Estudio: combatir la pérdida de masa muscular asociada con el envejecimiento

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Investigadores de la Universidad de São Paulo (USP) en Brasil han descubierto que la regeneración muscular promovida por el ejercicio aeróbico está mediada por cambios en el consumo de oxígeno de las células satélite, también conocidas como células madre del músculo esquelético.

Se espera que el descubrimiento se utilice para ayudar a las personas a recuperarse de lesiones y combatir la pérdida de masa muscular asociada con el envejecimiento.

Investigaciones anteriores mostraron que el levantamiento de pesas y otros tipos de entrenamiento de fuerza aumentan la cantidad de células satélite. En el ejercicio aeróbico, se sabe que el tejido muscular aumenta su capacidad, pero los mecanismos de reparación asociados con las células satélite no se habían estudiado previamente.

El grupo de la USP descubrió que el ejercicio aeróbico estimulaba el crecimiento de las células satélite y que detrás del fenómeno se encontraban alteraciones metabólicas significativas. El estudio se realizó durante la investigación de doctorado de Phablo Sávio Abreu Teixeira, con el apoyo de una beca de la Fundación de Investigación de São Paulo – FAPESP.

«Notamos una reducción en el consumo de oxígeno en las células satélite, mientras que el ejercicio aumentó la demanda de oxígeno en todos los demás tejidos musculares. Esta es la primera vez que alguien ha logrado observar cómo el ejercicio aeróbico influye en el metabolismo mitocondrial en estas células y cómo esto afecta la regeneración muscular». Abreu dijo.

Para comprender el mecanismo, Abreu realizó una serie de experimentos con animales en el Instituto de Química de la USP bajo la supervisión de la profesora Alicia Kowaltowski, quien ha estudiado continuamente las mitocondrias desde la década de 1990 y está afiliada al Centro de Investigación sobre Procesos Redox en Biomedicina (Redoxome). uno de los Centros de Investigación, Innovación y Difusión (RIDC) apoyados por la FAPESP.

Los hallazgos se informan en un artículo publicado en el Journal of Cachexia, Sarcopenia, and Muscle. «Descubrimos al menos parte del mecanismo que condujo a una mejor regeneración muscular. Un conocimiento más completo es el primer paso para poder intervenir en el proceso de regeneración en el futuro», dijo Kowaltowski.

Varias etapas

El estudio se realizó por etapas, comprendiendo experimentos con ratones divididos en dos grupos. Un grupo fue sometido a una batería de ejercicios aeróbicos en una cinta durante cinco semanas, mientras que el grupo de control permaneció sedentario.

Al final de este período, los investigadores probaron a los ratones para ver si el ejercicio había mejorado su capacidad aeróbica. En la siguiente etapa se lesionó el tejido muscular de ambos grupos y se analizó su capacidad regenerativa.

«Primero encontramos que los animales entrenados habían formado fibras musculares más recientemente, así como menos deposición de tejido fibroso y menos signos de inflamación», dijo Abreu. «Estos hallazgos confirmaron que el tejido muscular en los animales entrenados, de hecho, se había reparado mejor».

Después de concluir que la capacidad de reparación muscular había mejorado, los investigadores investigaron las alteraciones de las células satélite aisladas de los animales sometidos al programa de ejercicio.

En estas células aumentaron las proteínas que regulan la inactividad y activación celular, lo que permite la autorrenovación o la diferenciación. «También mostraron que se había inhibido la diferenciación, lo que confirma nuestros hallazgos», dijo Abreu.

Las células satélite son responsables de la regeneración y preservación del tejido muscular, explicó, pero para realizar esta función deben permanecer inactivas para mantener la homeostasis del tejido.

A lo largo de la vida del sujeto, se activan por una lesión o por el desgaste debido al ejercicio. Algunas luego se diferencian en células tisulares, mientras que otras se auto-renuevan, dando lugar a nuevas células satélite para que el ciclo pueda continuar.

«Estas células se activan constantemente, pero con el tiempo pueden fatigarse y dejar de autorrenovarse. Esto es lo que sucede en la distrofia muscular y las enfermedades que involucran pérdida de masa muscular como la caquexia o la sarcopenia», dijo Abreu. «Si tenemos más células renovadas, significa que tenemos más células capaces de regenerar tejido».

Además de concluir que el ejercicio mantuvo la capacidad de regeneración del tejido muscular y contribuyó a la recuperación de la lesión, los investigadores midieron el consumo de oxígeno de las células satélite en busca de una explicación para el fenómeno. «Sorprendentemente, encontramos que consumían menos oxígeno como si se hubieran vuelto más económicos», dijo Abreu.

Los hallazgos refutaron la hipótesis inicial de los investigadores, que era que debido a que el ejercicio aeróbico mejora la capacidad oxidativa muscular y las células satélite están ancladas a la superficie del tejido del músculo esquelético (de ahí el nombre satélite), la capacidad oxidativa de las células satélite también debería aumentar.

El papel de las mitocondrias

La respiración celular, el proceso mediante el cual se libera energía química durante la oxidación de moléculas orgánicas, ocurre en las mitocondrias, orgánulos que hasta hace poco se pensaba que eran responsables únicamente de la producción de energía. «Los científicos han descubierto cada vez más hasta qué punto las mitocondrias están involucradas en varios otros procesos», dijo Kowaltowski.

Para confirmar que el consumo de oxígeno mitocondrial explicaba la autorrenovación de las células satélite, Kowaltowski y Abreu realizaron dos experimentos más, utilizando fármacos para imitar el efecto de la reducción del consumo de oxígeno en las células cultivadas en el laboratorio y trasplantando células de ratones ejercitados a ratones sedentarios.

De hecho, se descubrió que la reducción en el consumo de oxígeno mejora la autorrenovación de las células satélite. La tasa de reparación no cambió en las células trasplantadas, pero la inflamación disminuyó, lo que sugiere una mayor recuperación muscular.

Los investigadores ahora planean investigar los efectos de la reducción del consumo de oxígeno mitocondrial y las vías involucradas en la autorrenovación de las células satélite.

Es posible que sea posible replicar este fenómeno en el futuro para tratar la pérdida de masa muscular relacionada con la edad o el mismo problema resultante del cáncer. Actualmente, el proceso es irreversible en muchos casos.


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