Un equipo de investigación formado por el profesor Dong Sung Kim, la profesora Anna Lee y el doctor Jaeseung Youn, del Departamento de Ingeniería Mecánica de POSTECH, ha recreado con éxito la estructura de las arrugas en tejidos biológicos in vitro y ha descubierto los mecanismos que subyacen a su formación. Sus hallazgos se han publicado en la revista internacional Nature Communications.
Los investigadores descubren importantes mecanismos en la formación de arrugas
Aunque las arrugas suelen asociarse con el envejecimiento de la piel, muchos órganos y tejidos, como el cerebro, el estómago y los intestinos, también muestran patrones de arrugas pronunciados. Estas estructuras desempeñan un papel clave en la regulación del estado y la diferenciación celular y contribuyen a las funciones fisiológicas de cada órgano. Comprender cómo se pliegan y arrugan los tejidos biológicos es fundamental para entender la complejidad de los organismos vivos más allá de las preocupaciones estéticas. Este conocimiento puede ser fundamental para avanzar en la investigación en ámbitos como el envejecimiento de la piel, las terapias regenerativas y la embriología. Pese a la importancia de las estructuras biológicas de las arrugas, gran parte de la investigación en este campo se basa en modelos animales, como moscas de la fruta, ratones y pollos, ya que sólo es posible reproducir la formación de arrugas in vitro de forma limitada. Por lo tanto, se desconocen en gran medida los procesos detallados que subyacen a la formación de arrugas en los tejidos vivos.
El equipo del profesor Dong Sung Kim ha abordado esta limitación desarrollando un modelo de tejido epitelial formado únicamente por células epiteliales humanas y matriz extracelular (MEC). Combinando este modelo con un dispositivo capaz de ejercer fuerzas de compresión precisas, pudieron recrear y observar in vitro estructuras arrugadas que suelen verse in vivo en el intestino, la piel y otros tejidos. Este avance les permitió recrear por primera vez tanto la deformación jerárquica de una única arruga profunda causada por una fuerte fuerza de compresión como la formación de numerosas arrugas pequeñas bajo una compresión leve.
Amplia gama de aplicaciones en ámbitos como la embriología, la ingeniería biomédica, la cosmética, etc.
El equipo también descubrió que factores como la estructura porosa de la ECM subyacente, la deshidratación y la fuerza de compresión ejercida sobre la capa epitelial son cruciales para el proceso de formación de arrugas. Sus experimentos demostraron que las fuerzas de compresión que deforman la capa de células epiteliales causan inestabilidad mecánica en la capa de ECM, lo que conduce a la formación de arrugas. Además, descubrieron que la deshidratación de la capa de ECM es un factor clave en el proceso de arrugamiento. Estas observaciones reflejan fielmente los efectos observados en el envejecimiento de la piel, donde la deshidratación de la capa de tejido subyacente conduce a la formación de arrugas, y proporcionan un modelo mecanobiológico para comprender la formación de arrugas.
El profesor Dong Sung Kim expresó la importancia de la investigación diciendo: “Hemos desarrollado una plataforma que puede utilizarse para reproducir diversas estructuras de arrugas en tejido vivo sin necesidad de ensayos con animales”. Según los investigadores, esta plataforma permite obtener imágenes en tiempo real y observar con detalle la formación de arrugas a nivel celular y tisular, procesos difíciles de captar en los modelos animales convencionales. Tiene amplias aplicaciones en campos como la embriología, la ingeniería biomédica y la cosmética, entre otros.
Arrugas y cardiopatías
Las arrugas no son sólo un aspecto desagradable y una consecuencia inevitable del envejecimiento. Según las investigaciones, también pueden indicar algo más siniestro. Los estudios sugieren que las personas con muchas arrugas profundas en el entrecejo, más de las típicas de su edad, tienen más riesgo de morir por enfermedad cardiovascular (ECV). Evaluar las arrugas de las cejas podría ser una forma sencilla y barata de identificar a las personas que pertenecen a un grupo de alto riesgo de ECV.
Los factores de riesgo, como el colesterol alto o la hipertensión, no pueden verse ni palparse. Los investigadores estudiaron las arrugas de la frente como marcador porque son muy sencillas y visuales. Basta con mirar la cara de una persona para que salte una alarma y podamos aconsejarle cómo reducir el riesgo. Estos consejos podrían incluir cambios sencillos en el estilo de vida, como hacer más ejercicio o seguir una dieta más sana.
El riesgo de cardiopatía aumenta con la edad, pero el estilo de vida y las intervenciones médicas pueden reducirlo. El reto consiste en reconocer a los pacientes de riesgo con la suficiente antelación como para marcar la diferencia. Según los autores del estudio, investigaciones anteriores han analizado diversos signos visibles del envejecimiento para determinar si pueden ser indicativos de enfermedad cardiovascular. En estudios anteriores, las patas de gallo no mostraban correlación con el riesgo cardiovascular, pero estas pequeñas arrugas cerca de los ojos no son sólo consecuencia de la edad, sino también de los movimientos faciales. Se ha encontrado una relación entre la caída del cabello de patrón masculino, el fruncimiento de los lóbulos de las orejas, el xantelasma (depósitos de colesterol bajo la piel) y un mayor riesgo de enfermedad cardiaca, pero no con un mayor riesgo de muerte. Los autores del presente estudio prospectivo examinaron otro marcador visible de la edad -las arrugas horizontales de la frente- para determinar si podían ser útiles para evaluar el riesgo cardiovascular en un grupo de 3.200 adultos trabajadores.
Las arrugas son uno de los primeros signos de envejecimiento vascular
Los participantes, todos ellos sanos y con edades comprendidas entre los 32, 42, 52 y 62 años al inicio del estudio, fueron examinados por médicos que les otorgaron puntos según el número y la profundidad de las arrugas de la frente. Una puntuación de cero significaba que no tenían arrugas, mientras que una puntuación de tres significaba “numerosas arrugas profundas”. Los participantes en el estudio fueron observados durante 20 años, durante los cuales 233 murieron por diversas razones. De ellos, el 15,2% tenía dos y tres arrugas. El 6,6% tenía una arruga y el 2,1% ninguna. Los autores descubrieron que las personas con una puntuación de arrugas de uno tenían un riesgo ligeramente mayor de morir por enfermedad cardiovascular que las personas sin arrugas. Para las personas con una puntuación de arrugas de dos y tres, el riesgo de muerte era casi diez veces mayor que para las personas con una puntuación de arrugas de cero, tras ajustar por edad, sexo, educación, hábito tabáquico, tensión arterial, frecuencia cardiaca, diabetes y niveles de lípidos.
Aunque las arrugas de la frente no son un método mejor para evaluar el riesgo cardiovascular que otros ya existentes, como la tensión arterial y los perfiles lipídicos, podrían alertar antes, a simple vista. Los investigadores aún desconocen la razón de esta asociación, que persistió incluso cuando se tuvieron en cuenta factores como la tensión laboral, pero sospechan que puede estar relacionada con la aterosclerosis o endurecimiento de las arterias debido a la acumulación de placa. La aterosclerosis es una de las principales causas de infarto y otros episodios cardiovasculares. Los cambios en la proteína de colágeno y el estrés oxidativo parecen desempeñar un papel tanto en la aterosclerosis como en las arrugas. Además, los vasos sanguíneos de la frente son tan pequeños que pueden ser más sensibles a la formación de placas, lo que significa que las arrugas podrían ser uno de los primeros signos de envejecimiento vascular.