Una molécula liberada como parte de una respuesta inflamatoria después de una lesión muscular o un ejercicio riguroso activa las células madre musculares responsables de reparar el daño, según un estudio realizado por investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford.
El tratamiento de ratones de laboratorio con una dosis de la molécula, un metabolito lipídico llamado prostaglandina E2, justo después de que la lesión acelera la capacidad de los animales para reparar el daño y recuperar la fuerza muscular, informaron los investigadores.
Sin embargo, un medicamento antiinflamatorio no esteroideo como la aspirina o el ibuprofeno, medicamentos que se toman con frecuencia para reducir el dolor muscular después de una lesión o ejercicio, bloqueó la producción del metabolito e inhibió drásticamente la reparación muscular en los ratones, lo que disminuyó la fuerza.
"Tradicionalmente, la inflamación se ha considerado una respuesta natural, pero a veces dañina, a la lesión", dijo Helen Blau, PhD, profesora de microbiología e inmunología y directora del Laboratorio Baxter de Stanford para la biología de células madre ". Pero nos preguntamos si podría haberser un componente en la cascada de señalización proinflamatoria que también estimuló la reparación muscular. Descubrimos que una sola exposición a la prostaglandina E2 tiene un profundo efecto en la proliferación de células madre musculares en animales vivos. Postulamos que podríamos mejorar la regeneración muscular simplementeaumentando este proceso fisiológico natural en las células madre existentes ya ubicadas a lo largo de la fibra muscular ".
Un artículo que describe la investigación se publicará en línea el 12 de junio en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias . Blau, quien posee la cátedra Donald E. y Delia B. Baxter, es el autor principal. El científico principal Andrew Ho y la académica postdoctoral Adelaida Palla comparten la autoría principal del estudio.
El metabolito se infiltra en la fibra muscular
Las células madre musculares generalmente se anidan en silencio a lo largo de las fibras musculares. Se activan cuando un músculo es dañado por un trauma o uso excesivo, dividiéndose rápidamente para generar suficientes células musculares para reparar la lesión. Pero no está del todo claro qué señales presentes en la inflamación se activanlas células madre
La prostaglandina E2, o PGE2, es un metabolito producido por las células inmunes que se infiltran en la fibra muscular y también por el tejido muscular en respuesta a la lesión. Se ha demostrado que los tratamientos antiinflamatorios afectan negativamente la recuperación muscular, pero porque afectan a muchosdiferentes caminos, ha sido difícil identificar quiénes son los verdaderos jugadores en la regeneración muscular.
Ho y Palla descubrieron un papel para PGE2 en la reparación muscular al notar que su receptor se expresaba en niveles más altos en las células madre poco después de la lesión. Descubrieron que las células madre musculares que habían sufrido una lesión mostraron un aumento en la expresión de un gen que codificapara un receptor llamado EP4, que se une a PGE2. Además, mostraron que los niveles de PGE2 en el tejido muscular aumentaron dramáticamente dentro de un período de tres días después de la lesión, lo que indica que es un inmunomodulador transitorio y natural.
Para determinar su mecanismo de acción, Ho y Palla crearon una cepa genéticamente modificada de ratones de laboratorio que les permitió monitorear dinámicamente el número y las actividades de las células madre musculares con el tiempo. Luego estudiaron cómo las células madre respondían a las lesiones musculares de las piernas causadaspor inyección de una toxina o por aplicación de temperaturas frías los ratones fueron anestesiados durante el procedimiento y se les dio alivio del dolor durante la recuperación.
'Vimos un efecto profundo'
"Este pulso transitorio de PGE2 es una respuesta natural a la lesión", dijo Blau. "Cuando probamos el efecto de una exposición de un día a PGE2 en las células madre musculares que crecen en cultivo, vimos un profundo efecto en la proliferación delas células. Una semana después de una sola exposición de un día, el número de células se había multiplicado por seis en comparación con los controles ".
Después de ver lo que sucedió en las células cultivadas en laboratorio, Ho y Palla probaron el efecto de una sola inyección de PGE2 en las patas de los ratones después de la lesión.
"Cuando le dimos a los ratones una sola inyección de PGE2 directamente al músculo, afectó fuertemente la regeneración muscular e incluso aumentó la fuerza", dijo Palla. "Por el contrario, si inhibimos la capacidad de las células madre musculares para responder a la PGE2 producida naturalmentebloqueando la expresión de EP4 o dándoles una dosis única de un medicamento antiinflamatorio no esteroideo para suprimir la producción de PGE2, se impidió la adquisición de fuerza ".
"Estamos entusiasmados con este hallazgo porque es contraintuitivo", dijo Ho. "Un pulso de este metabolito asociado con la inflamación perdura el tiempo suficiente para afectar significativamente la función de las células madre musculares en estos animales. Esta podría ser una forma natural de aumentar clínicamenteregeneración muscular "
Los investigadores luego planean probar el efecto de PGE2 en las células madre del músculo humano en el laboratorio, y estudiar si el envejecimiento afecta la respuesta de las células madre y cómo lo hace. Debido a que el feto y la placenta también producen PGE2 durante el embarazo, yaprobado por la Administración de Drogas y Alimentos para su uso en la inducción del parto, un camino a la clínica podría ser relativamente rápido, dijeron.
"Nuestro objetivo siempre ha sido encontrar reguladores de las células madre del músculo humano que puedan ser útiles en la medicina regenerativa", dijo Blau. "Podría ser posible reutilizar este medicamento ya aprobado por la FDA para su uso en el músculo. Esto podría ser unnueva forma de apuntar a las células madre existentes en su entorno nativo para ayudar a las personas con lesiones o traumatismos musculares, o incluso para combatir el envejecimiento natural ".
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Materiales proporcionado por Centro médico de la Universidad de Stanford . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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