Vías de señalización en el
remodelamiento del
músculo esquelético
Introducción
El músculo esquelético se
compone por miofibras
heterogeneas
Ayudan a mantener la
postura del cuerpo y a
ejecutar movimientos
Los músculos esqueléticos son
controlados por varias vías de
señalización
Estos mecanismos
permiten al músculo
cumplir sus funciones
Hace 45 años se demostró
modifican y remodelan su
fenotipo
El proceso de remodelación
proporciona una respuesta
adaptativa
Mantiene el
equilibrio entre:
La demanda
de trabajo
contráctil
La capacidad del
músculo para cumplir
dichas demandas
Los estudios genéticos han
permitido descubrir las vías para
la remodelación muscular
En ratones se demostró que la
expresión de la proteina
fosfatasa 2B promueve la
transformación de las
miofibrillas
Propiedades de las
miofibrillas
En el cuerpo existen varios
tipos de grupos musculares
Los diferentes grupos
musculares poseen diferencias
en la dispocisión de sus
miofibrillas y en aspectos
bioquímicos, metabólicos y
fisiolígicos
Diversidad de las miofibrillas
Aunque el músculo
esqueléticos aparente ser
uniforme
Tiene una disposición
heterogénea de sus fibras
Las miofibrillas difieren en su
función contráctil, tamaño y
metabolismo
Tipo I
Son fibras de contracción lenta
Tiene una acción debido a
la actividad de la ATPasa
asociada a miocina tipo I
Son miofibrillas ricas en mitocondrias
Poseen alta
resistencia a la
fatiga
Cumplen una función
importante para
mantener la postura del
cuerpo
Mantiene el tono
contráctil del músculo
Mantienen altos niveles de
calcio intracelular
Tipo II
Fibras de
contracción rápida
Sufren fatiga rápidamente
Permiten
contracciones
breves y rápidas
Fibras glicolíticas
Movimientos que requieren
velocidad y fuerza
En la vida embrionaria se han
descrito varios subtipos de
miofibrillas
Las propiedades de las fibras del músculo
esquelético son dependientes de los
patrones de estimulación
Frecuencias de 10-20 Hz
Promueven el fenotipo de fibras lentas
Frecuencias de 100-150 Hz
Promueven las fibras rápidas
Adaptabilidad de las miofibrillas
Se ha podido demostrar la habilidad del
músculo esquelético para remodelarse y
producir cambios fenotípicos
Al re-inervar fribras lentas con fibras nerviosas
propias de fibras rápidas se produce un
incremento de la velocidad contrátil
Estos estudios han concluido que los patrones de impulsos
específicos son capaces de influenciar en el fenotipo y
remodelamiento de las miofibrillas
El entrenamiento físico induce cambios
en el músculo esquelético induciendo la
transformación de los tipos de miofibrillas
Los cambios producidos se revierten al
cesar el entrenamiento
La estimulación neuronal
reprograma la expresión
genética en la miofibrilla
Los cambios en la concentración de
calcio intracelular determinan las
vías de señalización para la
activación y contracción muscular
Esto podría influenciar en la
activación o represión de genes
involucrados en el
remodelamiento del músculo
esquelético
Vías de señalización en el
remodelamiento de miofibrillas
Las miofibrillas se
adaptan mediante
transformación y
remodelamiento
En respuesta
ante las señales
fisiológicas y
patológicas
Estos cambios están mediados por
receptores en la superficie celular que
activan factores de señalización
Desencadenan en cambios en la expresión genética
Factor potenciador del miocitos
Tipo II (MEF2) / Deacetilasas de
histonas (HDAC)
Factores de transcripción
y factores reguladores de
la miogénesis activan
genes específicos
Cumplen un rol
determinante en la
transformación de
miofibrillas
Responde a las
fluctuaciones en las
concentraciones de
calcio
En humanos se ha observado
que factores como el aumento
de insulina, estrés osmótico y
peróxido de hidrógeno y la
activación de AMPK activan a
MEF2D
Mediante experimentos en
ratones se ha logrado
determinar las vías de
expresión génica para la
modificación y atrofia de las
fibras musculares
Importancia clínica
Comprender las vías de
señalización que controlan el
remodelamiento de las
miofibrillas tiene importancia
en ciertas enfermedades
humanas
Distrofia muscular (DMD)
Una
enfermedad
debilitante que
amenaza la
vida
Causada por
mutaciones en el
gen de la distrofina
Uno de los posibles
tratamientos se basa
en el incremento de
la utrofina
La activación de calcio
activa los promoteres
NFAT de la utrfina
Se ha observado que en
pacientes con DMD se ven
afectadas principalmente las
fibras rápidas
Presentan cambios degenerativos
Las fibras lentas se preservan
El incremento de calcio puede
ayudar al remodelamiento de las
miofibrillas favoreciendo a la
formación de fibras tipo I
El remodelamiento puede tener efectos
terapéuticos en pacientes con DMD
Diabetes Mellitus Tipo 2 y Obesidad
El músculo esquelético es capta
la mayor cantidad de glucosa
estimulada por insulina
Es controlado
por eventos de
fosforilación
Trnaslocanto finalmente el
transportador de glucosa 4
(GLUT4)
En la diabetes tipo 2 se
reduce la insulina en
todo el cuerpo
Los defectos en GLUT4 y señales
de transducción de la insulina
en el músculo esquelético se
encuentran asociados al
desarrollo de la enfermedad
Probablemente por
una reducción en
fibras de tipo 1
Tienen una mayor actividad
en su capacidad de unión de
insulina y actividad del
receptor insulina quinasa
Experimentos en ratones transgénicos
sugieren un posibles estrategias
terapéuticas para restablecer el
balance metabólico en diabetes tipo 2
En la obesidad se ha
observado una reducción
en la capacidad oxidativa y
una capacidad glicolítica
incrementada en el
músculo
La sobre expresión de PPAR en
ratones sugiere que podría
prevenir la obsedidad
Atrofia muscular
Se define como una reducción
en el tamaño de las miofibrillas
Resulta en una disminución
de la masa muscular total
Es causada por lesiones o enfermedades
como la sarcopenia y la caquexia
Existe gran interés en
comprender las vías de
señalización de la atrofia
muscular para el desarollo de
estrategias terapéuticas
Experimentos en ratones han
permitido descubrir vías reguladoras
de la atrofia e hipertrofia muscular
HA generado la hipótesis de tratar mecanismos
compensatorios para mantener de manera
sostenible la composición muscular
Esteroides anabólicos
El uso de andrógenos anabólicos
es uno de los mecanismos
utilizados para el remodelamiento
muscular
Principalmente utilizado para
incrementar la masa musuclar
Se ha asociado al incremento
de potencia muscular y fuerza
pero no ha tenido efecto en la
reducción de la fatiga
Se ha observado un incremento en
el área de la sección transversal y
no en el número de miofibrillas
No se ha observado un
remodelamiento de las fibras
puesto que no se ha visto
modificaciones en la proporción
de fibras tipo 1 y tipo 2
Conclusiones
Durante el ejercicio se logran
activar varias vías de señalización
y remodelamiento muscular
Se han encontrado hallazg
prometedores en los mecanismo de
señalización en experimentos en
animales, sin embargo, es necesario
confirmar su similitud en humanos
Aunque se haya realizado avances en la
comprensión de los mecanismos de regulación,
los tratamientos dependerán de la capacidad de
llegar a las células diana en las fibras musculares
El ejercicio podría compararse a tomar un medicamento
que active el remodelamiento muscular por lo que es
importante mantener una actividad física constante