Investigación en ratones

Una molécula generada tras el ejercicio intenso, capaz de regenerar el músculo

Ejercicio, correr
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Publicado 06/07/2017 7:48:42CET

MADRID, 6 Jul. (EUROPA PRESS) -

Una molécula liberada como parte de una respuesta inflamatoria después de una lesión muscular o el ejercicio riguroso activa las células madre musculares responsables de reparar el daño, según un revela estudio realizado por investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford, en Palo Alto, California, Estados Unidos.

El tratamiento de ratones de laboratorio con una dosis de la molécula, un metabolito lipídico llamado prostaglandina E2, justo después de la lesión acelera la capacidad de los animales para reparar el daño y recuperar la fuerza muscular, informan los investigadores. Sin embargo, un fármaco antiinflamatorio no esteroideo, como la 'Aspirina' o el ibuprofeno, fármacos frecuentemente tomados para reducir el dolor muscular después de una lesión o ejercicio, bloqueó la producción del metabolito e inhibió drásticamente la reparación muscular en los ratones, lo que condujo a una disminución de la fuerza.

"Tradicionalmente, la inflamación ha sido considerada una respuesta natural, pero a veces dañina, a la lesión -señala la investigadora Helen Blau, profesora de Microbiología e Inmunología y directora del Laboratorio Baxter de Stanford para Biología de Células Madre--. Pero nos preguntamos si podría haber un componente en la cascada de señalización pro-inflamatoria que también estimula la reparación muscular"

"Encontramos que una sola exposición a la prostaglandina E2 tiene un profundo efecto en la proliferación de células madre musculares en animales vivos. Podríamos mejorar la regeneración muscular simplemente incrementando este proceso fisiológico natural en las células madre existentes ya localizadas a lo largo de la fibra muscular", plantea esta experta, cuyo trabajo se detalla en un artículo publicado en la edición digital de este lunes de 'Proceedings of the National Academy of Sciences'.

EL METABOLITO INFILTRA LA FIBRA MUSCULAR

Las células madre musculares suelen acurrucarse en silencio a lo largo de las fibras musculares, entrando en acción cuando un músculo resulta dañado por un trauma o uso excesivo, dividiéndose rápidamente para generar suficientes células musculares para reparar la lesión. Pero no está del todo claro qué señales presentes en la inflamación activan las células madre.

La prostaglandina E2, o PGE2, es un metabolito producido por las células inmunitarias que se infiltran en la fibra muscular también por el propio tejido muscular en respuesta a una lesión. Los tratamientos antiinflamatorios han demostrado afectar negativamente la recuperación muscular, pero debido a que afectan a muchas vías diferentes, ha sido difícil identificar quiénes son los verdaderos jugadores en la regeneración muscular.

Los coautores Andrew Ho y Adelaida Palla descubrieron un papel de la PGE2 en la reparación muscular, observando que su receptor se expresó a niveles más altos en las células madre poco después de la lesión. Detectaron que las células madre musculares que habían sufrido una lesión mostraron un aumento en la expresión de un gen que codifica un receptor llamado EP4, que se une a PGE2 y mostraron que los niveles de PGE2 en el tejido muscular subieron dramáticamente en un periodo de tres días después de la lesión, lo que indica que es un modulador inmunológico transitorio de origen natural.

Para determinar su mecanismo de acción, Ho y Palla crearon una cepa genéticamente modificada de ratones de laboratorio que les permitió monitorear dinámicamente el número y las actividades de las células madre musculares con el tiempo. Luego, estudiaron cómo las células madre respondían a las lesiones musculares de las piernas causadas por la inyección de una toxina o por la aplicación de temperaturas frías. Los ratones fueron anestesiados durante el procedimiento y se les administró alivio del dolor durante la recuperación.

DETECTADO UN PROFUNDO EFECTO

"Este impulso transitorio de PGE2 es una respuesta natural a la lesión -afirma Blau--. Cuando probamos el efecto de una exposición de un día a PGE2 en las células madre musculares que crecen en cultivo, vimos un profundo efecto sobre la proliferación de las células. Una semana después de una sola exposición de un día, el número de células había aumentado seis veces comparado con los controles".

Después de ver lo que sucedió en las células cultivadas en laboratorio, Ho y Palla probaron el efecto de una sola inyección de PGE2 en las patas de los ratones tras la lesión. "Cuando le dimos a los ratones una sola inyección de PGE2 directamente al músculo, afectó fuertemente a la regeneración muscular e incluso aumentó la fuerza", describe Palla.

"Por el contrario, si inhibíamos la capacidad de las células madre musculares para responder a la PGE2 producida naturalmente bloqueando la expresión de EP4 o dándoles una dosis única de un fármaco antiinflamatorio no esteroideo para suprimir la producción de PGE2, se impedía la adquisición de la fuerza", agrega.

"Estamos entusiasmados con este hallazgo porque va en contra de la intuición --señala Ho--. Un pulso de este metabolito asociado a la inflamación persiste el tiempo suficiente para afectar significativamente a la función de las células madre musculares en estos animales, lo cual podría ser una forma natural de aumentar la regeneración muscular".

Los investigadores planean probar el efecto de PGE2 en las células madre del músculo humano en el laboratorio y estudiar si y cómo el envejecimiento afecta a la respuesta de las células madre. Debido a que la PGE2 también la producen el feto y la placenta durante el embarazo, y está aprobada por la agencia estadounidense del medicamento (FDA, por sus siglas en inglés) para su uso en la inducción del parto, podría llevarse pronto a la clínica.

"Encontrar reguladores de células madre musculares humanas que pueden ser útiles en la medicina regenerativa -subraya Blau--. Podría ser posible reutilizar este medicamento ya aprobado por la FDA para su uso en el músculo. Esto podría ser una forma novedosa de dirigir las células madre existentes en su entorno nativo para ayudar a las personas con lesiones musculares o trauma, o incluso para combatir el envejecimiento natural".

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