Células satélite musculares​

Desde la hipertrofia a la reparación del tejido muscular. Qué hay de nuevo?

Jorge Roig (diciembre 2017)

Hablar de la importancia del tejido muscular en la locomoción y en el metabolismo energético es entrar en terrenos bastante conocidos por la mayoría. Sin embargo cuando nos referimos a la hipertrofia muscular, no son muchos los que reparan en conocimientos que van más allá del entrenamiento específico. En este punto, sin duda alguna, reconocer vínculos entre la mTor y las células satélite (CS) es un punto de suma importancia porque ambas se procuran cuando el objetivo es el sostenimiento o crecimiento del músculo. Es posible afirmar, sin embargo, que hay aspectos no demasiado esparcidos entre los profesionales y son aquellos asociados a la reparación del músculo tras los naturales eventos asociados a micro o macro roturas fibrilares.

Para comenzar, se sabe que desde el nacimiento y hasta alcanzada la edad adulta, el número de miofibrillas permanece constante. Sin embargo hay evidencia que cada una de ellas crece en tamaño por su fusión con CS. Se reconoce a estas como una población de células madre que se hallan presentes en la etapa posnatal.

También se conoce que el músculo esquelético tiene una notable capacidad para regenerarse después de una lesión, propiedad que ha sido estudiada a partir de la observación de las CS, como veremos luego.

De acuerdo a Schmalbruch, en ausencia de lesión la tasa de recambio miofibrilar es de entre 1% y 2% por semana en el músculo esquelético adulto, lo que acontece naturalmente como consecuencia del desgaste diario normal de las fibras (Schmalbruch H, Lewis D. Dynamics of nuclei of muscle fibers and connective tissue cells in normal and denervated rat muscles. Muscle & nerve. 2000). Pero cuando hay una lesión, la respuesta que se reclama es de un suministro rápido de mionucleos para la regeneración del músculo dañado, lo que solo responde a ciertos estímulos que pueden ser generados desde la misma fibra o exógenamente.

Para explicar un poco más en profundidad cómo es que funciona el crecimiento de la miofibrilla así como su reparación diaria, debe conocerse que el músculo crece de acuerdo a dos formas de estimulación, las que dependen de una sobrecarga mecánica y de la acción anabólica de los macronutrientes. Ambos tipos incrementan la masa muscular en su conjunto, pero también el tamaño individual de la fibra. En cuanto a ello, está siendo investigada especialmente una proteína que acciona directamente sobre los cambios de la masa muscular en respuesta al crecimiento individual de cada miofibra, la conocida mTOR, tal como lo ha señalado oportunamente Glass (Glass D.J. Skeletal muscle hypertrophy and atrophy signaling pathways. Int. J. Biochem. Cell Biol. 37, 2005). En este punto, esta proteína quinasa es reconocida como responsable de detectar la disponibilidad de nutrientes así como el estado energético de la fibra muscular. En conjunto, se le admite a ella su acción directa sobre el crecimiento celular, la diferenciación, la autofagia, la supervivencia y el control metabólico.

Recientemente Zhou y colegas han informado que la mTOR juega un papel clave en la actividad de las CS. A los fines, ellos mostraron que la supresión de la vía de la mTOR llevó al agotamiento de estas células tanto en ratones como en humanos (Zhou J, et al. Assessing the function of mTOR in human embryonic stem cells, mTOR. Springer. 2012).

Al presente hay evidencia de dos funciones claves de las CS en los tejidos adultos, 1) que pueden replicarse o clonarse a sí mismas, lo que involucra la auto renovación, y 2) dar lugar a una progenie funcional, lo que significa diferenciarse en células musculares.

Está bastante conocido que un entorno muscular donde se manifieste un daño, las CS salen de su estado inactivo y comienzan a proliferar. Bajo esta nueva forma se denominan mioblastos. La activación de las CS se rige por múltiples factores propios del nicho que las contiene y también por vías de señalización. Pero interesantemente, dicha activación no solo está restringida al sitio de daño muscular, ya que esta alteración fibrilar lleva a la de todas las CS a lo largo de la miofibra alterada y también la migración de ellas al sitio de regeneración, tal como hace ya mas de 3 décadas lo habían documentado Schultz y su equipo (Schultz E, et al. Response of satellite cells to focal skeletal muscle injury. Muscle Nerve 8, 1985). Esto finalmente se acompaña de movilidad y migración celular. Así se ha observado que estas CS pueden migrar entre las miofibras e incluso de los músculos a través de las barreras de la lámina basal y los tejidos conectivos durante el desarrollo muscular, el crecimiento y la regeneración (Hughes SM, Blau HM. Migration of myoblasts across basal lamina during skeletal muscle development. Nature 345, 1990)

Recientemente Zhong y su equipo mostró que las CS en su capacidad de auto renovarse, pueden dividirse y multiplicarse de dos maneras, lo que se ha denominado 1) división celular asimétrica y 2) división celular simétrica. En el primer caso, una célula madre da lugar a dos células hijas que funcionalmente se observan diferentes. Una de estas se distinguirá como una célula madre “hija” (o sea se ha replicado o autoclonado) y 2) una célula “hija” destinada a la diferenciación final como miocito. La otra forma de auto renovarse, la simétrica, se manifiesta como una célula progenitora que se divide en dos células madre “hijas” de igual función. A pesar de no estar claro el por qué ni las maneras en como esto se rige, el número de células madre progenitoras se mantiene en un nivel constante (Zhong W, et al. Neurogenesis and asymmetric cell division. Curr Opin Neurobiol 18, 2008).

Recientemente, Ge y colegas informan que la rapamicina, un inhibidor central de la mTORC1, afecta la regeneración muscular al bloquear la vía de mTOR (Ge YJ, et al. mTOR regulates skeletal muscle regeneration in vivo through kinase-dependent and kinase-independent mechanisms. American Journal of Physiology-Cell Physiology. 2009). En la vereda opuesta, Pereira y colaboradores demuestran que la activación de la vía de la mTOR mediante la administración de suplementos de leucina mejora la regeneración del músculo esquelético (Pereira MG, et al. Leucine Supplementation Improves Skeletal Muscle Regeneration after Cryolesion in Rats. Plos One. 2014). Por esto concluyen que esta vía anabólica de la mTOR es importante de ser considerada en el proceso de regeneración, ya que ellas es activada con el mismo proceso de contracción pero también por el aporte de aminoácidos como la leucina.

Respecto de esto último, Zhou y colegas sostienen que la regeneración del músculo esquelético se vio severamente afectada por la eliminación de Mtor en las CS, lo que sugiere que esta proteína es esencial para la capacidad regenerativa de ellas, sea activándolas, multiplicándolas como diferenciándolas. (Zhou J, et al. Assessing the function of mTOR in human embryonic stem cells, mTOR. Springer. 2012).

Como conclusión, puede decirse que tanto el sostenimiento de la masa muscular como su incremento, tiene una dependencia directa de la activación del tejido muscular por entrenamiento específico así como por el aporte de nutrientes concretos. Y en ambos casos, el rol de la mTOR es esencial, porque ella es fuertemente estimulada por el ejercicio específico así como por la leucina, impactando ambos en las CS buscando el efecto deseado.

Para reflexionar…