Descubrimiento de la molécula que regula la adaptación muscular al ejercicio

MADRID, 2 Dic. (PRENSA EUROPA) –

Investigadores afiliados a la Universidad de Harvard, en Estados Unidos, y a la Universidad de São Paulo (USP), en Brasil, descubrieron, en un estudio publicado en la revista ‘Cell’, la molécula que regula la adaptación muscular al ejercicio.

Es succinato, un metabolito conocido hasta ahora solo por su participación en la respiración mitocondrial. “Nuestros resultados muestran que el succinato abandona las células musculares durante el ejercicio y envía señales a sus vecinas que inducen un proceso de remodelación del tejido muscular”, explicaron los expertos.

Los hallazgos se basan en una gran cantidad de experimentos con animales y voluntarios. La primera implicó comparaciones de más de 500 metabolitos presentes en los músculos de las piernas del ratón antes y después de que los roedores corrieran en una cinta rodante hasta que se agotaron.

“Además de las fibras musculares, el tejido muscular también contiene células inmunes, nerviosas y endoteliales. Si cada una fuera una casa, las calles entre las casas serían el espacio intersticial o espacio intersticial. Aislamos y analizamos cada una de las casas, así como las calles para descubrir qué cambia en el barrio después del ejercicio y ver un aumento significativo de succinato solo en las fibras musculares y los espacios intersticiales ”, explicaron los expertos.

Asimismo, se observó un fenómeno similar en voluntarios sanos de entre 25 y 35 años durante 60 minutos de ejercicio intenso en bicicleta estática. En este caso, los investigadores analizaron muestras de sangre obtenidas a través de catéteres en la arteria y la vena femorales y encontraron que los niveles de succinato aumentaron sustancialmente en la sangre venosa que sale del músculo y disminuyeron rápidamente durante la recuperación.

En ese momento, los investigadores estaban convencidos de que las células musculares liberaban succinato en respuesta al estrés causado por el ejercicio, pero querían saber cómo y especialmente por qué. El análisis de sangre de los voluntarios mostró que otro compuesto que aumentaba con el ejercicio, tanto en sangre venosa como arterial, era el lactato (forma ionizada de ácido láctico).

“El succinato es un metabolito que normalmente no puede atravesar la membrana celular y salir de la célula. Dentro de la célula, participa en el ciclo de Krebs, una serie de reacciones químicas que ocurren en las mitocondrias y resultan en la formación de ATP. Pero cuando la demanda de energía aumenta drásticamente y las mitocondrias no pueden mantener el ritmo, se activa un sistema anaeróbico que conduce a una formación excesiva de lactato y a la acidificación celular. Descubrimos que este cambio de pH provoca un cambio en la estructura química. de succinato para atravesar la membrana y escapar al medio extracelular ”, explicaron los científicos.

La proteína transportadora que ayuda al succinato a salir de la célula ha sido identificada mediante proteómica, un análisis de todas las proteínas en las membranas de las células musculares humanas y de ratón. Los resultados mostraron un aumento en MCT1, una proteína especializada en el transporte de monocarboxilato fuera de la célula, en el tejido muscular después del ejercicio.

“El tipo de molécula que lleva MCT1 es similar al succinato cuando se somete a modificación química en un ambiente ácido. Deja de ser un dicarboxilato y se convierte en un monocarboxilato. Realizamos varios experimentos in vitro para confirmar que este era el mecanismo inducido por el ejercicio. ” , agregaron los expertos.

Uno de los experimentos consistió en someter a las células musculares en cultivo a hipoxia (privación de oxígeno) para activar el mecanismo de producción de energía anaeróbica y producir lactato. Esto se consideró suficiente para inducir la liberación de succinato en el espacio intersticial.

Otro experimento involucró células germinales (ovocitos) de ranas modificadas genéticamente para expresar MCT1 humana. Los investigadores encontraron que los ovocitos liberaban succinato solo cuando se colocaban en un medio ácido.

“En esta fase sabíamos que la acidez provoca que el succinato sufra protonación, un proceso químico que le permite unirse a MCT1 y pasar a través de la membrana al medio extracelular, pero aún no sabíamos la importancia de esta acumulación de succinato. en el espacio intersticial durante el ejercicio ”, afirmaron los investigadores.