Nos guste o no, a medida que envejecemos, nuestras células musculares se intercambian lentamente, una por una, por células grasas. Este proceso se acelera cuando lesionamos un músculo, y también se observa una forma extrema de este proceso en las enfermedades de desgaste muscularcomo la distrofia muscular de Duchenne DMD. Ahora, los científicos de la Universidad de California en San Francisco han demostrado que las antenas celulares llamadas cilios, que se encuentran en las células formadoras de grasa intercaladas en el músculo, desempeñan un papel clave en esta transformación de músculo a grasa.
Los hallazgos, revelados en experimentos con ratones, y publicados el 13 de julio de 2017 en Celda , sugiera una conexión previamente insospechada entre los cilios y la renovación de los tejidos. Esta nueva comprensión molecular podría abrir nuevas perspectivas para la medicina regenerativa, y algún día permitiría a los investigadores mejorar la renovación muscular durante el envejecimiento y la enfermedad.
Los altos niveles de grasa intramuscular se han asociado durante mucho tiempo con una pérdida de fuerza y movilidad reducida, así como con más caídas en personas mayores u obesas, y en pacientes con DMD. "La fragilidad de la edad es un gran problema biomédico", dijoJeremy Reiter, MD, PhD, profesor de bioquímica y biofísica en la UCSF y autor principal del nuevo artículo: "Este estudio ayuda a allanar el camino para aprender cómo los músculos envejecen normalmente y proporciona una nueva forma de mejorar la reparación muscular".
Reiter tiene un interés de investigación de larga data en pequeños apéndices celulares llamados cilios primarios, que se parecen un poco a los tentáculos celulares que la paramecia y otras criaturas unicelulares usan para mover y recolectar alimentos. Pero a diferencia de esos cilios móviles, los cilios primarios nono se mueva en absoluto. En cambio, permanecen rígidos y solitarios en la superficie de casi todas nuestras células, incluidas las neuronas, las células de la piel, las células óseas y ciertas células madre.
Durante siglos, estos pequeños apegos fueron ignorados en gran medida y se consideraron una estructura vestigial sin función conocida. Pero "ha habido un renacimiento en la última década al descubrir qué hacen estos cilios", dijo Reiter, y el trabajo reciente de los miembrosde su laboratorio y otros han revelado que los cilios primarios actúan como antenas celulares, reciben señales moleculares de las células vecinas y procesan señales ambientales como la luz, la temperatura, el equilibrio de sal e incluso la gravedad.
Algunos de los ejemplos mejor estudiados de la función de los cilios provienen de las primeras etapas del desarrollo embrionario, cuando los brazos y las piernas son solo pequeños "brotes" en el embrión. Los brotes de las extremidades reciben señales de una vía fundamental de señalización celular, conocida comoErizo, que especifica la cantidad de dígitos que tendrá en sus manos y pies, y le dice al meñique que se desarrolle de manera diferente que el pulgar. Los defectos en los cilios pueden alterar la forma en que las células interpretan esas señales, lo que lleva a dedos o dedos del pie adicionales.
Para comprender si los cilios primarios tienen un papel más allá del desarrollo y desempeñan un papel en el mantenimiento de los tejidos adultos, Daniel Kopinke, PhD, becario postdoctoral en el laboratorio Reiter y primer autor del nuevo estudio, se preguntó si la señalización de los ciliosestá involucrado en la capacidad de los músculos para sanar después de una lesión.
El trabajo anterior ha demostrado que cuando el músculo está lesionado, las células formadoras de grasa que viven junto a las células musculares, llamadas progenitores fibro / adipogénicos PAF, se dividen y diferencian en células grasas. Kopinke descubrió que, a diferencia de las células musculares, estasLas PAF son más propensas a transportar cilios primarios, y esa lesión muscular aumentó aún más la abundancia de PAF con cilios. Estas observaciones sugirieron que los cilios podrían estar jugando un papel importante en la formación de grasa.
Para probar esta hipótesis, el equipo de investigación utilizó dos modelos de lesión muscular en ratones: un modelo de lesión aguda creado mediante la inyección de agentes dañinos en los músculos del ratón y un modelo de lesión crónica con pérdida progresiva de fibras musculares como la que se ve en DMDCuando los científicos bloquearon genéticamente la capacidad de las PAF para formar cilios, ambos modelos de lesiones mostraron menores cantidades de grasa en el músculo. Además, la pérdida de los cilios no solo condujo a la pérdida de grasa, sino que también ayudó a la regeneración muscular.
"Eso fue inesperado", dijo Kopinke. "Convertimos músculo en un modelo de DMD de ratón en músculo que se parecía más a un ratón normal".
A través de una serie de experimentos, el grupo descubrió que las células genéticamente modificadas sin cilios habían resultado en una activación de bajo nivel de la vía Hedgehog, que fue suficiente para bloquear la degeneración grasa del músculo esquelético. Cuando los investigadores utilizaron otros métodos para amplificar Hedgehogseñalización, el músculo del ratón volvió a ser menos graso
"Estaba sentado al microscopio y pensé:" ¿Dónde está toda la grasa? ¡Se ha ido! ", Dijo Kopinke, recordando su momento eureka cuando hizo la conexión con el Erizo." Estaba casi bailando ".
Con una mayor investigación, los investigadores encontraron que una proteína clave en la vía de Hedgehog llamada TIMP3 fue responsable del efecto. Al usar una pequeña molécula llamada batimastat, que imita los efectos de TIMP3, los investigadores pudieron bloquear la grasa inducida por lesionesformación en el músculo. El equipo ahora está buscando otras moléculas que podrían tener el mismo efecto, lo que podría conducir a tratamientos para la pérdida muscular relacionada con la edad y las lesiones en los humanos.
"Ahora, por primera vez, tenemos un control sobre el tipo de célula que convierte el músculo en grasa, y tenemos un control sobre la vía de señalización que controla la conversión", dijo Kopinke. "Quizás algún día podríamos usar este conocimiento paramejorar la función muscular "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - San Francisco . Original escrito por Devika Bansal. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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