Ejercitar los músculos combate la inflamación crónica por sí solo
Las fibras musculares largas, delgadas y bien definidas (arriba a la izquierda) se desmoronan después de una inflamación prolongada (arriba a la derecha), pero mantienen su estructura (abajo a la izquierda) y fuerza (abajo a la derecha) cuando ejercido durante la inflamación. Crédito: Zhaowei Chen, Universidad de Duke
Ingenieros biomédicos de la Universidad de Duke han demostrado que el músculo humano tiene una capacidad innata para protegerse de los efectos dañinos de la inflamación crónica cuando se ejercita. El descubrimiento fue posible gracias al uso de músculo humano diseñado y desarrollado en laboratorio, lo que demuestra el poder potencial de la primera plataforma de su tipo en tales esfuerzos de investigación.
Los resultados aparecen en línea el 22 de enero en la revista Science Advances.
«Muchos procesos tienen lugar en todo el cuerpo humano durante el ejercicio, y es difícil separar qué sistemas y células están haciendo lo que hay dentro de una persona activa», dijo Nenad Bursac, profesor de ingeniería biomédica en Duke. «Nuestra plataforma muscular diseñada es modular, lo que significa que podemos mezclar y combinar varios tipos de células y componentes de tejido si queremos. Pero en este caso, descubrimos que las células musculares eran capaces de realizar acciones antiinflamatorias por sí mismas. «
La inflamación no es inherentemente buena o mala. Cuando el cuerpo está lesionado, una respuesta inicial de inflamación de bajo nivel elimina los desechos y ayuda a reconstruir el tejido. Otras veces, el sistema inmunitario reacciona de forma exagerada y crea una respuesta inflamatoria que causa daño, como las tormentas de citoquinas, a menudo mortales, provocadas por algunos casos de COVID-19. Y luego, hay enfermedades que conducen a la inflamación crónica, como la artritis reumatoide y la sarcopenia, que pueden causar que el músculo se desgaste y debilite su capacidad de contracción.
Entre muchas moléculas que pueden causar inflamación, una pro -molécula inflamatoria en particular, el interferón gamma, se ha asociado con varios tipos de desgaste y disfunción muscular. Si bien investigaciones anteriores en humanos y animales han demostrado que el ejercicio puede ayudar a mitigar los efectos de la inflamación en general, ha sido difícil distinguir qué papel podrían desempeñar las células musculares, y mucho menos cómo interactúan con moléculas dañinas específicas, como el interferón gamma. .
Los haces de músculos cultivados en laboratorio emiten fluorescencia cuando sus niveles de calcio aumentan, un indicador para medir su fuerza. Los haces musculares que fueron estimulados eléctricamente para aproximarse al ejercicio durante la inflamación (derecha) parpadean con tanta fuerza como los haces musculares normales (izquierda) y mucho más brillantes que los músculos no ejercitados después de la inflamación crónica (centro). Crédito: Zhaowei Chen, Universidad de Duke
«Sabemos que las enfermedades inflamatorias crónicas inducen la atrofia muscular, pero queríamos ver si sucedía lo mismo con nuestros músculos humanos creados mediante ingeniería y que crecieron en una placa de Petri», dijo Zhaowei Chen, un posdoctorado investigador del laboratorio de Bursac y primer autor del artículo. «No solo confirmamos que el interferón gamma funciona principalmente a través de una vía de señalización específica, sino que demostramos que las células musculares en ejercicio pueden contrarrestar directamente esta señalización proinflamatoria independientemente de la presencia de otros tipos de células o tejidos».
Para demostrar que el músculo por sí solo es capaz de bloquear los poderes destructivos del interferón gamma, Bursac y Chen recurrieron a una plataforma de ingeniería muscular que el laboratorio ha estado desarrollando durante casi una década. Fueron los primeros en desarrollar músculo esquelético humano funcional que se contraía en una placa de Petri y, desde entonces, el laboratorio ha estado mejorando sus procesos, por ejemplo, agregando células inmunitarias y reservas de células madre a la receta.
En el estudio actual, los investigadores tomaron estos músculos desarrollados en laboratorio completamente funcionales y los inundaron con niveles relativamente altos de interferón gamma durante siete días para imitar los efectos de una inflamación crónica de larga duración. Como era de esperar, el músculo se hizo más pequeño y perdió gran parte de su fuerza.
Los investigadores volvieron a aplicar interferón gamma, pero esta vez también sometieron al músculo a un régimen de ejercicio simulado estimulándolo con un par de electrodos. Si bien esperaban que el procedimiento indujera cierto crecimiento muscular, como se demostró en sus estudios anteriores, se sorprendieron al descubrir que prevenía casi por completo los efectos de la inflamación crónica. Luego demostraron que el ejercicio simulado inhibía una vía molecular específica en las células musculares y que dos fármacos utilizados para tratar la artritis reumatoide, tofacitinib y baricitinib, que bloquean la misma vía, tenían el mismo efecto antiinflamatorio.
«Al hacer ejercicio, las propias células musculares se oponían directamente a la señal proinflamatoria inducida por el interferón gamma, lo que no esperábamos que sucediera», dijo Bursac. «Estos resultados muestran cuán valiosos podrían ser los músculos humanos cultivados en laboratorio para descubrir nuevos mecanismos de enfermedades y tratamientos potenciales. Hay nociones de que los niveles y regímenes óptimos de ejercicio podrían combatir la inflamación crónica sin sobrecargar las células. Tal vez con nuestro músculo, podemos ayudar a averiguar si tales nociones son ciertas».
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Las células deben envejecer para que los músculos se regeneren en enfermedades que degeneran los músculos Más información: Z. Chen el al., «Los miméticos del ejercicio y la inhibición de JAK atenúan el desgaste inducido por IFN en músculo esquelético humano diseñado», Science Advances (2020). advances.sciencemag.org/lookup … .1126/sciadv.abd9502 Información de la revista: Science Advances
Proporcionado por la Escuela de Enfermería de la Universidad de Duke Cita: El ejercicio muscular combate la inflamación crónica por sí solo (2021, enero 22) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-01-muscle-combats-chronic-inflammation.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.