Cuando hacemos ejercicio, nuestros músculos pueden fatigarse, doler e incluso dañarse con actividades muy extenuantes, como correr una maratón. Con el tiempo, nuestros músculos pueden repararse a sí mismos a través de un complejo conjunto de procesos celulares dentro de cada fibra muscular. Nueva investigación deEl Centro MitoCare de la Universidad Thomas Jefferson, en colaboración con el Centro de Investigación de Medicina Genética del Sistema Nacional de Salud Infantil en Washington DC, ha identificado cómo MICU1, una proteína en las mitocondrias, las "potencias" de todas las células, es fundamental en el mantenimientodel tamaño y la función muscular, y la reparación de las fibras musculares dañadas. Los hallazgos apuntan a un papel potencial de MICU1 en enfermedades neuromusculares. El estudio fue publicado en Informes de celda el 29 de octubre
La contracción y relajación de nuestros músculos depende del equilibrio adecuado de los iones de calcio dentro de cada fibra muscular. Parte de este calcio es absorbido por las mitocondrias, donde se utiliza para acelerar el metabolismo y producir energía. La proteína MICU1 actúa como unregulador principal de la absorción de calcio en las mitocondrias.
"El control del transporte de calcio por MICU1 ayuda a coordinar las fibras musculares y sus mitocondrias", dice György Hajnóczky, PhD, autor principal del estudio, profesor en el departamento de patología, anatomía y biología celular y director del Centro MitoCare ".La interrupción de este enlace impide la comunicación adecuada entre las mitocondrias y el resto del músculo, lo que hace que el músculo sea más fácil de dañar e incapaz de ejercer tanta fuerza ".
De hecho, 50-60 pacientes sin MICU1 han sido identificados y presentan síntomas neuromusculares, como fatiga y debilidad muscular. Existe una variedad de afecciones neuromusculares y neurodegenerativas como la distrofia muscular donde la desregulación del calcio en las mitocondrias puede ser un jugador clave.los mecanismos subyacentes son desconocidos
Para abordar este problema, se estableció una colaboración multicéntrica entre los grupos de Erin Seifert y György Hajn? Czky en el Centro MitoCare, Jyoti Jaiswal en Washington DC y Rita Horvath del Centro Wellcome para la Investigación Mitocondrial en la Universidad de Newcastle en Newcastle-Upon-Tyne, Reino Unido. La primera autora, Valentina Debattisti, becaria postdoctoral en MitoCare, y sus colegas crearon un modelo de ratón en el que MICU1 falta específicamente en los músculos esqueléticos. También cosecharon fibroblastos musculares de pacientes nacidos sin MICU1.Enfoque combinado novedoso que permitió el estudio de los efectos específicos de la supresión de MICU1 en el músculo.
Los investigadores encontraron que tanto en el modelo de ratón como en los fibroblastos del paciente, la pérdida de MICU1 cambia el umbral en el que las mitocondrias absorben calcio, lo que significa que las mitocondrias no pueden detectar el nivel correcto para absorber calcio. Esto conduce a un desequilibrio en el entornoLos niveles de calcio en la fibra muscular, impidiendo su correcto funcionamiento. Descubrieron que las fibras musculares producían menos fuerza contráctil cuando se estimulaban, y los ratones en los que se elimina MICU1 muestran una mayor fatiga después del ejercicio y más atrofia muscular, reflejando los síntomas observados en humanosMICU1.
Decidieron profundizar en las posibles causas de fatiga y atrofia y se centraron en la reparación muscular. Los investigadores provocaron daños musculares en ratones al hacerlos correr en una cinta de correr cuesta abajo, que es más extenuante que una rueda para correr. Luego inyectaronun tinte que puede penetrar la membrana muscular; cuanto menos reparación hay, más tinte está presente. Los investigadores encontraron que los ratones con deficiencia de MICU1 tenían más tinte en el músculo, lo que indica que su capacidad para someterse a la reparación de la membrana muscular estaba comprometida.Lo mismo se observó en los fibroblastos de los pacientes, en los que indujeron daño usando un láser. Es importante destacar que cuando agregaron MICU1 nuevamente a los fibroblastos, las fibras musculares pudieron repararse por sí mismas.
"Esto significa que la absorción de calcio mitocondrial es importante para la reparación normal del músculo, y esto no se sabía antes", dice el coautor Dr. Seifert, profesor asistente en el departamento de patología, anatomía y biología celular y también parte deMitoCare Center. "Por lo tanto, impulsar este mecanismo de control podría ayudar en la recuperación muscular después del ejercicio, especialmente si el mecanismo de control está comprometido".
Los resultados demuestran un nuevo papel para MICU1 en la función muscular y establecen un vínculo directo entre MICU1 y las deficiencias que se encuentran en las enfermedades neuromusculares, posicionando a MICU1 como un objetivo terapéutico potencial.
"Hay tantos pacientes que experimentan fatiga más de lo normal cuando hacen ejercicio, lo que puede ser debilitante", dice el Dr. Hajnóczky. "En muchos casos puede provenir de una enfermedad mitocondrial donde se interrumpe el transporte de calcio. Estos pacientes, comoasí como aquellos que tienen otras enfermedades neuromusculares podrían beneficiarse de una mejor comprensión de MICU1 ".
El trabajo fue financiado por una subvención de NIH RO1 GM102724 y de la Fundación Leducq.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad Thomas Jefferson . Original escrito por Karuna Meda. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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