MADRID, 8 Jul. (EUROPA PRESS) -
Una investigación liderada por la Universidad de Kumamoto (Japón) ha descubierto que los músculos y las células madre residentes (células satélite) responsables de la regeneración muscular conservan la memoria de su ubicación en el cuerpo.
En el trabajo, publicado en la revista 'Science Advances', se ha descubierto que esta memoria posicional se basa en el patrón de expresión del grupo de genes homeobox (Hox), responsable de dar forma al cuerpo durante la vida fetal. Se espera que estos hallazgos proporcionen pistas para dilucidar la patogénesis de enfermedades musculares como la distrofia muscular, en la que la posición de vulnerabilidad del músculo varía según el tipo de músculo, y que ayuden a desarrollar una medicina regenerativa basada en la memoria posicional.
Hay varios tipos de distrofia muscular intratable y cada tipo tiene una localización de los síntomas diferente. Del mismo modo, la fragilidad muscular relacionada con la edad (sarcopenia) no se produce de manera uniforme en todo el cuerpo.
La localización física de los síntomas de estas enfermedades no puede explicarse únicamente por las diferencias en los tipos de fibras musculares o los patrones de actividad física, y requiere una nueva perspectiva para dilucidar sus respectivas patologías.
El origen del desarrollo de las células que forman los músculos difiere en la etapa fetal. Por ejemplo, la mayoría de los músculos craneofaciales se originan en el mesodermo craneal, mientras que los músculos de las extremidades se originan en los segmentos corporales. El desarrollo de los músculos de las extremidades y los músculos craneofaciales en el periodo fetal implica mecanismos moleculares específicos que dependen de su origen.
Sin embargo, las diferencias en las propiedades del músculo esquelético maduro en función de la posición del cuerpo tras el nacimiento no se han discutido del todo. Por ello, esta investigación trabajó para visualizar la información posicional del cuerpo estudiando el estado epigenómico y los patrones de expresión génica del músculo esquelético y las células madre musculares responsables de la regeneración.
Utilizando el músculo esquelético y las células madre musculares asociadas aisladas de las cabezas y las extremidades traseras de ratones adultos, los investigadores estudiaron la especificidad posicional a nivel epigenómico mediante el análisis del metiloma del ADN. Encontraron diferencias características en el estado de metilación del ADN en los loci homeobox (Hox).
Entre las cuatro regiones, de la A a la D, el locus Hox-A, en particular, presentaba un estado general de hipermetilación del ADN en el músculo esquelético de las extremidades posteriores y en las células madre musculares, en comparación con la cabeza.
Además, tanto el músculo esquelético como las células madre musculares de las extremidades posteriores mostraron una elevada expresión del gen Hox-A. Muchos de estos genes Hox-A reflejaban patrones de expresión en el periodo fetal. Estos resultados sugieren que el músculo esquelético y las células madre musculares recuerdan la información posicional durante la vida fetal, y que la regulación epigenómica por metilación del ADN puede estar implicada en la memoria posicional.
A continuación, los investigadores se centraron en el gen Hoxa10, que se expresaba en gran medida sólo en los músculos de las extremidades. Cuando se aislaron células madre musculares derivadas de las extremidades posteriores que expresaban Hoxa10 y se trasplantaron a músculos craneofaciales que no expresaban Hoxa10, la expresión del gen Hoxa10 se hizo detectable en los músculos craneofaciales.
En otras palabras, las células madre musculares derivadas de los miembros posteriores fueron capaces de inervar el músculo craneofacial con una fuerte retención de la memoria posicional incluso después del trasplante ectópico.
A continuación, crearon ratones que carecían del gen Hoxa10 en las células madre musculares para analizar su función. La carencia de Hoxa10 perjudicó gravemente la regeneración de los músculos de las extremidades posteriores, pero no tuvo ningún efecto sobre la regeneración del músculo craneofacial.
Una investigación detallada del mecanismo que subyace al trastorno de la regeneración de los músculos de las extremidades posteriores reveló que está causado por la inestabilidad genómica debida a la distribución anormal de los cromosomas durante la división de las células madre musculares.
Además, el análisis de las células madre musculares humanas de la cabeza y la pierna también demostró que sólo las células musculares de la pierna expresaban el gen HOX-A y que su inhibición daba lugar a una división celular anormal, lo que confirma que la memoria posicional de las células musculares se mantiene en humanos y ratones.
Esta investigación sugiere que la memoria posicional de las células madre musculares, basada en la distribución específica de la posición de la expresión del gen Hox, puede determinar las propiedades específicas de la posición del músculo esquelético, en lugar de persistir simplemente desde la vida fetal.
