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Los componentes que se escapan de fibras de músculo fragmentadas activan a las células madres “por satélite” del músculo

Mientras que construye un modelo del daño del músculo en un sistema cultivado, una colaboración de la investigación entre la universidad de Kumamoto y la universidad de Nagasaki en Japón ha encontrado que los componentes que se escapan de fibras de músculo fragmentadas activan a las células madres “por satélite” del músculo. Mientras que tentativa determinar las proteínas que activan las células por satélite, encontraron que las enzimas metabólicas, tales como GAPDH, activaron rápidamente las células por satélite inactivas y aceleraron la regeneración del daño del músculo. Éste es un mecanismo altamente racional y eficiente de la regeneración en el cual el músculo dañado sí mismo activa las células por satélite que comienzan el proceso de la regeneración.

El músculo esquelético se compone de los manojos de fibras de músculo de contratación y cada fibra de músculo es rodeada por las células por satélite--muscle a las células madres que pueden producir nuevas fibras de músculo. Los gracias al trabajo de estas células por satélite, fibras de músculo pueden ser regenerados incluso después siendo magullado o rasgado durante ejercicio intenso. Las células por satélite también desempeñan papeles esenciales en incremento del músculo durante escenarios e hipertrofia de desarrollo del músculo durante el entrenamiento de la fuerza.

Sin embargo, en enfermedades refractarias del músculo tenga gusto de la distrofia muscular y la fragilidad muscular relativa a la edad (sarcopenia), el número y la función de células por satélite disminuye. Es por lo tanto importante entender el mecanismo regulador de células por satélite en terapia de la regeneración del músculo.

En músculo esquelético maduro, las células por satélite están generalmente presentes en un estado inactivo. Sobre el estímulo después del daño del músculo, las células por satélite se activan y proliferan rápidamente en varias ocasiones. Durante el myogenesis subsiguiente, distinguen y regeneran fibras de músculo fundiendo con las fibras de músculo existentes o con junto. De estos tres pasos (activación de la célula, proliferación, y diferenciación por satélite del músculo), poco se sabe sobre cómo se induce el primer paso, activación.

Puesto que se activan las células por satélite cuando se dañan las fibras de músculo, los investigadores presumieron que el daño sí mismo del músculo podría accionar la activación. Sin embargo, esto es difícil de probar en los modelos animales del daño del músculo así que construyeron un modelo del cultivo celular en el cual las únicas fibras de músculo, aisladas de tejido del músculo del ratón, fueron dañadas y destruidas físicamente.

Usando este modelo del daño, encontraron que los componentes que se escapaban de las fibras de músculo heridas activaron las células por satélite, y las células activadas incorporaron la fase preparatoria G1 de la división celular. Además, las células activadas volvieron a un estado inactivo cuando los componentes dañados fueron quitados, de tal modo sugiriendo que los componentes dañados actúan como el interruptor de la activación.

El equipo de investigación nombró los componentes que se escapaban “factores myofiber-derivados dañados” (DMDFs), después de las fibras de músculo fragmentadas, y determinado les usando la espectrometría de masa. La mayor parte de las proteínas determinadas eran enzimas metabólicas, incluyendo las enzimas glicolíticas tales como GAPDH, y las enzimas de la desviación del músculo que se utilizan como biomarkers para los desordenes y las enfermedades del músculo. GAPDH se conoce como “proteína del pluriempleo” que tenga otros papeles además de su función original en glicolisis, tal como mando de la muerte celular y mediación de la inmunorespuesta. Los investigadores por lo tanto analizaban los efectos de DMDFs, incluyendo GAPDH, sobre la activación por satélite de la célula y confirmaron que la exposición dio lugar a su asiento en la fase G1.

Además, los investigadores inyectaron GAPDH en el músculo esquelético del ratón y observaron la proliferación de célula por satélite acelerada después de daño inducido por las drogas subsiguiente del músculo. Estos resultados sugieren que DMDFs tenga la capacidad de activar las células por satélite inactivas y de inducir la regeneración rápida del músculo después de daño. El mecanismo por el cual el músculo roto activa las células por satélite es un mecanismo altamente efectivo y eficiente de la regeneración del tejido.

En este estudio, propusimos un nuevo modelo de la daño-regeneración del músculo. Sin embargo, el mecanismo molecular detallado de cómo DMDFs activa las células por satélite sigue siendo una entrega no entendible para la investigación futura. Además de la activación por satélite de la célula, se prevee que las funciones del pluriempleo de DMDF sean diversas. Los estudios recientes han mostrado que el músculo esquelético secreta los diversos factores que afectan a otros órganos y tejidos, tales como el cerebro y gordo, en la circulación sanguínea, así que puede ser posible que DMDFs está implicado en la articulación entre el músculo herido y otros órganos vía la circulación de sangre. Creemos que la aclaración adicional de las funciones de DMDFs podría clarificar las patologías de algunas enfermedades del músculo y ayudar en el revelado de nuevas drogas.”

Profesor adjunto Yusuke Ono, líder del estudio

Source:
Journal reference:

Tsuchiya, Y., et al. (2020) Damaged Myofiber-Derived Metabolic Enzymes Act as Activators of Muscle Satellite Cells. Stem Cell Reports. doi.org/10.1016/j.stemcr.2020.08.002.