En un mundo cada vez más envejecido, urge conocer en detalle la causa y la progresión de las enfermedades del músculo esquelético, el sistema motor clave del cuerpo humano que desempeña un papel fundamental en la regulación metabólica corporal.

Con la edad, sobre todo en individuos de más de 80 años, los músculos esqueléticos sufren sarcopenia, una pérdida progresiva de masa y función muscular, que no sólo provoca discapacidad en el individuo, sino que también interviene en el rápido declive de las funciones generales de las personas mayores, haciéndolas más frágiles.

Los mecanismos subyacentes no se conocen bien porque hasta ahora no se habían investigado las bases biológicas de la sarcopenia a nivel unicelular.

Ahora, un equipo internacional de científicos liderados por la Universidad Pompeu Fabra (UPF) de Barcelona ha analizado la expresión génica y el estado epigenético de 387 000 células individuales en biopsias de músculo de las extremidades inferiores de 31 individuos de diferentes sexos, edades y regiones.

Con estos datos, han esbozado el atlas unicelular del músculo esquelético humano envejecido más completo hasta la fecha, un innovador estudio cuyos detalles se han publicado este lunes en Nature.

Liderado por Pura Muñoz-Cánoves, profesora de investigación ICREA en la UPF e investigadora principal en el Instituto de Ciencias Altos Labs San Diego, y por Miguel A. Esteban, investigador en BGI-Research en Shenzhen, en el equipo han participado también científicos de la Universidad de Valencia/INCLIVA y del Hospital Arnau de Vilanova de Valencia.

«Este estudio será una referencia tanto para los campos del envejecimiento como de la sarcopenia y la fragilidad», subraya Muñoz-Cánoves.

El músculo esquelético humano está formado en gran parte por fibras musculares (miofibras) de dos tipos: las que realizan principalmente actividades físicas de resistencia (carreras de larga distancia o ciclismo) y las de tipo 2, esenciales en las actividades físicas que exigen explosiones de potencia (saltos, sprints o el levantamiento de pesas).

Este trabajo describe cómo las poblaciones de células musculares esqueléticas cambian con el envejecimiento y qué redes multicelulares subyacen a estos cambios.

Los investigadores descubrieron que con el envejecimiento las fibras musculares de tipo 2 se deterioran de forma constante, mientras que las fibras musculares de tipo 1 permanecen relativamente estables y toleran mejor el envejecimiento.

El estudio también se refiere a la capacidad de los músculos para repararse a sí mismos (tras una lesión, las células madre musculares proliferan y empiezan a diferenciarse en músculo, fusionándose entre sí o con las fibras musculares existentes para reparar el músculo dañado).

El equipo descubrió que con el envejecimiento estas células madre entran en un estado de cebado prematuro y tienen menor capacidad de regeneración.

Al mismo tiempo, las células endoteliales también experimentan una serie de cambios que hacen que los músculos sean más susceptibles al deterioro en respuesta a las lesiones y pueden promover la inflamación sistémica y acelerar el deterioro de la función física general en las personas mayores.

Además, la comparación cruzada con datos genéticos permitió a los investigadores identificar los elementos clave que predicen la susceptibilidad a la sarcopenia.

«Nuestra investigación científica conjunta proporciona una nueva perspectiva para entender el envejecimiento del músculo esquelético humano y una base científica apasionante para el desarrollo de estrategias preventivas y terapéuticas», subraya Esteban.

Para Joan Isern, Eusebio Perdiguero y Antonio Serrano, de los equipos de Altos Labs y la UPF, «será importante comparar este atlas de envejecimiento muscular humano con atlas celulares previos de primates no humanos y de otras especies, ya que ayudará a establecer comparaciones adaptativas interespecies y a predecir la susceptibilidad a enfermedades».

Además, Mari Carmen Gómez-Cabrera y Julio Doménech-Fernández (de la Universidad de Valencia/INCLIVA y del Hospital Arnau de Vilanova de Valencia, respectivamente) creen que «este atlas también será una referencia importante para futuros estudios en pacientes con enfermedades neuromusculares».

«Esperamos que sea la base de muchas investigaciones para ralentizar o incluso bloquear la sarcopenia, la fragilidad y el deterioro muscular en personas mayores, promoviendo un envejecimiento corporal más saludable durante más tiempo y aumentando la longevidad», concluye Muñoz-Cánoves.

22 abril 2024|Fuente: EFE|Tomado de la Selección Temática sobre Medicina de Prensa Latina. Copyright 2023. Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A.|Noticia

Esto explicaría los cambios bioquímicos que protegen al cerebro del estrés gracias al ejercicio físico. Publicado en la revista Cell

Anteriores investigaciones ya mostraron que la proteína PGC-1α1 se incrementa en el músculo cuando se realiza ejercicio. En este trabajo, los investigadores utilizaron ratones genéticamente modificados con altos niveles de PGC-1α1 en el músculo esquelético, que desarrollaron músculos bien entrenados, (incluso sin ejercicio).

Tanto estos ratones como los que no fueron modificados con la proteína fueron expuestos a un ambiente estresante, como ruidos altos, luces intermitentes y alteraciones en el ritmo circadiano. Tras cinco semanas, los ratones sin tratar mostraron un comportamiento depresivo, mientras que los ratones genéticamente modificados no presentaban dichos síntomas.

La hipótesis inicial era que los músculos entrenados podrían producir una sustancia con efectos beneficiosos para el cerebro.

Ahora sucedería lo contrario: los músculos bien entrenados producen una enzima que depura el cuerpo de sustancias perjudiciales. En este contexto, la función del músculo semejaría la del riñón o el hígado.
diciembre 12/ 2014  Revista de Neurología

La debilidad muscular es un síntoma común tanto de las personas que han sido alcohólicas durante mucho tiempo como de los pacientes con enfermedad de las mitocondrias, los orgánulos celulares que suministran la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular.

En un artículo que publica la revista Journal of Cell Biology (doi:10.1083/jcb.201312066 ), Eisner, de la Universidad Thomas Jefferson, y sus colegas describen un eslabón común en ambas condiciones: mitocondrias que no pueden repararse.

Las mitocondrias reparan sus componentes rotos fusionándose con otras mitocondrias e intercambiando sus contenidos. En este proceso las partes dañadas se separan para un reprocesamiento y son reemplazadas por proteínas de la mitocondria sana que funcionan de manera apropiada.

El tejido muscular depende constantemente de la energía que proveen las mitocondrias, lo cual hace que la labor de reparación sea una necesidad frecuente.

Pero como las mitocondrias están muy apretadas entre las fibras de células musculares, la mayoría de los científicos creía que la fusión de mitocondrias era imposible en estos tejidos.

Eisner creó un sistema para «etiquetar» las mitocondrias en los músculos de esqueleto de las ratas de laboratorio con dos colores diferentes y luego observó si se combinaban.

Según el artículo, Eisner primero creo un modelo de estudio con ratas cuyas mitocondrias expresaban el color rojo en todo momento, y también mediante ingeniería genética hizo que las mitocondrias en las células se tornaran verdes cuando eran alcanzadas por rayo láser.

De esta forma creó cuadrados de mitocondrias verdes brillantes sobre un fondo rojo.

Sorprendentemente las mitocondrias verdes se combinaron con las rojas, intercambiando sus contenidos, y también fueron capaces de ir a otras áreas donde sólo había antes mitocondrias de color rojo.

«Los resultados mostraron por primera vez que la fusión de mitocondrias ocurre en las células musculares», indicó Eisner.

Luego el equipo investigador encabezado por Gyorgy Hajnoczky, director del Centro MitoCare en Jefferson, demostró que de las proteínas en la fusión de mitocondrias denominada Mfn1 era la más importante en las células de los músculos del esqueleto.

Los científicos observaron que la abundancia de Mfn1 disminuía hasta un 50 %  en las ratas con una dieta de contenido alcohólico regular, en tanto que las otras proteínas en la fusión no se alteraban.

Esta disminución apareció acompañada con una reducción sustancial de la fusión de mitocondrias, y los investigadores relacionaron la mengua de la Mfn1 y la fusión de mitocondrias con el aumento de la fatiga muscular.
abril 21/2014 (EFE).-

Verónica Eisner,Guy Lenaers,György Hajnóczky.Mitochondrial fusion is frequent in skeletal muscle and supports excitation–contraction coupling J Cell Biol jcb.201312066. Abril 21, 2014

Tomado del boletín de selección temática de Prensa Latina: Copyright 2013 “Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A.”

Las células madre pueden sobrevivir en un medio  hostil, adormeciéndose, incluso durante varios días después de la muerte, y  volver a ser funcionales, según investigadores franceses cuyo trabajos abren  nuevas vías terapéuticas, como por ejemplo al trasplante de médula ósea.

Las células madre de los músculos sobreviven en “estado letárgico” 17 días  después de la muerte en los seres humanos y 16 días en las ratas y, una vez  colocadas de nuevo en cultura, vuelven a ser perfectamente funcionales, según  el estudio publicado esta semana en la revista Nature Communications (doi:10.1038/ncomms1890)

Ocurre otro tanto con las células madre de la médula ósea que generan  células sanguíneas, y que permanecen viables cuatro días después de la muerte  en las ratas y que son también capaces después del trasplante, de volver a proliferar en la médula, agregaron los científicos.

Trabajos anteriores habían identificado tales células 32 horas después de  la muerte en el cerebro de un feto.

Los científicos franceses mostraron que esas células adultas pueden  sobrevivir mediante una carencia de oxígeno para alcanzar ese “estado  letárgico” que les permite sobrevivir y resistir a un medio ambiente  extremadamente hostil.

Este modo de supervivencia que fue puesto en evidencia, existe también en  casos de grandes daños en los tejidos de los seres vivos.

Esta reserva de células madre viables en el organismo humano después de la  muerte podría servir para efectuar injertos de médula ósea (leucemia,  enfermedades sanguíneas) muy utilizadas en los hospitales y “para las cuales  faltan donantes”, estimó el profesor Fabrice Chrétien (Instituto Pasteur/  hospital Raymond Poincaré, Garches) que dirigió estos trabajos en colaboración  con Shahragim Tajbakhsh (Pasteur/CNRS).

“Extirpamos 4 gramos de músculo de una mujer que falleció a los 97 años, 17  días después de su muerte y obtuvimos millones de células madre y conseguimos  diferenciarlas en fibras musculares”, agregó.

En las ratas, las células madre de los músculos extraídas después de la  muerte, una vez injertadas, permitieron restaurar la producción de una proteína  deficiente, la distrofina, en ratas afectadas de myopatía, precisó Chrétien.

Las células pasan al estado letárgico reduciendo al estricto mínimo su  metabolismo: muy pocas mitocondrias (órganos celulares que producen energía a  partir del oxígeno) con una caída de su reserva energética.

De manera más general, este estado letárgico es una manera para las células  adultas de esperar que “pase el chaparrón” y para superar situaciones hostiles,  como por ejemplo un lesión muscular, en que el suministro de oxígeno se ve  perturbado, para poder luego reiniciar el ciclo celular y reparar el tejido o  el órgano dañado, explicó el científico.

En laboratorio, “constatamos que las células madre musculares privadas de  oxígeno a 4 °C  sobrevivían mejor que las expuestas al oxígeno ambiente”, agregó  el doctor Chrétien.

Este descubrimiento permite prever una nueva fuente y sobre todo nuevos  métodos de conservación (en un refrigerador o en una mezcla gaseosa sin  oxígeno) de células madre para utilización terapéutica.

El profesor Chrétien evocó también “una técnica muy simple para seleccionar  esas células a partir de la punción de una mezcla de células: con sólo meterlas  en un frigorífico sin oxígeno, se consigue pasar de la concentración de 2 a 7%  y a 40% de pureza”, dijo.

Una patente internacional fue registrada para cubrir las aplicaciones de  este descubrimiento.
junio 12/2012 (AFP) –

Tomado del boletín de selección temática de Prensa Latina: Copyright 2011 “Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A.”

Mathilde Latil, Pierre Rocheteau, Laurent Châtre, Serena Sanulli, Sylvie Mémet, Fabrice Chrétien. Skeletal muscle stem cells adopt a dormant cell state post mortem and retain regenerative capacity. Nature Communications 3, Article number: 903 : 12 jun/2012

Las células madre de los músculos sobreviven en «estado letárgico» 17 días  después de la muerte en los seres humanos y 16 días en las ratas y, una vez  colocadas de nuevo en cultura, vuelven a ser perfectamente funcionales, según  el estudio publicado esta semana en la revista Nature Communications (doi:10.1038/ncomms1890)

Ocurre otro tanto con las células madre de la médula ósea que generan  células sanguíneas, y que permanecen viables cuatro días después de la muerte  en las ratas y que son también capaces después del trasplante, de volver a proliferar en la médula, agregaron los científicos.

Trabajos anteriores habían identificado tales células 32 horas después de  la muerte en el cerebro de un feto.

Los científicos franceses mostraron que esas células adultas pueden  sobrevivir mediante una carencia de oxígeno para alcanzar ese «estado  letárgico» que les permite sobrevivir y resistir a un medio ambiente  extremadamente hostil.

Este modo de supervivencia que fue puesto en evidencia, existe también en  casos de grandes daños en los tejidos de los seres vivos.

Esta reserva de células madre viables en el organismo humano después de la  muerte podría servir para efectuar injertos de médula ósea (leucemia,  enfermedades sanguíneas) muy utilizadas en los hospitales y «para las cuales  faltan donantes», estimó el profesor Fabrice Chrétien (Instituto Pasteur/  hospital Raymond Poincaré, Garches) que dirigió estos trabajos en colaboración  con Shahragim Tajbakhsh (Pasteur/CNRS).

«Extirpamos 4 gramos de músculo de una mujer que falleció a los 97 años, 17  días después de su muerte y obtuvimos millones de células madre y conseguimos  diferenciarlas en fibras musculares», agregó.

En las ratas, las células madre de los músculos extraídas después de la  muerte, una vez injertadas, permitieron restaurar la producción de una proteína  deficiente, la distrofina, en ratas afectadas de myopatía, precisó Chrétien.

Las células pasan al estado letárgico reduciendo al estricto mínimo su  metabolismo: muy pocas mitocondrias (órganos celulares que producen energía a  partir del oxígeno) con una caída de su reserva energética.

De manera más general, este estado letárgico es una manera para las células  adultas de esperar que «pase el chaparrón» y para superar situaciones hostiles,  como por ejemplo un lesión muscular, en que el suministro de oxígeno se ve  perturbado, para poder luego reiniciar el ciclo celular y reparar el tejido o  el órgano dañado, explicó el científico.

En laboratorio, «constatamos que las células madre musculares privadas de  oxígeno a 4 °C  sobrevivían mejor que las expuestas al oxígeno ambiente», agregó  el doctor Chrétien.

Este descubrimiento permite prever una nueva fuente y sobre todo nuevos  métodos de conservación (en un refrigerador o en una mezcla gaseosa sin  oxígeno) de células madre para utilización terapéutica.

El profesor Chrétien evocó también «una técnica muy simple para seleccionar  esas células a partir de la punción de una mezcla de células: con sólo meterlas  en un frigorífico sin oxígeno, se consigue pasar de la concentración de 2 a 7%  y a 40% de pureza», dijo.

Una patente internacional fue registrada para cubrir las aplicaciones de  este descubrimiento.
junio 12/2012 (AFP) –

Tomado del boletín de selección temática de Prensa Latina: Copyright 2011 «Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A.»

Mathilde Latil, Pierre Rocheteau, Laurent Châtre, Serena Sanulli, Sylvie Mémet, Fabrice Chrétien. Skeletal muscle stem cells adopt a dormant cell state post mortem and retain regenerative capacity. Nature Communications 3, Article number: 903 : 12 jun/2012