¿Cómo afecta el microbioma al envejecimiento de la piel?

Índice

• ¿Por qué todos envejecemos?
• ¿Cómo se produce el envejecimiento de la piel?
• Microbiomas humanos
• Envejecimiento de la piel y microbioma intestinal
• ¿Cómo se desarrolla el Eje Intestino-piel con el envejecimiento de la piel?
• Envejecimiento de la piel y microbiomas de la piel
• ¿Cómo podemos mejorar la salud de la piel?

¿Por qué todos envejecemos?

El envejecimiento es el proceso de pasar de un organismo más joven a uno más viejo, a menudo menos saludable. El envejecimiento biológico es un proceso que ocurre a nivel celular y molecular y conduce a un deterioro en la función y estructura de todos los sistemas orgánicos.

Los factores genéticos juegan un papel importante en el envejecimiento. La genética determina la vida útil de una especie y explica en parte por qué los individuos de algunos linajes tienden a vivir una vida más larga y saludable que otros. Sin embargo, el envejecimiento puede acelerarse o retrasarse mediante la modificación de factores extrínsecos como la actividad física, los patrones dietéticos, el descanso, la exposición a factores ambientales y las enfermedades. Estos factores afectan la tasa de envejecimiento a través de mecanismos moleculares comunes que dan como resultado la acumulación de daño y la disminución de la capacidad de recuperación celular. Los mecanismos que actualmente se cree que son los principales impulsores del envejecimiento son las alteraciones genéticas y epigenéticas, la acumulación de proteínas anormales, el estrés oxidativo y la disfunción mitocondrial, así como la senescencia celular.

El ADN sufre daño, mutación y acortamiento de los telómeros debido a la exposición al estrés oxidativo y la replicación celular. Las células humanas tienen sistemas de reparación de ADN intrínsecos para mantener la estabilidad genética. Sin embargo, el sistema de reparación disminuye funcionalmente con el tiempo, lo que lleva a la acumulación de defectos y disfunción celular. Los fenómenos epigenéticos, como la modificación de histonas y la metilación del ADN, juegan un papel en la protección del ADN y la regulación de la expresión génica. La exposición a la contaminación ambiental, la ingestión de una dieta desequilibrada o la generación de sustancias tóxicas por parte de la microbiota pueden provocar una alteración anormal de los factores epigenéticos y, finalmente, una disfunción celular.

La acumulación de proteínas anormales se ha demostrado como la principal patogenia en diversas enfermedades degenerativas relacionadas con la edad, como la demencia y la enfermedad de Parkinson. Las proteínas pueden sintetizarse de manera anormal a partir de genes patológicos o alterarse después de la traducción durante la fosforilación, escisión, plegamiento o empaquetamiento como resultado del estrés oxidativo y el sistema de proteostasis alterado.

Las especies reactivas de oxígeno (ROS) producidas por las mitocondrias juegan papeles nocivos en varios procesos de regulación e inmunidad del ciclo celular. La disfunción mitocondrial produce un exceso de ROS e inflamación, que a su vez daña el ADN y las proteínas sintetizadas, lo que lleva al envejecimiento celular. Estudios recientes sobre el envejecimiento han identificado varias vías relacionadas con el metabolismo de la energía y los nutrientes, como la insulina y la vía de señalización del factor de crecimiento similar a la insulina 1, la vía TOR y la acción de la sirtuina, que afecta la expresión génica, la modificación y la regulación de proteínas. de la función mitocondrial. Estos descubrimientos enfatizan el impacto de los patrones dietéticos y la ingesta calórica en el envejecimiento.

La senescencia celular, definida como la detención permanente del ciclo celular, es un estado fisiológico de la célula y proporciona una forma de suprimir la tumorigénesis. La senescencia celular ocurriría naturalmente con el envejecimiento porque las células humanas carecen de la enzima telomerasa. Sin embargo, las condiciones antes mencionadas de daño en el ADN y estrés oxidativo aceleran la senescencia celular. Las células senescentes no solo están directamente limitadas en su capacidad de regeneración para mantener la función de los órganos, sino que también inducen una inflamación crónica del tejido local a través de la liberación de citocinas proinflamatorias.

Estudios recientes que utilizan secuenciación avanzada y herramientas metagenómicas han resaltado la asociación entre el microbioma y muchos aspectos de la salud. La composición del microbioma cambia dinámicamente a lo largo de la vida humana y tiene un impacto bidireccional en la salud y las enfermedades.

¿Cómo se produce el envejecimiento de la piel?

Dado que es la interfaz más grande de nuestro cuerpo, la piel tiene un proceso de envejecimiento multifactorial, causado tanto por factores intrínsecos como extrínsecos. Los factores intrínsecos, es decir, el envejecimiento cronológico de la piel, aparentemente implican un conjunto de cambios fisiológicos inevitables en la piel que ocurren con el tiempo y están influenciados por cambios genéticos, hormonales y metabólicos celulares, incluidos los metabolitos del microbioma intestinal y de la piel. Estas alteraciones demuestran cambios en los tejidos blandos que incluyen disminución de la producción de colágeno, menor cantidad de lípidos, adelgazamiento epidérmico y pérdida de grasa subcutánea. La piel intrínsecamente envejecida aparece seca y pálida con arrugas finas y mayor laxitud.

El envejecimiento facial se caracteriza por una forma de triángulo invertido, causada por la combinación de cambios en los tejidos blandos, reabsorción del hueso facial y recesión. Por el contrario, los factores extrínsecos del envejecimiento, en su mayoría conocidos como fotoenvejecimiento, incluyen cambios estructurales y funcionales causados por diversos factores ambientales, siendo el principal la radiación ultravioleta (UV). Otros factores exógenos incluyen el tabaquismo, la dieta, la exposición a sustancias químicas, los traumatismos y la contaminación del aire. La piel extrínsecamente envejecida manifiesta arrugas profundas, laxitud, aspereza, mayor fragilidad y múltiples telangiectasias. Además, la piel dañada por el sol puede presentar despigmentación, como oscurecimiento y pigmentación moteada.

Una teoría importante del envejecimiento involucra la senescencia celular o apoptosis resultante del daño oxidativo ya que el sistema antioxidante de la piel tiende a debilitarse con la edad. La generación de especies reactivas de oxígeno secundarias al metabolismo aeróbico normal y factores exógenos, como la radiación UV, es la principal causa del envejecimiento de la piel. El daño oxidativo conduce a la regulación positiva de los factores relacionados con el estrés, como los factores inducibles por hipoxia y el factor nuclear kappa B (NF-κB). Estos factores inducen la expresión de citocinas (interleucina (IL)-1, IL-6, factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF) y factor de necrosis tumoral (TNF)-α), todas ellas reguladoras proinflamatorias de la supervivencia celular y moduladoras de la metaloproteínas que degradan la matriz, lo que conduce a la degradación del colágeno.

Además, el estrés oxidativo también modifica la señalización de los telómeros. En general, el acortamiento de los telómeros es el resultado de la incapacidad de la ADN polimerasa para replicar los pares de bases finales de un cromosoma secundario a la división celular en serie. Cuando los telómeros alcanzan un umbral "críticamente corto", la célula sufre senescencia proliferativa o apoptosis. El insulto oxidativo parece provocar el acortamiento de los telómeros, que es una de las causas del envejecimiento de la piel.

Microbiomas humanos

Existen diversos microbiomas en el cuerpo humano, aunque los principales son la microbiota del tracto gastrointestinal (GIT) humano y las comunidades de microbiota de la piel. El TGI humano alberga un ecosistema complejo que se compone de billones de microorganismos como bacterias, hongos y virus, denominado microbiota intestinal. El microbioma intestinal trabaja para mantener la salud y la homeostasis del huésped, mediar en condiciones inflamatorias y modular el sistema inmunitario a través de un delicado equilibrio de bacterias comensales y patógenas. Sin embargo, el microbioma intestinal puede cambiar según el estilo de vida, la nutrición, las infecciones bacterianas, los antibióticos, las intervenciones quirúrgicas, la fragilidad y la inflamación. Una alteración de las bacterias intestinales da como resultado una disbiosis microbiana. Un estado de disbiosis se caracteriza por una reducción de la diversidad de especies bacterianas y una disminución de las bacterias beneficiosas. La variación microbiana puede afectar potencialmente la función del microbioma al aumentar la permeabilidad intestinal al tiempo que compromete la absorción de la nutrición, la metabolización de los alimentos y la regulación del sistema inmunitario. Una interrupción de la microflora intestinal y sus consecuencias asociadas pueden influir en la patología de diversas enfermedades, incluido el envejecimiento.

La piel es el órgano más grande del cuerpo humano. Al igual que el microbioma intestinal, la microbiota de la piel también está compuesta por millones de microorganismos, incluidas bacterias, hongos y virus. Algunos de estos son simbióticos beneficiosos con funciones esenciales en la barrera protectora, evitando la invasión de patógenos. Cuando se produce un desequilibrio de comensales y patógenos, pueden producirse enfermedades de la piel o enfermedades sistémicas.

Envejecimiento de la piel y microbioma intestinal

Durante la transición de la edad adulta a la vejez, la microbiota intestinal sufre importantes alteraciones. En comparación con los adultos, hay una disminución en la diversidad microbiana y una mayor variación interindividual en la composición de la microbiota en las personas mayores (> 65 años). También se ha demostrado que la composición del microbioma puede influir en la tasa de envejecimiento. No se conoce un umbral cronológico ni una edad en la que la composición de la microbiota cambie abruptamente; más bien, estos cambios ocurren gradualmente con el tiempo.

La distinta composición microbiana en el GIT se ha atribuido al envejecimiento y la inflamación asociada con la edad. Como se mostró en estudios previos centrados en la microbiota intestinal en personas centenarias, la longevidad se asocia positivamente con una abundancia de productores de ácidos grasos de cadena corta (AGCC), como Clostridium cluster XIVa, Ruminococcaceae, Akkermansia y Christensenellaceae. La composición promedio de filos de los centenarios fue diferente a la de otros ancianos y adultos. Además, un estudio reciente informó 116 genes microbianos significativamente correlacionados con el envejecimiento, que se identificaron como una firma de longevidad. Se detectaron filos más diversos en la microbiota de los centenarios en comparación con otros grupos. Además, las bacterias buenas relacionadas con la salud inmunológica y metabólica, como Akkermansia, Christensenellaceae y Lactobacillus, fueron más altas en los centenarios que en otros grupos. En consecuencia, la pérdida de Lactobacillus y Faecalibacterium, así como la abundancia de los géneros Oscillibacter y Alistipes, junto con la familia Eubacteriaceae, está relacionada con la fragilidad en las personas mayores. Los ancianos frágiles también tienen más bacterias comensales Bacteroidetes proinflamatorias.

Los investigadores han comenzado a explorar la relación entre la senescencia y la disbiosis microbiana. Se realizó un estudio reciente que investigó la composición microbiana en modelos senescentes. En ratones envejecidos, se evaluaron las firmas del microbioma intestinal asociadas con los marcadores de senescencia celular y factores inflamatorios, conocidos como fenotipo secretor asociado a la senescencia (SASP). Los hallazgos revelaron que Clostridiales, Staphylococcus y Lachnospiraceae se correlacionaron positivamente con todos los marcadores inflamatorios y de senescencia celular. Por el contrario, Coriobacteriaceae y Akkermansia se correlacionaron negativamente con estos marcadores. La relación entre la senescencia celular y la composición microbiana implica que la disbiosis microbiana está involucrada en la senescencia. Además, los prebióticos y los probióticos son eficientes en la prevención de condiciones patológicas particulares en poblaciones de edad avanzada al suprimir la inflamación crónica inapropiada y mejorar las respuestas inmunitarias adaptativas, lo que contrarresta la inmunosenescencia.

Además, la disbiosis intestinal con la edad da como resultado una fuga de productos microbianos proinflamatorios a través de una alteración de la permeabilidad intestinal. Estos productos luego se trasladan al torrente sanguíneo, lo que provoca efectos sistémicos. Como consecuencia de la disbiosis, la inflamación y la vigilancia inmunitaria deficiente dificultan la eliminación de las células senescentes.

¿Cómo se desarrolla el Eje Intestino-piel con el envejecimiento de la piel?

El eje intestino-piel describe la vía de comunicación bidireccional entre el microbioma intestinal y el sistema tegumentario (conjunto de órganos que forman la capa más externa del cuerpo de un animal) a través de sus propiedades inmunológicas y metabólicas. Los microbios bacterianos y sus metabolitos que ingresan a la circulación sanguínea pueden viajar a través del cuerpo y afectar los órganos tisulares distantes y la piel. Aunque es difícil determinar una relación causal entre el microbioma intestinal y las afecciones de la piel, múltiples estudios indican un vínculo entre ellas con varias enfermedades dermatológicas asociadas con trastornos gastrointestinales y viceversa. Además, estudios previos han demostrado que el aumento de la permeabilidad intestinal causado por la disbiosis ha llevado a una acumulación de metabolitos bacterianos en la piel, así como a un deterioro en la diferenciación epidérmica y la integridad de la piel.

El mecanismo exacto que subyace a las interacciones microbianas entre el intestino y la piel aún no se ha dilucidado por completo. Sin embargo, informes recientes demuestran que los probióticos orales son beneficiosos para mejorar varios signos del envejecimiento de la piel, incluido el pH ácido de la piel, el estrés oxidativo, el daño solar y la disfunción de la barrera cutánea. Además, se han realizado estudios que determinan la conexión entre Lactobacillus plantarum HY7714, Bifidobacterium breve B-3 y la protección de la piel. Los hallazgos sugieren que había sustancias funcionales en la comunicación del eje piel-intestino, que interactúan de manera fotoprotectora, lo que resulta en un efecto antienvejecimiento en un modelo de ratón, y la administración de Lactobacillus plantarum HY7714 puede disminuir la síntomas del fotoenvejecimiento de la piel inducido por UV en humanos.

La disbiosis intestinal, el deterioro de la eliminación de células senescentes y la acumulación de factores SASP pueden afectar la función y la integridad de la piel, lo que lleva a fenotipos de envejecimiento prematuro. En particular, la regulación positiva de las metaloproteinasas de la matriz (MMP), que pertenecen a SASP, es un factor que contribuye a los cambios en la piel relacionados con la edad. Las MMP reconstruyen la matriz extracelular (ECM) al degradar proteínas que incluyen colágeno, fibronectina, elastina y proteoglicanos. Las alteraciones realizadas en la ECM por las MMP pueden influir en las arrugas, la flacidez y la laxitud de la piel.

Envejecimiento de la piel y microbiomas de la piel

El microbioma de la piel juega un papel importante en el mantenimiento de la homeostasis de la piel y contribuye a la función de barrera de la piel para proteger contra el medio ambiente y los patógenos potenciales. Las bacterias comensales compiten por los nutrientes y el espacio, inhibiendo la reproducción de los competidores a través de la producción de péptidos compuestos antimicrobianos (AMP), lo que lleva a la inhibición del crecimiento de patógenos. Los microbios de la piel secretan enzimas involucradas en la homeostasis de la piel; las enzimas proteasas desempeñan un papel en la renovación del estrato córneo, la enzima lipasa participa en la descomposición de la superficie de la película lipídica; y la enzima ureasa está implicada en la degradación de la urea. Otras funciones de la microbiota incluyen la producción de bacteriocina, detección de quórum, biopelículas y regulación del pH mediante la producción de sebo y ácidos grasos libres.

Los cambios en la piel relacionados con la edad se atribuyen a combinaciones de factores internos (genética y género), factores ambientales (contaminación, exposición al sol y clima) y factores de estilo de vida (ejercicio, estrés, sueño, nutrición y rutina de cuidado de la piel). El envejecimiento de la piel se caracteriza por una disminución del sebo, el sudor y la función inmunitaria, lo que provoca alteraciones significativas en la fisiología de la superficie de la piel, incluida la composición de lípidos, la secreción de sebo y el pH. Estos afectan la sequedad de la piel, la fragmentación del colágeno, la reducción de la cantidad total de colágeno y elastina, además de influir en la ecología de la piel, posiblemente moldeando el microbioma de la piel.

La alteración de la diversidad del microbioma de la piel relacionada con el envejecimiento se ha descrito en varios estudios. Se ha informado una mayor diversidad alfa bacteriana en adultos mayores. Un estudio de cohorte japonés informó la diferencia en las especies bacterianas entre adultos jóvenes de 21 a 37 años y adultos mayores de 60 a 76 años con dependencia del sitio de la piel. Este estudio mostró un aumento significativo de Corynebacterium en las mejillas y la frente y de Acinetobacter en el cuero cabelludo en el grupo de mayor edad. Por el contrario, Cutibacterium disminuyó en las mejillas, la frente y los antebrazos. Un estudio en América del Norte también encontró que el envejecimiento está asociado con una mayor abundancia de taxones de corinbacterias, incluidos C. kroppenstedtiin y C. amycolatum en el área de la frente.

En resumen, la modificación de la fisiología de la piel durante el proceso de envejecimiento, como la hidratación, la secreción de sebo, el pH y la composición lipídica, podría predecir cambios en la microbiota. Un estudio determinó la relación entre el microbioma de la piel facial y las variaciones en los niveles de sebo e hidratación en voluntarias sanas y reveló que un aumento en el sebo de las mejillas aumentaba la abundancia relativa de Actinobacteria y Cutibacterium, mientras que la diversidad del microbioma disminuía. Además, la inmunidad cutánea se debilita con la edad, lo que deteriora aún más la barrera cutánea y aumenta las infecciones de la piel y la susceptibilidad al cáncer.

¿Cómo podemos mejorar la salud de la piel?

Los probióticos, en particular Lactobacillus y Bifidobacterium, están emergiendo como agentes nutricosméticos para mitigar el envejecimiento de la piel demostrado por los signos de envejecimiento de la piel, incluidos el pH, el estrés oxidativo, el fotodaño y la disfunción de la barrera cutánea.

La cepa YaKult de Bifidobacterium breve puede atenuar la perturbación de la barrera inducida por los rayos UV y el estrés oxidativo de la piel en un modelo de ratón. Lactobacillus plantarum tendría el potencial de prevenir el fotoenvejecimiento inducido por UV al inhibir la expresión de MMP-1 en fibroblastos en ratones. El exopolisacárido (EPS) producido por Lactobacillus plantarum HY7714 posee muchas actividades biológicas, incluida la actividad inmunomoduladora y antioxidante.

Por lo tanto, una combinación de probióticos y prebióticos puede beneficiar las condiciones de la piel al aumentar la hidratación de la piel y disminuir los niveles de producción de fenol.

La evidencia emergente demostró que los cambios epigenéticos relacionados con la edad también son un objetivo potencial para futuras intervenciones. La manipulación de las vías epigenómicas podría revertir las aberraciones epigenéticas, que son un sello distintivo del envejecimiento. La incorporación de análisis de microbioma y pruebas genéticas de envejecimiento, algunas de las cuales están disponibles comercialmente ahora, podría tener roles potenciales para indicar el estado actual del individuo para los médicos y podría dirigir las decisiones de los médicos sobre cómo intervenir en el envejecimiento fisiológico.