Objetivo: Comprender mejor los señalizadores que promueven el desarrollo muscular

La masa muscular  es el resultado de un balance dinámico entre rutas de señalización, que regulan la síntesis  y la degradación de proteínas. Por lo tanto, es lógico pensar que la pérdida de masa muscular pueda resultar de la disminución de la síntesis de proteínas, del incremento de la degradación de proteínas o de una combinación de ambos.  

En su desarrollo biológico normal en personas físicamente inactivas, los picos más altos de masa muscular en la mujer se encuentra entre los 16 a los 20 años y en el hombre entre los 18 y 25 años, estos se podría ver modificado por comportamientos individuales del sujeto como: entrenamiento, dieta, entre otros. Estos porcentajes comienzan a modificarse a partir de la tercera década de vida, donde se observa una pérdida paulatina de este tejido en personas no entrenadas, alrededor del 3 al 8% por década hasta los 50 años, edad a partir de la cual varios autores resaltan una perdida pronunciada alcanzando porcentaje del 12 al 15% por década, este proceso biológico conocido como sarcopenia, se lo asocia directamente con la disminución en la fuerza y potencia muscular (dinapenia) y con ello mayor probabilidad de caídas y fracturas en personas adultas generando una mayor dependencia y en muchos casos hasta cierta discapacidad.

Las rutas de señalización que hemos comentado que son claves en la síntesis y degradación de proteínas, son complejas, pero al parecer la testosterona es un modulador clave  de la comunicación entre ellas.  En general, se acepta que los andrógenos, el eje hormona del crecimiento/factor de crecimiento similar a insulina 1 (GH/IGF1) y la folistatina (una proteína extracelular) activan rutas anabólicas. Por el contrario, la miostatina (un potente regulador negativo del desarrollo de la masa muscular y miembro  de la familia del factor de crecimiento transformante β) y las ligasas de ubiquitina regulan rutas  que resultan en la degradación de músculo esquelético.

La miostatina es una proteína de la familia de los factores de crecimiento. Los factores de crecimiento son proteínas que se unen a receptores en la superficie de la célula, con el principal resultado de la activación de proliferación o diferenciación celular. 

La miostatina se expresa -es decir, transforma la información codificada por los ácidos nucleicos en las proteínas necesarias para su desarrollo-, fundamentalmente en el músculo  esquelético, en donde ha demostrado desempeñar un papel importante en la regulación del metabolismo. Su principal función conocida es actuar como agente inhibitorio del crecimiento del tejido muscular.

Los factores de crecimiento constituyen un gran sistema de proteínas. Un grupo importante  de factores de crecimiento es el que integra la denominada superfamilia  de  los  factores  transformadores del crecimiento b (TGFb), del cual hay varios subtipos, con múltiples efectos sobre la función de la célula.

La miostatina se produce principalmente en el músculo esquelético humano, desde donde se libera al plasma. Parece que los diferentes grupos musculares expresan diferentes valores de miostatina. También se ha detectado su expresión mediante técnicas de reacción en cadena de la polimerasa y Western blot en el tejido adiposo y en el músculo cardíaco adulto.

La miostatina, una vez activa, inicia una serie de reacciones químicas dentro de la célula que interrumpe la regulación genética que conduciría a la síntesis de nuevas proteínas musculares.

Por lo tanto, la bioactividad de la miostatina se puede regular en cualquier momento de su síntesis y secreción.

En el estudio que se presenta, se demuestra que la folistatina: hepatoquina selenoproteina P (SeP), provoca resistencia al ejercicio a través de su receptor de lipoproteína de baja densidad de receptor de músculo proteína 1 (LRP1). Los ratones deficientes en SeP mostraron un fenotipo de "super-resistencia" después del entrenamiento, así como una mayor producción de especies reactivas de oxígeno (ROS), la fosforilación de la proteína quinasa activada por AMP (AMPK) y el coactivador del receptor activado proliferativo de peroxisoma (PPARGC) -1α También conocida como PGC-1α, codificada por PPARGC1a) 10 expresión en el músculo esquelético.

Una vez dominemos estas vías señalizadoras, podremos comprender mejor la distinta adaptación al entrenamiento en los deportistas, así como la disminución, con la edad, del desarrollo muscular.

Misu H et al. Deficiency of the hepatokine selenoprotein P increases responsiveness to exercise in mice through upregulation of reactive oxygen species and AMP-activated protein kinase in muscle. Nat Med. 2017 Apr;23(4):508-516. doi: 10.1038/nm.4295. Epub 2017 Feb 27.

Abstract

Exercise has numerous health-promoting effects in humans; however, individual responsiveness to exercise with regard to endurance or metabolic health differs markedly. This 'exercise resistance' is considered to be congenital, with no evident acquired causative factors. Here we show that the anti-oxidative hepatokine selenoprotein P (SeP) causes exercise resistance through its muscle receptor low-density lipoprotein receptor-related protein 1 (LRP1). SeP-deficient mice showed a 'super-endurance' phenotype after exercise training, as well as enhanced reactive oxygen species (ROS) production, AMP-activated protein kinase (AMPK) phosphorylation and peroxisome proliferative activated receptor γ coactivator (Ppargc)-1α (also known as PGC-1α; encoded by Ppargc1a) expression in skeletal muscle. Supplementation with the anti-oxidant N-acetylcysteine (NAC) reduced ROS production and the endurance capacity in SeP-deficient mice. SeP treatment impaired hydrogen-peroxide-induced adaptations through LRP1 in cultured myotubes and suppressed exercise-induced AMPK phosphorylation and Ppargc1a gene expression in mouse skeletal muscle-effects which were blunted in mice with a muscle-specific LRP1 deficiency. Furthermore, we found that increased amounts of circulating SeP predicted the ineffectiveness of training on endurance capacity in humans. Our study suggests that inhibitors of the SeP-LRP1 axis may function as exercise-enhancing drugs to treat diseases associated with a sedentary lifestyle.