Descubren la molécula que regula la adaptación muscular al ejercicio

MADRID, 2 (EUROPA PRESS)

Investigadores afiliados a la Universidad de Harvard en los Estados Unidos y la Universidad de São Paulo (USP) en Brasil han descubierto, en un estudio publicado en la revista 'Cell', l molécula que regula la adaptación muscular al ejercicio.

Se trata del succinato, un metabolito conocido hasta ahora solo por su participación en la respiración mitocondrial. "Nuestros resultados muestran que el succinato deja las células musculares durante el ejercicio y envía señales a sus vecinos que inducen un proceso de remodelación del tejido muscular", ha explicado los expertos.

Los hallazgos se basan en una gran cantidad de experimentos con animales y personas voluntarias. La primera implicó comparaciones de más de 500 metabolitos presentes en los músculos de las patas de los ratones antes y después de que los roedores corrieran en una cinta hasta que se agotaran.

"Además de las fibras musculares, el tejido muscular también contiene células inmunes, nerviosas y endoteliales. Si cada una fuera una casa, las calles entre casas serían el intersticio o espacio intersticial. Aislamos y analizamos cada una de las casas así como las calles para averiguó qué cambios en el vecindario después del ejercicio, y observó un aumento significativo de succinato sólo en las fibras musculares y los espacios intersticiales", han explicado los expertos.

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

En este punto, los investigadores estaban convencidos de que las células musculares liberaban succinato en respuesta al estrés provocado por el ejercicio, pero querían saber cómo y sobre todo por qué. El análisis de la sangre de los voluntarios evidenció que otro compuesto que aumentaba con el ejercicio, tanto en sangre venosa como arterial, era el lactato (la forma ionizada del 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, lo que provoca la formación excesiva de lactato y la acidificación celular. Descubrimos que este cambio en el pH provoca un cambio en la estructura química del succinato de modo para atravesar la membrana y escapar al medio extracelular", han explicado los científicos.

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

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

Uno de los experimentos consistió en someter células musculares cultivadas a hipoxia (privación de oxígeno) para activar el mecanismo de producción de energía anaeróbica y producir lactato. Se vio que esto era 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 etapa, sabíamos que la acidez hace que el succinato se someta a protonación, un proceso químico que le permite unirse a MCT1 y pasar a través de la membrana al medio extracelular, pero aún teníamos que descubrir la importancia de esta acumulación de succinato en el espacio intersticial durante el ejercicio", han zanjado los investigadores.