Aging in the words of biogerontologists/El envejecimiento en las palabras de biogerontólogos

Keane family / La família Keane PLoS Biology 4[4]: e119 doi:10.1371/journal.pgen.0030037.g001

Biogerontology or biology of aging is a young field of research that has notably evolved in the last decades. According to this, the editorial board of the open access journal Aging published a review about what they considered the most relevant breakthroughs of the field on 2009. The discoveries showing that aging can be regulated by a variety of factors —such as caloric restriction, telomeres, IGF-1 signaling, TOR, sirtuins, AMP kinase, free radicals, autophagy, stem cells, as well as stress, DNA damage and immune responses— have modified the biological definition and understanding of aging to the following current concepts as stated by different biogerontologists:

• "Aging is not random but determined by a genetically regulated longevity network and can be decelerated both genetically and pharmacologically" Blagosklonny et al., 2010.

• "Ageing process, like so many other biological processes, is subject to regulation by classical signaling pathways and transcription factors" Kenyon, 2010.

• “Aging is a balance between wear and tear and repair. Where you wind up in that balance determines how you do” Yankner, 2010.

• "The fundamental defining manifestation of ageing is an overall decline in the functional capacity of various organs to maintain baseline tissue homeostasis and to respond adequately to physiological needs under stress" Sahin & DePinho, 2010.
  

La biogerontologia o biología del envejecimiento es un campo joven de investigación que ha evolucionado notablemente en las últimas décadas. En relación a esto, el comité editorial de la revista Aging publicó una revisión sobre los que consideran los descubrimientos mas relevantes en este campo durante el 2009. Los descubrimientos los cuales muestran que el envejecimiento puede ser regulado por una variedad de factores —como la restricción calórica, los telómeros, la señalización de IGF-1, TOR, las sirtuinas, la AMP cinasa, los radicales libres, la autofagia, las células madre, así como las respuestas al estrés, al daños al ADN e inmune— han modificado la definición biológica y la comprensión del envejecimiento a los siguientes conceptos actuales descritos por diferentes biogerontólogos:

• "El envejecimiento no es azaroso, sino esta determinado por una red de regulación genética de la longevidad, la cual puede ser desacelerada tanto genética como farmacológicamente" Blagosklonny et al., 2010.
  

• "El proceso de envejecimiento, igual que muchos otros procesos biológicos, está sujeto a la regulación por las clásicas vías de señalización y factores de transcripción" Kenyon, 2010.

• "El envejecimiento es un equilibrio entre el desgaste y la reparación. Donde el equilibrio que se logra determina la condición" Yankner, 2010.

• "La manifestación fundamental que define el envejecimiento es una disminución general de la capacidad funcional de los diversos órganos para mantener el nivel basal de homeostasis de los tejidos y para responder adecuadamente a las necesidades fisiológicas bajo el estrés" Sahin & DePinho, 2010.
  

Blagosklonny, M. V., Campisi, J., Sinclair, D. A., et al. (2010). Impact papers on aging in 2009. Aging , 2 (3), 111-121.URL http://view.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20351400

Kenyon, C. J. (2010). The genetics of ageing. Nature , 464 (7288), 504-512.
URL http://dx.doi.org/10.1038/nature08980

Sahin, E., & DePinho, R. A. (2010). Linking functional decline of telomeres, mitochondria and stem cells during ageing. Nature , 464 (7288), 520-528.
URL http://dx.doi.org/10.1038/nature08982

Iron man is invincible but not an iron imbalanced brain: a hallmark of aging

Age is a risk factor for brain damage and neurodegeneration. Interestingly, although many living creatures experience a degree of brain decline during aging this is not as marked as the one experience by humans.

“Of the millions of animals on Earth, including the relative handful that are considered the most intelligent — including apes, whales, crows, and owls — only humans experience the severe age-related decline in mental abilities marked by Alzheimer’s disease” Harvard gazette referring to Bruce Yankner talk.

While evolution of human brain explains this fact, different factors one of which is iron accumulation, account for the development of age-related degenerative brain changes.

What’s iron?
Iron is the sixth more common element in our galaxy, the second most prevalent metal on the earth and one of the essential elements for biological functions of living organisms.

"Although total body content of iron is about 4 g in an adult male [women typically have smaller amounts than men], erythropoiesis, the most relevant iron-requiring physiological event, utilizes about 0.02 g. The amount of iron needed by an adult male can be obtained by absorbing 1-2 mg of iron. In this context, mechanisms that participate in iron conservation and recycling are essential because typical human diets contain just enough iron to replace small losses. The brain particularly needs iron for multiple physiological processes. Iron is a cofactor for [hemoglobin, myoglobin and iron-containing enzymes such as catalase, cytochromes] tyrosine hydroxylase, tryptophan hydroxylase, xanthine oxidase, and ribonucleoside reductase. [Iron] Fe also participates in myelination, mitochondrial energy generation, and DNA replication/cell cycling" (Salvador, 2010).

Iron and Cognitive decline:

“Cognitive decline is due to a slow accumulation of genetic damage in the aging brain, with Alzheimer’s showing the most severe form of this damage, called double strand breaks. Though the source of the damage is not yet clear, one culprit, may be the accumulation of metals in the brain over time, particularly iron” Harvard gazette referring to Bruce Yankner talk.

A review published in the J Neurochem von Bernhardi, Tichauer & Eugenín describe the effects of iron accumulation during aging as follows:

“Iron progressively accumulates in the brain with age, which is normally associated to changes in iron metabolism and/or homeostasis. Iron accumulation affects protein modification, misfolding and aggregation. Besides, it has an important effect on production of radical species and eventually oxidative stress. So iron accumulation becomes itself an aging promoting mechanism. The iron accumulation is quite specific and involves the accumulation of iron-containing molecules in certain cells, particularly in brain regions that are preferentially targeted by neurodegenerative diseases such as AD [Alzheimers’s disease] and PD [Parkinson’s disease]”

Iron homeostasis plays and important role on brain aging, however the molecular mechanisms involved in the deregulation of iron levels with age are not understood in detail, thus more insights on this regard warrant important discoveries and novel therapeutic approaches to combat neurogenerative diseases, which are increasing concomitantly with human life expectancy.

von Bernhardi, R., Tichauer, J. E., & Eugenín, J. (2010). Aging-dependent changes of microglial cells and their relevance for neurodegenerative disorders. Journal of neurochemistry , 112 (5), 1099-1114. URL http://dx.doi.org/10.1111/j.1471-4159.2009.06537.x

Salvador, G. A. (2010). Iron in neuronal function and dysfunction. BioFactors (Oxford, England). URL http://dx.doi.org/10.1002/biof.80

El hombre de hierro es invencible pero no un cerebro desbalanceado de hierro: un sello distintivo del envejecimiento

La edad es un factor de riesgo para el daño cerebral y la neurodegeneración. Curiosamente, a pesar de que muchas criaturas vivientes experimentan un grado de deterioro cerebral durante el envejecimiento, este no es tan marcado como el daño que experimentan los cerebros de los seres humanos.

"De los millones de animales en la Tierra, incluidos aquellos que relativamente se consideran los más inteligentes – como los simios, ballenas, cuervos y búhos - sólo los seres humanos experimentan con la edad el severo deterioro de las capacidades mentales marcado por la enfermedad de Alzheimer". gaceta de Harvard referencia a la plática de Bruce Yankner.

Si bien la evolución del cerebro humano explica este hecho, diversos factores, entre ellos la acumulación de hierro, participan en el desarrollo de los cambios cerebral degenerativos relacionados con la edad

¿Qué es el hierro?

El hierro es el sexto elemento más común en nuestra galaxia, el segundo metal más frecuente en la tierra y uno de los elementos esenciales para las funciones biológicas de los organismos vivos.

“Aunque el contenido de hierro corporal total es de aproximadamente 4 g en un adulto de sexo masculino [las mujeres suelen tener cantidades más pequeñas que los hombres], la eritropoyesis, el evento fisiológico dependiente de hierro más relevante, utiliza alrededor de 0. 02 g. La cantidad de hierro que necesita un hombre adulto puede ser obtenida por absorción de 1-2 mg de hierro. En este contexto, los mecanismos que participan en la conservación y el reciclaje de hierro son esenciales porque la típica dieta humana contiene suficiente hierro para reemplazar las pérdidas pequeñas. El cerebro en particular requiere del hierro hierro para múltiples procesos fisiológicos. El hierro es un cofactor de la [hemoglobina, la mioglobina y enzimas que contienen hierro como la catalasa, citocromos] tirosina hidroxilasa, triptófano hidroxilasa, la xantina oxidasa, y la ribonucleósidos reductasa. [El hierro] Fe también participa en la mielinización, la generación de energía mitocondrial, y la replicación del ADN / ciclo celular". (Salvador, 2010).

El hierro y el deterioro cognitivo

"El deterioro cognitivo se debe a una lenta acumulación de alteraciones genéticas en el cerebro durante el envejecimiento, siendo la enfermedad de Alzheimer la que muestra el daño más severo, llamado rompimiento de la doble cadena de ADN. Aunque la fuente de los daños aún se desconoce, un causa, puede ser la acumulación de metales en el cerebro a través del tiempo, especialmente de hierro". extracto de la gaceta de Harvard en referencia a la plática de Bruce Yankner.

Una revisión publicada en el J Neurochem, von Bernhardi, Tichauer, y Eugenín describen los efectos de la acumulación de hierro durante el envejecimiento de la siguiente manera:

"El hierro se acumula progresivamente en el cerebro con la edad, lo cual normalmente se asocia con cambios en el metabolismo del hierro y / o la homeostasis. La acumulación de hierro afecta la modificación de proteínas, su plegamiento y agregación. Además, tiene un efecto importante en la producción de radicals libres y finalmente el estrés oxidativo. Así que la acumulación de hierro se convierte en sí misma en un mecanismo promotor del envejecimiento. La acumulación de hierro es muy específico e implica la acumulación de moléculas de este en ciertas células, particularmente en regiones del cerebro que están preferentemente impactadas por enfermedades neurodegenerativas como la AD [enfermedad de Alzheimer] y PD [la enfermedad de Parkinson] "

La homeostasis del hierro juega un papel importante en el envejecimiento del cerebro, sin embargo los mecanismos moleculares que participan en la desregulación de los niveles de hierro con la edad todavia no se conocen en detalle, por tanto, más conocimiento sobre esto garantiza importantes descubrimientos y nuevos enfoques terapéuticos para combatir las enfermedades neurodegenerativas que incrementan de forma concomitante con la esperanza de vida humana.

von Bernhardi, R., Tichauer, J. E., & Eugenín, J. (2010). Aging-dependent changes of microglial cells and their relevance for neurodegenerative disorders. Journal of neurochemistry , 112 (5), 1099-1114. URL http://dx.doi.org/10.1111/j.1471-4159.2009.06537.x

Salvador, G. A. (2010). Iron in neuronal function and dysfunction. BioFactors (Oxford, England). URL http://dx.doi.org/10.1002/biof.80

A comprehensive scientific view on ageing available to all/Una visión científica amplia sobre el envejecimiento disponible para todos

The journal Nature dedicated its free-access Insight section to Ageing. Five reviews and podcasts about aging are available to all public for reading and listening to.

1) The genetics of ageing by Cynthia J. Kenyon.
2) Lessons on longevity from budding yeast by Matt Kaeberlein
3) Linking functional decline of telomeres, mitochondria and stem cells during ageing by Ergün Sahin & Ronald A. DePinho
4) Neural mechanisms of ageing and cognitive decline by Nicholas A. Bishop, Tao Lu & Bruce A. Yankner.
5) Biodemography of human ageing by James W. Vaupel


La revista Nature dedicó su sección de acceso libre Insight al tema de envejecimiento. Cinco revisiones y podcasts (archivos de audio) todos sobre envejecimiento están disponibles a todo el público para leerlos y escucharlos en ingles.

1) La genética del envejecimiento por Cynthia J. Kenyon.
2) Lecciones sobre la longevidad de la levadura gemante por Matt Kaeberlein.
3) Ligando el detrimento de los telomeros, las mitocondrias y las celulas madre durante el envejecimiento por Ergün Sahin y Ronald A. DePinho.
4) Mecanismos neurales del envejecimiento y detrimento cognitivo por Nicholas A. Bishop, Tao Lu y Bruce A. Yankner.
5) Biodemografía del envejecimiento humano por James W. Vaupe.

Gerontogenes of the insulin signaling pathway / Gerontogenes de la vía de señalización de insulina

Gerontogenes are considered those genes that have been proved to extend longevity of model organisms more than 20%. Insulin signaling pathway is conserved during evolution, a decrease on it, increases lifespan in worms, flies and mice. The table below shows gerontogenes of this this pathway belonging to different species.

Los gerontogenes son considerados aquellos genes que se ha demostrado que extienden la esperanza de vida de organismos modelo arriba del 20%. La via de señalizacion de insulina esta conservada durante la evolución, una disminución en ésta incrementa la esperanza de vida en gusanos, moscas y ratones. La tabla de abajo muestra gerontogenes de esta vía que pertenecen a especies diferentes.



Gerontogenes of the insulin signaling pathway / Gerontogenes de la via de señalización de insulina by Shaday Michán is licensed under a Creative Commons Atribución-No comercial 2.5 México License. Based on a work at aging-academic.blogspot.com.