​Plasticidad del músculo esquelético

El protagonismo de las redes moleculares

El hecho de que el tipo de ejercicio físico afecte de una manera particular al músculo provocando un fenotipo específico de este, es al presente un centro de enorme interés en la investigación respecto de las adaptaciones del referido tejido. Al respecto, entre los descubrimientos más notables está el que refiere a los ajustes especiales que las diferentes actividades musculares pueden tener como respuesta según las moléculas que se activan por ejercitación. Así, aquellas contracciones que comprometen fibras lentas y por ello tienen una fuerte participación mitocondrial en la resíntesis de ATP, logran adaptaciones en el sistema oxidativo mediante el incremento del pool mitocondrial así como de las proteínas enzimáticas asociadas a dicho proceso energético. Pero además también se logra incrementar por este tipo de estímulos la red capilar, de manera que el aumento en el aporte de oxígeno en la unidad de tiempo esté garantizado incrementadamente.

Una de las proteínas activadas, la AMPK, es sensible al estado energético de la célula, mientras que otra, la mTORC1, es regulada por una cascada de señalización dependiente de factores de crecimiento que responden a señales mecánicas y hormonales, pero también a las de tipo nutricional de origen aminoacídico.

Analizando un poco más detenidamente la señalización de la AMPK, su activación promueve cambios inmediatos y mediatos, siendo lo primeros los que accionan en procesos metabólicos aumentando tanto la captación de glucosa como la oxidación de ácidos grasos. Interesantemente también y como un mecanismo típicamente ahorrador de energía, disminuye la síntesis proteica. A más largo plazo en el tiempo, la AMPK promueve la biogénesis mitocondrial favoreciendo un modelo fibrilar que muestra un fenotipo muscular oxidativo, donde un rol decisivo lo tiene la PGC1-α (Mounier R, et al.. Expanding roles for AMPK in skeletal muscle plasticity. Trends Endocrinol. Metab. 26, 2015).

Para destacar es que hace más de tres décadas que fue documentado que un entrenamiento de 6 semanas en el territorio aeróbico incrementaba un 30% el contenido mitocondrial (Hoppeler, H. Exercise-induced ultrastructural changes in skeletal muscle. Int. J. Sports Med. 7, 1986), al tiempo que en el mismo período un entrenamiento de fuerza aumentaba las proteínas contráctiles en un 10% (Lüthi, J. et al. Structural changes in skeletal muscle tissue with heavy-resistance exercise. Int. J. Sports Med. 7, 1986). Así, la aplicación sistemática de un ejercicio debidamente planificado posibilita la conquista de ciertos cambios que afectan el rendimiento y la salud en forma positiva, y ellos se definen como respuesta según la especificidad. Lo opuesto acontece por privación de cargas o una organización incorrecta de las mismas.

En torno al crecimiento muscular, este depende fuertemente de la activación de la mTORC1, la que responde a la estimulación de receptores de insulina y factores de crecimiento, tal como lo documentan Dood y Tee (Dodd, K. M. and Tee, A. R.. Leucine and mTORC1: a complex relationship. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2012). De interés en este aspecto es que hay evidencia que ciertos aminoácidos intracelulares también tienen esa capacidad estimuladora, como es el caso de la leucina. Pero esta, a similitud del estrés mecánico, activa la síntesis proteica en ausencia de factores de crecimiento.

Recientes trabajos de investigación han dado información importante en cuanto a la cantidad y momento de ingerir proteínas para procurar la mejor respuesta anabólica muscular, y ello incluso a diferentes edades. Así, Atherton y colegas han dado evidencia que el consumo de un bolo de proteína de suero de leche aumentó la síntesis de estas en un 300% como consecuencia de la fuerte activación de la mTORC1. Y muestran además que esta fuerte estimulación acontece en los primeros 90 minutos de terminado el ejercicio (Atherton, P. J., et al. .Muscle full effect after oral protein: time-dependent concordance and discordance between human muscle protein synthesis and mTORC1 signaling. Am. J. Clin. Nutr. 92, 2010). El por qué desciende esta velocidad de resíntesis luego de un tiempo ha dado lugar a la teoría propuesta por Phillips, quien sostiene la hipótesis de que habría una señal de “musculo lleno”, lo que descendería la velocidad de resíntesis por probable saturación de los mecanismos anabólicos (Phillips, S. M.. Physiologic and molecular bases of muscle hypertrophy and atrophy: impact of resistance exercise on human skeletal muscle (protein and exercise dose effects). Appl. Physiol. Nutr. Metab. 34, 2009). Esta hipótesis la lleva incluso a fenómenos que las repiten en forma casi idéntica como en ciertas patologías y también en la sarcopenia producto de la vejez.

Uno de los descubrimientos más impactantes sobre las vías de señalización ha sido el descubrimiento de cómo es que la acción mecánica del músculo, concretado por el fenómeno de la contracción misma, genera la transmisión de la señal a las moléculas intracitoplásmicas que provocan respuestas como la de la síntesis proteica. Al respecto, Peter y colaboradores sostienen que unas estructuras denominadas costameros, presentes en la musculatura estriada y que unen las líneas zeta de los sarcómeros con la membrana sarcolémica, favorecen la señalización bidireccional entre la línea Z y la matriz extracelular. De esta manera se establece una transmisión de señales por cambios de tensión mecánica desde el exterior hacia las redes de señalización intracelular, generando con ello diferentes tipos de respuestas por parte del tejido muscular (Peter A., et al. The costamere bridges sarcomeres to the sarcolemma in striated muscle. Prog Pediatr Cardiol. 2011)

Es en este rol que el trabajo muscular puede accionar directamente sobre las respuestas de señalización que impactan sobre el crecimiento del tejido, independientemente de otro tipo de estímulos. En este punto, es posible entender como la especificidad de reclutamiento de unidades motoras hace a la respuesta concreta y no a cualquiera. Porque el estímulo mecánico contráctil actuará sobre costameros concretos asociados a sarcómeros propios de la miofibrilla involucrada en la acción mecánica. Así, estos transmitirán el estímulo como señal a las moléculas que garanticen lo que se busca.