Nueva tecnología revela que las fibras musculares de contracción rápida y lenta responden de manera diferente al ejercicio
Crédito: Universidad de Copenhague – Facultad de Ciencias Médicas y de la Salud
Hacer ejercicio regularmente es una de las mejores defensas contra las enfermedades metabólicas, como la obesidad y la diabetespero por qué ? Es una pregunta que los científicos aún luchan por responder. Si bien el ejercicio cambia el comportamiento molecular de los músculos, no se entiende bien cómo estos cambios moleculares mejoran la salud metabólica.
Los científicos de la Universidad de Copenhague han desarrollado una nueva tecnología que permite a los investigadores estudiar la biología muscular en un nivel más detallado y, con suerte, encontrar nuevas respuestas. Extrajeron fibras musculares de contracción ‘rápida’ y ‘lenta’ de muestras de músculo liofilizado que se tomaron antes y después de 12 semanas de entrenamiento en bicicleta. Su análisis integral de la expresión proteica de las fibras proporciona nueva evidencia de que los tipos de fibra responden de manera diferente al entrenamiento físico.
La investigación, que se publicó en Nature Communications, también demuestra el potencial sin explotar de las muestras liofilizadas. que se encuentran en congeladores de todo el mundo.
«Se sabe que los trastornos metabólicos y varias enfermedades musculares afectan o evitan tipos específicos de fibras, por lo que es crucial una investigación detallada de tipos específicos de fibras. Estudios previos que involucran proteínas a gran escala El análisis de fibras musculares requería el aislamiento de fibras musculares individuales a partir de biopsias musculares recién obtenidas. Dado que el aislamiento de fibras musculares requiere mucho tiempo, este enfoque tiene sus limitaciones inherentes. Nuestro método permite el análisis de fibras musculares de biopsias musculares ya recolectadas y allana el nuevo camino para estudios futuros», dice el profesor asociado Atul Deshmukh del Centro de Investigación Metabólica Básica de la Fundación Novo Nordisk (CBMR ) en la Universidad de Copenhague.
Muestras musculares desordenadas y confusas
El músculo esquelético contiene fibras diminutas que pueden clasificarse como de contracción rápida o lenta. En pocas palabras, las fibras de contracción rápida crean energía explosiva pero se cansan rápidamente, mientras que las fibras de contracción lenta tienen menos energía pero tienen más resistencia. La mayoría de las personas tienen un número par de ambos tipos en sus músculos, pero la proporción puede variar mucho entre las personas. Esto significa que el ejercicio puede beneficiar a las personas de manera diferente, dependiendo de esta proporción.
En un músculo, miles de fibras están agrupadas por tejido conectivo e intercaladas con una variedad de tipos de células con una función de soporte. Debido a todos estos diferentes tipos de células, los científicos pueden tener dificultades para interpretar los resultados de una muestra de músculo completo y conectar los cambios observados con tipos de células específicos.
Al comprender el potencial de estudiar fibras individuales, Atul Deshmukh se asoció con el profesor Matthias Mann del Centro de Investigación de Proteínas de la Fundación Novo Nordisk y el Grupo Wojtaszewski del Departamento de Nutrición, Ejercicio y Deportes, ambos de la Universidad de Copenhague.
Perfeccionar las fibras musculares
Reclutaron a individuos sanos para 12 semanas de entrenamiento de resistencia y recolectaron muestras musculares antes y después del ejercicio, que luego se liofilizaron. Luego extrajeron fibras musculares de contracción rápida y lenta de las muestras y llevaron a cabo una herramienta de proteómica basada en espectrometría de masas de alta resolución que permite a los científicos medir miles de proteínas simultáneamente en las diferentes muestras.
Identificaron más de 4000 diferentes proteínas en las muestras, y descubrió que el entrenamiento físico cambiaba la expresión de cientos de proteínas diferentes en los tipos de fibra de contracción rápida y lenta. Es importante destacar que descubrieron diferencias en la expresión de proteínas de los dos tipos de fibra después del ejercicio, lo que demuestra que los músculos de contracción rápida y lenta responden de manera diferente.
«Nuestro método se puede escalar para el análisis de alto rendimiento de cientos de fibras musculares individuales de una sola biopsia. Combinar este enfoque con el moderno espectrómetro de masas de alta sensibilidad puede ayudar a comprender la heterogeneidad del tipo de fibra en el músculo esquelético sano y enfermo», dice el profesor asociado Atul Deshmukh del Centro de Investigación Metabólica Básica de la Fundación Novo Nordisk ( CBMR) en la Universidad de Copenhague.
Fármacos que no se dirigen accidentalmente al corazón
Por masa, el músculo esquelético es el órgano más grande del cuerpo e incluso pequeños cambios pueden tener efectos tremendos impacto en el metabolismo de todo el cuerpo. Por lo tanto, el músculo esquelético es un tejido diana farmacológico interesante con un gran potencial en el tratamiento de enfermedades metabólicas. Sin embargo, un desafío es evitar los efectos secundarios en el músculo cardíaco, por ejemplo, que consta de fibras especializadas con algunas similitudes con las fibras musculares esqueléticas de contracción lenta.
«Por lo tanto, nuestro depósito de proteínas específico de tipo de fibra es un primer un paso hacia la identificación de proteínas del músculo esquelético que son específicas para las fibras de contracción rápida, lo que permite la administración y el direccionamiento de fármacos a este tipo específico de fibra y evita potencialmente los efectos secundarios en el corazón», dice el profesor Jrgen Wojtaszewski del Departamento de Nutrición, Ejercicio y Deportes de la Universidad de Copenhague.
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Las mujeres que hacen ejercicio de por vida se benefician de una mejor función muscular Más información: Deshmukh, AS, Steenberg, DE, Hostrup, M. et al. El análisis proteómico muscular profundo de biopsias musculares humanas liofilizadas revela adaptaciones específicas del tipo de fibra al entrenamiento físico. Nat Comun 12, 304 (2021). doi.org/10.1038/s41467-020-20556-8 Información de la revista: Nature Communications
Proporcionado por la Universidad de Copenhague Cita: Nueva tecnología revela contracción rápida y lenta las fibras musculares responden de manera diferente al ejercicio (12 de enero de 2021) consultado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-01-technology-reveals-fast-twitch-muscle.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.