenerativas, prolongar la vida, evitar el deterioro

funcional del organismo en general; y desventajas como: costos elevados,

surgimiento de cáncer o nuevas enfermedades, sobrepoblación, incremento en el

costo de medicamentos, estas son algunas consecuencias que se pueden

ocasionar en caso de que la investigación sea un éxito y se lleve a cabo.

Page 14: Génes que retrasan la vejez

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