A idade é medida em anos numa progressão linear marcada por aniversários, no entanto, quando os cientistas observam como os órgãos envelhecem, a descoberta não corresponde à ideia de que envelhecemos gradualmente a cada segundo que passa.
Agora, um novo estudo sobre o envelhecimento dos órgãos descobriu que cada órgão envelhece ao próprio ritmo. As artérias remodelam-se mais rapidamente entre os 30 e 39 anos, enquanto os órgãos reprodutivos o fazem na menopausa.
Os resultados do estudo mostram que a maior parte do corpo envelhece em duas fases, e os que apresentam envelhecimento mais rápido num órgão também têm envelhecimento acelerado em órgãos correspondentes. Um mapa criado pelos investigadores a partir da análise de 25.000 imagens de órgãos aponta para a sinalização hormonal como um possível gestor do envelhecimento em todo o corpo.
Resultados de um estudo computacional que analisou as taxas de envelhecimento em 40 tipos de órgãos humanos já foram publicados na revista Nature Aging. No estudo, cientistas do Instituto biomédico Sanford Burnham Prebys em colaboração com os Institutos Nacionais de Saúde (NIH), EUA, identificaram três padrões principais de envelhecimento e mapearam as alterações moleculares subjacentes que podem orientar o desenvolvimento de tratamentos específicos para cada órgão, visando promover um envelhecimento mais saudável.
“O nosso objetivo é entender como o envelhecimento ocorre em nível estrutural”, disse Sanju Sinha, do Centro de Ciência de Dados e Inteligência Artificial do Sanford Burnham Prebys. “Para isso, precisamos de milhares de tecidos orgânicos normais numa ampla faixa etária”, para isso os investigadores encontraram os dados necessários em arquivos hospedados pelo Genotype-Tissue Expression Project, uma importante iniciativa do Fundo Comum dos Institutos Nacionais de Saúde (NIH) para acelerar o estudo da expressão e regulação génica específica de tecidos e células.
“Este é um conjunto de dados públicos usados por centenas de grupos, mas quase todos utilizam os dados moleculares”, disse a investigadora. “Existem dezenas de terabytes de dados de imagem que permaneceram praticamente intocados.”
Nesse repositório digital, os investigadores encontraram mais de 25.000 imagens digitalizadas de biópsias de 40 tipos de tecido normal, provenientes de quase 1.000 dadores falecidos. Para analisar os dados visuais, desenvolveram um modelo de visão computacional de aprendizado profundo chamado Pathology-based Structural Aging Rate (PathStAR).
O modelo desenvolvido funciona segmentando as lâminas histopatológicas digitalizadas em mais de 30 milhões de imagens menores, conhecidas como patches. O PathStAR extrai características desses patches que refletem a estrutura tecidual subjacente e, em seguida, usa essas características para mapear como o envelhecimento estrutural ocorre ao longo do tempo.
“A hipótese é que as imagens clínicas fornecem informações visuais suficientes para entender e acompanhar como os tecidos estão a envelhecer”, disse a investigadora. “Assim que tivemos o modelo, começamos com uma prova de conceito, aplicando-o aos ovários.”
O conjunto de dados incluiu 250 lâminas histopatológicas digitalizadas de biópsias de tecido do ovário. Essas biópsias foram obtidas de dadoras com idades entre 21 e 70 anos. Após analisar a estrutura do tecido nessas imagens, o PathStAR revelou que o ovário apresenta dois períodos de envelhecimento acelerado: entre 35 e 40 anos, coincidindo com o declínio da fertilidade, e novamente entre 55 e 60 anos, correspondendo à pós-menopausa.
“Isso demonstrou que as informações estruturais contidas nas imagens clínicas podiam ser medidas e fornecer uma resposta que se alinha com o que sabemos sobre o envelhecimento funcional de um tecido”, referiu Sanju Sinha.
“E descobrimos que as alterações estruturais nos tecidos com o envelhecimento são tão evidentes que o modelo nem sequer precisa de qualquer treino sobre a idade cronológica para rastreá-las”, acrescentou a investigadora.
Em seguida, os cientistas voltaram a atenção para as imagens dos órgãos restantes, após selecionarem os 15 tipos de tecido que possuíam pelo menos 200 amostras representando uma ampla gama de idades ao longo da vida. Eles descobriram que os tecidos podiam ser subdivididos em três grupos.
O sistema vascular estava entre os tecidos considerados como apresentando envelhecimento estrutural precoce. Esses tecidos experimentaram envelhecimento acelerado dos 30 aos 39 anos, e então a taxa de envelhecimento diminuiu. Os tecidos de envelhecimento tardio incluíam o útero e a vagina, que eram relativamente estáveis no início da idade adulta, antes de envelhecerem mais rapidamente dos 50 aos 55 anos.
O padrão mais comum, no entanto, foi semelhante ao observado durante o teste piloto com tecido do ovário. Nove tipos de tecido apresentaram dois períodos distintos de envelhecimento, que a equipa de investigadores denominou envelhecimento estrutural bifásico.
“Assim que entendemos esses padrões, pudemos usar os dados de expressão e regulação génica da mesma coorte do Projeto de Expressão Genótipo-Tecidual para ver quais mudanças moleculares importantes ocorrem durante o envelhecimento acelerado”, disse Sanju Sinha.
A equipa de investigadores descobriu que os períodos de envelhecimento estrutural acelerado continham uma assinatura molecular comum, marcada por uma maior expressão de genes relacionados à inflamação, enquanto os genes que governam a produção de energia, o crescimento celular e o controlo de qualidade celular eram suprimidos simultaneamente.
“As descobertas podem servir de base para a construção de um atlas do envelhecimento estrutural, que orientará o planeamento e a avaliação de intervenções anti envelhecimento”, disse a investigadora. “Além disso, mais da metade dos tecidos que estudamos acompanhou o envelhecimento estrutural dos ovários, então vemos os ovários como uma espécie de marcapasso para o envelhecimento de todo o corpo.”
“Ao desenvolvermos terapias para proteger o sistema reprodutivo durante o envelhecimento, vemos o potencial de proteger vários outros órgãos e aumentar a expectativa de vida saudável em geral”, concluiu a investigadora do Instituto biomédico Sanford Burnham Prebys.
