Duas revisões, com dez anos de intervalo, do mesmo núcleo de cinco autores na mesma revista. O artigo de 2013 enumerava nove marcas distintivas. O seguimento de 2023 listava doze. Nenhuma célula mudou nesse intervalo; o que mudou foi a evidência e a fasquia de admissão. Essa distância entre uma lista e um mecanismo é o que as marcas distintivas do envelhecimento significam na prática, e é o ponto que a maior parte da divulgação popular ignora.
Este guia destina-se a leitores que têm de avaliar um artigo e não um título. Expõe o que o enquadramento afirma, que resultados sobreviveram à replicação independente, quais continuam a ser associações, onde entram de facto a química sintética e a química analítica, e o que a área ainda não consegue medir. Não contém aconselhamento de saúde nem descreve qualquer uso humano de qualquer composto.
O que significam as marcas distintivas do envelhecimento, e o que não afirmam
Uma marca distintiva é um instrumento de classificação, não uma causa. A revisão de 2023 enuncia abertamente as suas regras de admissão: uma marca distintiva deve manifestar-se com a idade, deve acelerar o envelhecimento quando acentuada experimentalmente e deve oferecer a oportunidade de desacelerar, parar ou reverter o envelhecimento quando visada terapeuticamente. Estas três premissas são um filtro para candidatos. Não são evidência de que algum candidato isolado conduza o processo.
O artigo de 2013 era explicitamente provisório na sua própria formulação. Descrevia nove tentative marcas distintivas como denominadores comuns do envelhecimento entre organismos, com ênfase nos mamíferos, e nomeava o problema por resolver no seu próprio resumo: dissecar a interligação entre as marcas distintivas candidatas e os seus contributos relativos. Uma década depois, essa continua a ser a questão central de investigação, não um assunto resolvido.
Daqui decorrem duas consequências para quem lê a literatura. Uma marca distintiva não é automaticamente um alvo, porque um processo que aumenta com a idade pode ser uma resposta de reparação e não o próprio dano. E um resultado em leveduras, vermes ou moscas não se transfere por defeito para os mamíferos; a revisão de 2013 foi construída em torno de vias conservadas precisamente porque a conservação tem de ser demonstrada caso a caso.
De nove marcas distintivas em 2013 a doze em 2023
A lista de 2013 era: instabilidade genómica, desgaste dos telómeros, alterações epigenéticas, perda da proteostase, deteção de nutrientes desregulada, disfunção mitocondrial, senescência celular, esgotamento das células estaminais e comunicação intercelular alterada.
A lista de 2023 mantém as nove e acrescenta três: macroautofagia comprometida, inflamação crónica e disbiose. A mesma revisão liga ainda as marcas distintivas a um conjunto paralelo de marcas distintivas da saúde propostas, que incluem a compartimentação espacial, a manutenção da homeostase e respostas adequadas ao stress.
| Aspect | Hallmarks of Aging, 2013 | Hallmarks of aging, 2023 |
|---|---|---|
| Número de marcas distintivas | Nine | Twelve |
| Categorias acrescentadas | None | Macroautofagia comprometida, inflamação crónica, disbiose |
| Critérios de admissão enunciados | Denominadores comuns entre organismos, descritos como provisórios | Três premissas explícitas: manifestação associada à idade, aceleração quando acentuada, desaceleração quando visada |
| Problema em aberto enunciado | Interligação e contributos relativos das marcas distintivas | Marcas distintivas descritas como interligadas e ligadas às marcas distintivas da saúde propostas |
| Revista e ano | Cell, 2013 | Cell, 2023 |
O resumo honesto dessa mudança não é que tenham sido descobertos três novos mecanismos. É que três processos acumularam apoio experimental suficiente para ultrapassar uma fasquia que os autores tinham deixado por escrito. O enquadramento cresceu porque a evidência cresceu, o que também significa que pode voltar a crescer.
Que resultados sobre o envelhecimento não foram replicados, e porquê
A falha mais instrutiva da biologia moderna do envelhecimento é a história das sirtuínas. A sobre-expressão de sirtuínas, uma família de desacetilases proteicas dependentes do dinucleótido de nicotinamida e adenina, tinha sido descrita como aumentando a longevidade na levedura de gemulação, em Caenorhabditis elegans e em Drosophila melanogaster. Um reexame de 2011 na Nature verificou que a padronização do fundo genético e a utilização de controlos adequados aboliam os efeitos aparentes tanto no verme como na mosca.
O pormenor importa mais do que o título. Em C. elegans, o retrocruzamento de uma linha de alta expressão anulou o aumento da longevidade sem anular a própria sobre-expressão; a longevidade cossegregava, em vez disso, com uma mutação num segundo local que afetava neurónios sensoriais. Em Drosophila, uma estirpe com sobre-expressão ubíqua tinha vida longa em relação aos controlos de tipo selvagem, como descrito anteriormente, mas não em relação aos controlos transgénicos adequados. O mesmo estudo verificou que a restrição alimentar prolongava a longevidade das moscas independentemente do gene da sirtuína. Os autores não concluíram que as sirtuínas são irrelevantes para a longevidade; concluíram que os efeitos descritos anteriormente não eram robustos face ao fundo genético e aos efeitos mutagénicos da inserção do transgene.
É esta a lição geral para ler esta área. Quando um efeito desaparece com controlos melhores, a pergunta informativa é que controlo faltava, e não se a molécula está atualmente na moda.
Porque é que os estudos de longevidade usam ratinhos geneticamente heterogéneos
O contraexemplo é a rapamicina. Em 2009, um estudo multicêntrico publicado na Nature relatou que a rapamicina administrada na alimentação a partir dos 600 dias de idade prolongava a longevidade mediana e máxima em ratinhos machos e fêmeas. Com base na idade a noventa por cento de mortalidade, o aumento foi de catorze por cento nas fêmeas e de nove por cento nos machos. O efeito foi observado em três centros de ensaio independentes, em ratinhos geneticamente heterogéneos escolhidos para evitar efeitos específicos do genótipo na suscetibilidade a doenças.
Um segundo relatório, publicado em 2011 por um grupo parcialmente coincidente e financiado ao abrigo das mesmas bolsas do National Institute on Aging, administrou rapamicina na alimentação a partir dos nove meses de idade e verificou que a sobrevivência mediana se prolongava em média dez por cento nos machos e dezoito por cento nas fêmeas, com aumentos significativos, incluindo da longevidade máxima, em cada um dos três centros de ensaio. Nesse estudo, o resveratrol e a sinvastatina não tiveram efeito significativo na sobrevivência em nenhum dos sexos.
Três características de desenho sustentam essa evidência: heterogeneidade genética, três laboratórios independentes e a sobrevivência como parâmetro de avaliação. O episódio das sirtuínas falhou na primeira delas, e é por isso que o desenho, e não o composto, é a parte que vale a pena copiar. Nada disto é uma afirmação sobre o envelhecimento humano, e uma curva de sobrevivência de ratinhos não é uma licença para extrapolar.
Onde a química entra realmente em cena
As moléculas usadas como sondas nesta área quase nada têm em comum do ponto de vista estrutural. A rapamicina, também designada sirolímus, é um macrólido de fórmula molecular C51H79NO13 com massa molecular próxima de 914, registada no PubChem como CID 5284616 com o número de registo CAS 53123-88-9. A espermidina é uma triamina de fórmula C7H19N3 e massa molecular próxima de 145, PubChem CID 1102. A metformina é uma biguanida de fórmula C4H11N5 e massa molecular próxima de 129, PubChem CID 4091.
Uma lactona macrocíclica de cinquenta e um carbonos e uma poliamina de sete carbonos não são o mesmo problema analítico. A primeira é grande, altamente substituída e rica em estereocentros. A segunda é pequena, fortemente básica, pouco retida nas colunas convencionais de fase reversa e praticamente invisível à deteção ultravioleta sem derivatização. O enquadramento das marcas distintivas agrupa estes compostos pela via que perturbam, nunca pela sua química, e esse desfasamento é uma fonte frequente de confusão na divulgação secundária.
A consequência prática é pouco vistosa e decisiva: um resultado biológico só é tão fiável quanto a identidade e a pureza do material que o produziu. Se um composto-sonda contiver uma impureza não atribuída, a atividade descrita pode pertencer à impureza e não à molécula nomeada. São os dados de caracterização, e não um nome de catálogo, que tornam um reagente de investigação utilizável como evidência, e é também por isso que os nossos condições de fornecimento tratam cada artigo como material de laboratório e nada mais.
Porque é que os relógios epigenéticos são correlação, não causalidade
O relógio epigenético multitecidular publicado em 2013 foi desenvolvido com cerca de oito mil amostras de oitenta e dois conjuntos de dados de microarranjos de metilação do ADN, abrangendo cinquenta e um tecidos e tipos celulares saudáveis, e assenta em 353 locais CpG. As suas propriedades descritas são notáveis: idade estimada próxima de zero para células estaminais embrionárias e pluripotentes induzidas, correlação com o número de passagens celulares, uma medida de aceleração da idade altamente hereditária e aplicabilidade a tecidos de chimpanzé. Em seis mil amostras de cancro de trinta e dois conjuntos de dados, todos os vinte tipos de cancro considerados mostraram aceleração significativa da idade, em média de trinta e seis anos.
Eis o limite que os títulos deixam cair. Um relógio treinado para prever a idade cronológica mede aquilo em que foi treinado. O desvio dessa previsão, geralmente designado aceleração da idade, é uma associação com desfechos, a menos que uma experiência demonstre o contrário. O autor do relógio de 2013 propôs que este mede o efeito cumulativo de um sistema de manutenção epigenética, o que é uma hipótese sobre aquilo que o marcador reflete, não uma demonstração de que mover o marcador move a biologia. A diferença entre idade cronológica e idade biológica, tal como usada nesta literatura, é um resultado de modelação e não uma grandeza medida diretamente.
Os telómeros mais longos protegem contra doenças?
O desgaste dos telómeros consta de ambas as listas de marcas distintivas, pelo que a leitura intuitiva é que telómeros mais longos têm de ser melhores. Um estudo de aleatorização mendeliana publicado em 2017 na JAMA Oncology testou essa intuição usando variantes genéticas germinais como variáveis instrumentais, com dados resumidos disponíveis para 35 cancros e 48 doenças não neoplásicas, correspondendo a 420 081 casos e 1 093 105 controlos.
O aumento do comprimento dos telómeros devido à variação genética germinal esteve em geral associado a um risco aumentado de cancros de localização específica. As razões de probabilidades mais fortes por desvio-padrão de comprimento geneticamente aumentado foram descritas para o glioma com 5,27, o cancro do ovário seroso de baixo potencial maligno com 4,35, o adenocarcinoma do pulmão com 3,19 e o neuroblastoma com 2,98. Para as doenças psiquiátricas, autoimunes, inflamatórias e diabéticas houve em geral pouca evidência de associação, com exceções no sentido oposto: doença coronária com 0,78, aneurisma da aorta abdominal com 0,63, doença celíaca com 0,42 e doença pulmonar intersticial com 0,09.
Os autores concluíram que telómeros mais longos provavelmente aumentam o risco de vários cancros, ao mesmo tempo que reduzem o risco de algumas doenças não neoplásicas, incluindo a doença cardiovascular. Uma marca distintiva pode, portanto, apontar em sentidos opostos consoante o desfecho examinado, o que constitui o argumento isolado mais claro contra ler a lista de marcas distintivas como uma lista de grandezas a maximizar ou minimizar.
A senescência celular é causa ou consequência do envelhecimento?
A senescência é a marca distintiva com a experiência causal mais limpa por trás. Um estudo de 2011 na Nature usou um transgene chamado INK-ATTAC para eliminar a pedido células positivas para p16Ink4a num fundo de ratinho progeroide BubR1. A remoção dessas células ao longo da vida atrasou o início das alterações associadas à idade no tecido adiposo, no músculo esquelético e no olho, e a eliminação em fase tardia da vida atenuou a progressão de perturbações já estabelecidas. Os autores interpretaram isto como evidência de que a senescência celular está causalmente implicada na geração de fenótipos associados à idade nesse modelo.
A evidência em humanos é muito mais escassa. Um estudo-piloto aberto, o primeiro em humanos, publicado em 2019, incluiu catorze participantes com fibrose pulmonar idiopática. Os seus parâmetros de avaliação primários foram a retenção e a conclusão das avaliações clínicas planeadas, não a eficácia. A função física, medida pela distância percorrida em seis minutos, pela velocidade de marcha em quatro metros e pelo tempo de levantar da cadeira, melhorou significativamente; a função pulmonar, as análises bioquímicas clínicas e a saúde relatada mantiveram-se inalteradas; foi notificado um acontecimento adverso grave; e os efeitos sobre os fatores circulantes do fenótipo secretor associado à senescência foram inconclusivos. Não houve grupo de controlo, e os autores enquadraram o estudo como apoiando a exequibilidade e justificando ensaios controlados aleatorizados maiores.
Um resultado causal num ratinho progeroide e um piloto de exequibilidade em catorze doentes não são o mesmo tipo de evidência. É na distância entre eles que vive a maior parte do exagero nesta área.
O que conta como biomarcador validado do envelhecimento
Nada ainda, no sentido de uma medida qualificada por consenso. Um artigo de enquadramento de 2023 na Cell sobre biomarcadores do envelhecimento enuncia o obstáculo claramente: a atual falta de normas e de consenso sobre as propriedades de um biomarcador do envelhecimento fiável dificulta o seu desenvolvimento e validação adicionais para aplicações clínicas. O artigo propõe terminologia, classificação e potenciais casos de uso clínico, discute etapas de validação e assinala os desafios remanescentes como áreas que necessitam de investigação futura.
É este o ponto da situação a reter ao ler qualquer alegação sobre longevidade. Uma revisão de 2019 na Nature descreve a investigação sobre o envelhecimento como entrando numa nova era com implicações médicas, comerciais e sociais, o que é uma afirmação sobre dinamismo e não sobre intervenções comprovadas. Dinamismo e validação são coisas diferentes, e só uma delas pertence a uma especificação.
Perguntas frequentes
Quantas marcas distintivas do envelhecimento existem atualmente?
Doze, segundo a atualização de 2023 publicada na Cell. O original de 2013 propunha nove: instabilidade genómica, desgaste dos telómeros, alterações epigenéticas, perda da proteostase, deteção de nutrientes desregulada, disfunção mitocondrial, senescência celular, esgotamento das células estaminais e comunicação intercelular alterada. A revisão de 2023 mantém as nove e acrescenta a macroautofagia comprometida, a inflamação crónica e a disbiose como marcas distintivas separadas.
Qual é a diferença entre as marcas distintivas do envelhecimento de 2013 e de 2023?
A versão de 2023 acrescenta três marcas distintivas e enuncia critérios de admissão explícitos: um candidato deve manifestar-se com a idade, deve acelerar o envelhecimento quando acentuado experimentalmente e deve permitir que o envelhecimento seja desacelerado, parado ou revertido quando visado terapeuticamente. O artigo de 2013 qualificava as suas nove marcas distintivas como provisórias e identificava a sua interligação e os seus contributos relativos como o principal desafio por resolver.
Os resultados de longevidade das sirtuínas foram replicados?
Não em condições padronizadas. Um reexame de 2011 publicado na Nature verificou que a padronização do fundo genético e a utilização de controlos transgénicos adequados aboliam o prolongamento da longevidade descrito com a sobre-expressão de sirtuínas tanto em C. elegans e Drosophila. No verme, a longevidade cossegregava com uma mutação num segundo local que afetava neurónios sensoriais, e não com a própria sobre-expressão.
A rapamicina prolonga a longevidade em ratinhos?
Sim, em ratinhos geneticamente heterogéneos, em três centros de ensaio independentes, em dois relatórios distintos. Administrada a partir dos 600 dias de idade, a rapamicina aumentou a idade a noventa por cento de mortalidade em catorze por cento nas fêmeas e em nove por cento nos machos. Administrada na alimentação a partir dos nove meses de idade, a sobrevivência mediana aumentou em média dezoito por cento nas fêmeas e dez por cento nos machos.
Os relógios epigenéticos são uma medida da idade biológica?
São preditores treinados na idade cronológica, pelo que os desvios em relação à previsão são associações até que uma experiência mostre o contrário. O relógio multitecidular de 2013 usa 353 locais CpG, foi desenvolvido a partir de cerca de oito mil amostras de cinquenta e um tecidos e tipos celulares saudáveis e descreveu uma aceleração média da idade de trinta e seis anos no tecido tumoral. A exatidão da previsão não é uma demonstração de mecanismo.
Os telómeros mais longos protegem contra doenças?
Não de forma uniforme. Uma análise de aleatorização mendeliana de 2017, abrangendo 35 cancros e 48 doenças não neoplásicas, verificou que o comprimento dos telómeros geneticamente aumentado estava em geral associado a maior risco de cancros de localização específica, incluindo o glioma e o adenocarcinoma do pulmão, estando ao mesmo tempo associado a menor risco de doença coronária, aneurisma da aorta abdominal e doença pulmonar intersticial. O sentido do efeito depende do desfecho.
Existe um biomarcador do envelhecimento validado?
Não existe nenhum biomarcador qualificado por consenso. Um artigo de enquadramento de 2023 na Cell afirma que a falta de normas acordadas e de consenso sobre o que torna fiável um biomarcador do envelhecimento é, em si mesma, o obstáculo ao desenvolvimento e validação adicionais para aplicações clínicas. Esse artigo propõe terminologia, classificação e etapas de validação, em vez de endossar como validada qualquer medida específica existente.
Porque é que os estudos de longevidade usam ratinhos geneticamente heterogéneos?
Para impedir que um único genótipo dite o resultado. As estirpes consanguíneas têm suscetibilidades a doenças específicas da estirpe que podem fazer-se passar por um efeito do envelhecimento, e os locais de inserção de transgenes podem fazer o mesmo, como mostrou o reexame das sirtuínas. Ambos os relatórios multicêntricos sobre a rapamicina usaram ratinhos geneticamente heterogéneos, escolhidos explicitamente para evitar efeitos específicos do genótipo na suscetibilidade a doenças, em três centros de ensaio independentes.
References
- Lopez-Otin C, Blasco MA, Partridge L, Serrano M, Kroemer G. The Hallmarks of Aging. Cell, 2013;153
- Lopez-Otin C, Blasco MA, Partridge L, Serrano M, Kroemer G. Hallmarks of aging: An expanding universe. Cell, 2023;186
- Burnett C, et al. Absence of effects of Sir2 overexpression on lifespan in C. elegans and Drosophila. Nature, 2011;477
- Harrison DE, et al. Rapamycin fed late in life extends lifespan in genetically heterogeneous mice. Nature, 2009;460
- Miller RA, et al. Rapamycin, But Not Resveratrol or Simvastatin, Extends Life Span of Genetically Heterogeneous Mice. Journal of Gerontology Series A, 2011;66A
- Horvath S. DNA methylation age of human tissues and cell types. Genome Biology, 2013;14
- Haycock PC, et al. Association Between Telomere Length and Risk of Cancer and Non-Neoplastic Diseases: A Mendelian Randomization Study. JAMA Oncology, 2017;3
- Baker DJ, et al. Clearance of p16Ink4a-positive senescent cells delays ageing-associated disorders. Nature, 2011;479
- Justice JN, et al. Senolytics in idiopathic pulmonary fibrosis: results from a first-in-human, open-label, pilot study. EBioMedicine, 2019;40
- Moqri M, et al. Biomarkers of aging for the identification and evaluation of longevity interventions. Cell, 2023;186
- Campisi J, et al. From discoveries in ageing research to therapeutics for healthy ageing. Nature, 2019;571
- PubChem Compound Summary CID 5284616, sirolimus. National Library of Medicine
Exclusivamente para investigação. A Nonsensia fornece padrões de referência analíticos para aplicações laboratoriais e de investigação. Este artigo é publicado para fins científicos e educativos. Não constitui aconselhamento médico, não descreve qualquer utilização em seres humanos e nada nele deve ser entendido como recomendação para administrar qualquer substância a uma pessoa ou animal.
Arquivado em: Ciência da longevidade
A Nonsensia fornece os compostos abordados neste guia como padrões de referência analíticos para uso laboratorial e de investigação.