Nuevo modelo de laboratorio simula los efectos del ejercicio en los músculos
Las células musculares de pacientes con sIBM mostraron una localización anormal de la proteína TDP-43 después de la contracción. Crédito: Universidad de Tohoku
Un equipo de investigadores de la Universidad de Tohoku ha desarrollado un sistema simple basado en laboratorio para cultivar células musculares humanas que son capaces de contraerse vigorosamente. El equipo utilizó el modelo, que se describió en la revista Scientific Reports, para investigar las propiedades de las células musculares de pacientes con mitosis de cuerpos de inclusión esporádica (sIBM).
sIBM es una enfermedad degenerativa que hace que los músculos se debiliten progresivamente. Por lo general, afecta a pacientes mayores de 50 años, afectando predominantemente los músculos de los dedos y las rodillas. Observar cómo funcionan las células musculares de los pacientes con sIBM durante el ejercicio es crucial para comprender mejor esta enfermedad.
Esto se puede lograr utilizando modelos de ejercicio in vitro, que involucran el cultivo de células musculares alargadas llamadas miotubos en una placa de Petri y la aplicación de pulsos eléctricos para simular los efectos de la contracción muscular. Sin embargo, estos modelos ampliamente utilizados son limitados; los miotubos humanos no se contraen muy bien porque tienen una forma plana y se adhieren firmemente al material sobre el que crecen. En comparación, los miotubos obtenidos de otras especies, como los ratones, se contraen con mucha más fuerza en las mismas condiciones.
«Nos propusimos desarrollar un nuevo modelo que podría ayudar no solo a la investigación muscular básica, sino también a la uso diagnóstico de células musculares obtenidas de muestras de biopsias de pacientes, que son un recurso muy limitado», dijo el Dr. Makoto Kanzaki, profesor asociado de la Escuela de Graduados de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Tohoku.
Para ayudar al crecimiento de miotubos humanos, los investigadores utilizaron células musculares extraídas de una línea celular de ratón para crear una población de tejidos conectivos nutritivos. Las células de ratón, conocidas como «células alimentadoras», suministran proteínas esenciales para estimular el crecimiento de las células humanas. Utilizaron este método para nutrir miotubos humanos cultivados a partir de células madre musculares obtenidas de pacientes con sIBM.
El nuevo modelo permite a los científicos simular los efectos del ejercicio en células musculares humanas cultivadas en el laboratorio. Crédito: Universidad de Tohoku
Descubrieron que sin las células alimentadoras de ratón, los miotubos humanos mostraban muy poca contracción en respuesta a la estimulación eléctrica. Sin embargo, una vez que se añadieron las células de ratón, los miotubos humanos mostraron una actividad evidente relacionada con la contracción cuando se estimularon eléctricamente.
Los investigadores utilizaron varias técnicas de imagen diferentes para examinar las propiedades de las células musculares de pacientes con sIBM y comparar con los de humanos sanos. Descubrieron que los miotubos sIBM tienen básicamente las mismas propiedades musculares que los miotubos normales. Ambos se contrajeron vigorosamente con la estimulación eléctrica, mostraron el desarrollo de estructuras de fibra muscular llamadas sarcómeros y tenían niveles elevados de una proteína del músculo esquelético llamada miocina.
Sin embargo, descubrieron que los miotubos de pacientes con sIBM tenían niveles elevados de una proteína llamado TDP-43 después de la contracción, mientras que las células musculares sanas no lo hicieron. Esto sugiere que TDP-43 puede estar involucrado en la enfermedad.
«El uso de células alimentadoras amplía la utilidad de los modelos de ejercicio basados en laboratorio existentes, y nuestro sistema podría potencialmente usarse para evaluar los efectos del ejercicio en las células musculares del paciente», explica el Dr. Kanzaki.
Este modelo de células musculares puede ayudar a mejorar nuestra comprensión de las condiciones de las células musculares, particularmente en respuesta a las contracciones musculares. Esto podría proporcionar información de diagnóstico importante para ayudar al desarrollo de terapias personalizadas.
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Uso de sangre vieja y joven para estudiar la pérdida muscular relacionada con la edad Más información: Yuqing Li et al, Modelo de ejercicio in vitro apoyado por alimentador usando células satélite humanas de pacientes con miositis por cuerpos de inclusión esporádica, Scientific Reports (2022). DOI: 10.1038/s41598-022-05029-w Información de la revista: Scientific Reports
Proporcionado por la Universidad de Tohoku Cita: Nuevo modelo de laboratorio simula los efectos del ejercicio en los músculos ( 2022, 2 de marzo) obtenido el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-03-lab-simulates-effects-muscles.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.