HIPERTROFIA DEL MUSCULO ESQUELÉTICO

El músculo esquelético es un tejido extremadamente adaptable, incluso con los módulos de capacitación más intensivos ser incapaz de infligir un daño permanente a las fibras [ 1 ]. En algún momento después del nacimiento, las miofibrillas están terminalmente diferenciados, es decir, se convierten en células especializadas, cuyas propiedades surgir de la expresión génica específica de tejido. Además, significa que las fibras musculares esqueléticas se mantienen a través de un sistema que no es mitótico (es decir, las fibras ellos mismos son incapaces de dividirse y reproducirse). Tienen que sobrevivir a la duración de la vida del organismo y poseen distintos métodos de remodelación y reparación celular para garantizar esa supervivencia [2-4]. Llevar a cabo un papel esencial en este proceso son intrigantes moléculas que se refiere a las células como satélites que pueden ser consideradas como las células madre del músculo. Estos mioblastos mononucleadas (precursores de las células musculares) se encuentran latentes fuera del sarcolema intercalada en pequeñas bolsas entre las fibras musculares adyacentes sobre situaciones normales, pero pueden ser provocados por traumatismos musculares [4] . Tras la activación se fusionan con el tejido dañado y donan sus núcleos para iniciar el proceso de reparación. Sin las células satélite seríamos incapaces de adaptarse y reparar el tejido muscular dañado . Esto se ha mostrado en las ratas que perdieron completamente la respuesta hipertrófica a la sobrecarga mecánica después de la irradiación para destruir poblaciones de células satélite . [ 4 ] Curiosamente, también se ilustra en el hecho de que el músculo cardíaco parece estar ausente de ellos , que explica por qué después de un trauma tal como el infarto de miocardio el tejido dañado no es capaz de restaurar la función y se necrosa .

Las células satélite constituyen un excelente punto de partida la hora de abordar el desarrollo de la hipertrofia del músculo esquelético, ya que inician el proceso de reparación y adaptación. En este punto, dos conceptos importantes deben ser claros para el lector: que los aumentos en el tamaño del músculo se producen principalmente a partir de la reparación de las fibras musculares existentes, no división de las células musculares propias (hiperplasia), y un cierto grado de daño de las fibras musculares deben tener su lugar para activar el proceso [4, 5]. Aunque muchas personas tienden a relacionar un alto nivel de dolor muscular de aparición tardía (DOMS,) para un entrenamiento productivo, debe tenerse en cuenta que se puede producir daño en el músculo sin niveles extremos de dolor y que el DOMS en realidad puede significar la remodelación en lugar de daños [6]. Además, investigaciones recientes han sugerido que la fascia muscular juega un importante papel en la sensación de DMOS en lugar de las propias fibras [7].

TIPOS DE HIPERTROFIA MUSCULAR

Simplemente indicar que la hipertrofia es el agrandamiento de las fibras musculares es una definición muy vaga , ya que no nos dice qué componentes están realmente contribuyendo al aumento de la superficie de la sección transversal . Un examen más a fondo nos muestra que existen dos formas principales de la hipertrofia que se producen en el músculo esquelético ; miofibrilares y sarcoplásmico . Hipertrofia miofibrilar se caracteriza por un aumento en el número de los componentes contráctiles reales del sarcolema , siendo principalmente las proteínas de la cadena pesada de la miosina y los filamentos de actina . Este tipo de hipertrofia es responsable de los aumentos concomitantes en la producción de fuerza muscular con el crecimiento de la fibra y debe ser el principal objetivo de los programas deportivos destinados a aumentar el rendimiento. Hipertrofia sarcoplásmico se produce cuando los componentes no contráctiles del aumento de la fibra muscular , ejemplos de esto incluyen la ampliación del retículo sarcoplásmico , aumento de la retención de fluido intracelular , y el aumento de almacenamiento de combustibles metabólicos tales como glucógeno y fosfato de creatina.

Una representación de la hipertrofia sarcoplásmico y miofibrilar se puede ver en la Figura 2 a continuación. Entrenamiento de resistencia pesado produce una combinación de estos tipos de hipertrofia pero el aspecto intensidad y la resistencia de la formación puede desempeñar un papel en el que uno predomina. Por ejemplo, la hipertrofia sarcoplásmico es típicamente más altos en los culturistas, mientras miofibrilar tiende a ser la mayoría en los Juegos Olímpicos y levantadores de la energía. [12] estímulo de entrenamiento también afecta fenotipo muscular y será discutido en la siguiente sección.

VIAS MOLECULARES INVOLUCRADAS EN LA HIPERTROFIA

Todas las células eucariotas poseen la capacidad de adaptarse a una variedad de estímulos externos a través de la conversión y la internalización de diferentes señales químicas. Esto altera en última instancia la transcripción y actividad de traducción en la célula a través de numerosas vías de señalización intracelular. Estas señales dan lugar a una influencia en genes distintos que codifican para la producción de proteínas específicas. En última instancia, este proceso conduce a la síntesis o la degradación de proteínas intracelulares. Aunque hay muchas otras vías implicadas en la adaptación muscular, nos centraremos en aquellos que a estas alturas es probable que tengan los papeles más prominentes. También debe apreciarse que el resultado final de la hipertrofia muscular no es una función de una sola vía confinado, pero la intercomunicación y la activación (o supresión) de varios sistemas adicionales-e intra-celulares complejos.

Calcinuerina /CaMK

Aunque hay dos vías separadas distintivamente, ellas siempre han sido agrupadas, y en este momento no se han asociado concluyentemente con efectos significativos sobre la hipertrofia

del músculo esquelético. Por esta razón, sólo se discutirán brevemente, destacando cada vías respectivas propiedades y posibles contribuciones a la hipertrofia o la transición fenotipo.

Como su nombre indica las vías de calcineurina y CaMK están ambos regulados por el calcio intracelular. La calcineurina se encuentra en el citoplasma y funciona como una fosfatasa serina treonina (elimina el fosfato de sustrato). Fue descubierta como activador de los linfocitos T a través de su papel en la desfosforilación del NFAT (factor nuclear de células T activadas) proteínas, que les permite acceder al núcleo y activa la transcripción de genes diana [19, 20]. Debido al papel fundamental de calcio en el músculo estriado, que llevó a los investigadores a investigar su posibilidad en la regulación de la hipertrofia muscular.

El trabajo inicial dio lugar a la suposición de que la calcineurina / NFAT, efectivamente, tienen un papel en la hipertrofia, así como influir en las transiciones fenotipo (específicamente al tipo I) [19, 20]. Los trabajos recientes, sin embargo, ha llegado a la conclusión de que aunque tiene un papel bien definido en la hipertrofia cardíaca no es necesariamente requerido para el crecimiento del músculo esquelético o de la transición de la fibra. Algunas fuentes creen todavía tiene promesa, pero en este momento pruebas suficientes se carece de asociar una función definitiva de la calcineurina con hipertrofia

A diferencia de la calcineurina que se activa por señales de calcio de baja amplitud, CaMK su actividad está regulada por señales de gran amplitud y cortos [19, 20]. Su supuesto método de acción es en las proteínas (factor-2 potenciador de miocitos) MEF2 que regulan la actividad transcripcional, la diferenciación celular y la remodelación de tejidos en el músculo esquelético a través de la modulación de los supresores de la transcripción (histonas deacetilasas o HDAC) [21, 22]. Esta vía también se cree que aumenta la expresión del gen tipo de fibra I, pero de manera similar a la calcineurina, que aún no es concluyente [3].

Una representación visual se ha dado en la figura 3 para mejorar la claridad en el concepto de las vías de calcineurina / CaMK.

Los factores de regulación miogénica (Myo-D, myogenin, MRF-4, myf5)

Las MFR son factores de transcripción específicos que promueven la hipertrofia del músculo después de la activación. Ellos funcionan mediante la unión a regiones promotoras de diversos genes en el sarcómero [23]. Este promotor de unión facilita la transcripción de ciertos genes específicos de músculos como la miosina de cadena pesada, cadena ligera de la miosina, tropomiosina y troponina-C, que son todos los componentes estructurales vitales del sarcómero [23, 24]. MFR también cooperan con MEFs para estimular la diferenciación de mioblastos en miotubos y miofibras finalmente maduros [23].

Células satélite activadas expresan todas las MFR , con Myf5 propia expresión es un indicador de la activación de las células satélite y la designación de la miogénesis . Myo -D también marca el compromiso miogénico y diferenciación , pero no se cree que juega un papel tan importante como myf5 [ 23 ] . Esta suposición se basa en las conclusiones que los ratones knockout Myo -D no mostraron una reducción dramática en el desarrollo muscular. Se cree que esta prevención se produce debido a una compensación de Myf5 a través de aumento de la expresión [ 25 ] . Myo - D Sin embargo, tiene un papel más importante en la alteración de isoforma de MHC ya que se encuentra a acumularse en las fibras de tipo II y aumenta la expresión del ARNm de la variedad de tipo IIx específicamente [ 26 ] . Miogenina en el otro lado se acumula en las fibras de tipo I y se asocia con el tipo I y IIa expresión de ARNm [ 26 ] .

MRF- 4 , también conocida como Herculina ( o Myf - 6 ) se expresa en niveles más altos que cualquiera de los otros tres MFR . También comparte papeles prominentes en la diferenciación , así como el control del fenotipo muscular . Se cree que actúa de manera similar a miogenina

pero los roles distintivos son difíciles de determinar en este momento [ 27 ] . Una vez más, una representación visual se ha proporcionado para aumentar la claridad de esta vía.

IGF-1, MGF, PI (3) quinasa, Akt, vía mTOR

La cascada de señalización de IGF-1 posiblemente representa la vía más concreta y científicamente en el desarrollo de hipertrofia del músculo esquelético a este punto, ya que se ha justificado por numerosos modelos de cultivo celular in vivo [28]. IGF-1 es crucial en la hipertrofia muscular, ya que abarca muchos de los pasos en la expresión génica, tales como la proliferación, la diferenciación, y la degradación así como la estimulación del transporte de aminoácidos [14]. De hecho, muchos de los efectos anabólicos atribuidas a la hormona de crecimiento se considera que es debido a los aumentos concomitantes en [14] de IGF-1. Esto puede ser validado en ratones que sobreexpresan IGF-1, lo que condujo a un aumento de la hipertrofia muscular [3]. Además, el IGF-1 se ha demostrado que estimula la proliferación y diferenciación de células activadas por satélite [3, 23].

Se cree que en realidad es un empalme de IGF - 1 llamado MGF (factor de crecimiento mecánico ) que internaliza la señal creado por estímulo mecánico para influir en las adaptaciones morfológicas que tienen lugar en el músculo esquelético . Mientras que el IGF - 1 es sistémica , MGF se produce localmente en el músculo y sólo se convierte expresó sobre la actividad [ 5 ] . Esto puede explicar por qué sólo los músculos específicos experimentan una respuesta hipertrófica en el ejercicio de resistencia . Se sugiere también que la MGF es responsable de iniciar la activación y proliferación de las células satélite , mientras que el IGF- 1 influye en la diferenciación [ 23 ] . Curiosamente , la sarcopenia puede ser en gran medida

debido a la disminución relacionada con la edad en la circulación de la hormona del crecimiento humana que influye en los niveles de IGF - 1 , dejando además menos de una capacidad de crear MGF . Muscular envejecido también muestra una disminución de la capacidad para activar las células satélite (también probablemente debido a la alteración de IGF - 1 ) , lo que unido a MGF menos disponible crea un entorno muy pobre para la reparación muscular y la hipertrofia [ 5 ] .

Viajando más aguas abajo requiere la fosforilación de la fosfatidilinositol - 3 -OH- quinasa (PI ( 3 ) K). Esta es una enzima que se mueve aún más la señal de aguas abajo mediante la fosforilación de proteína quinasa B ( Akt ) . La activación de Akt sirve numerosas funciones intracelulares tales como el transporte de modulación de la glucosa , la atrofia , y lo más importante para nuestra discusión a través de la síntesis de proteínas de activación de la meta de la rapamicina en mamíferos (mTOR ) [ 28 ] . Señalización Akt es un paso vital en la progresión de la hipertrofia muscular, expuesto en los experimentos en los ratones con deleción del gen objetivo Akt mostró una atrofia significativa [ 3 ] . la activación de mTOR se asocia con un aumento en la síntesis de proteínas y en última instancia el crecimiento celular mediante la estimulación de ribosómico S6 quinasa ( p70S6K ) y 4B eucariótica factor de iniciación de la traducción ( eIF4B ) [ 28 ] . P70S6K y eIF4B plomo fosforilación a un aumento de la actividad de traducción que culmina en la síntesis de nuevas proteínas [ 28 ] . Una representación visual de la ruta de señalización de IGF- 1 se proporciona a continuación

mTOR (Blanco de mamífero de la Rapamicina o la diana de la Rapamicina en celulas de mamíferos)

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