El mapa muscular humano revela cómo intentamos combatir los efectos del envejecimiento a nivel celular y molecular

Ahora se comprende mejor a nivel celular y molecular cómo los músculos cambian con el envejecimiento y cómo intentan combatir sus efectos con el primer atlas completo del envejecimiento de los músculos en humanos.

Investigadores del Instituto Wellcome Sanger y sus colaboradores de la Universidad Sun Yat-sen, China, aplicaron tecnologías unicelulares e imágenes avanzadas para analizar muestras de músculo esquelético humano de 17 individuos a lo largo de la vida adulta. Al comparar los resultados, arrojaron nueva luz sobre los muchos procesos complejos que subyacen a los cambios musculares relacionados con la edad.

El atlas, publicado el 15 de abril en Envejecimiento de la naturaleza, descubre nuevas poblaciones de células que pueden explicar por qué algunas fibras musculares envejecen más rápido que otras. También identifica los mecanismos compensatorios que emplean los músculos para combatir el envejecimiento.

Los hallazgos ofrecen vías para futuras terapias e intervenciones para mejorar la salud muscular y la calidad de vida a medida que envejecemos.

Este estudio es parte del proyecto internacional Atlas de células humanas Iniciativa para mapear cada tipo de célula en el cuerpo humano, para transformar la comprensión de la salud y la enfermedad.

A medida que envejecemos, nuestros músculos se debilitan progresivamente. Esto puede afectar nuestra capacidad para realizar actividades cotidianas como levantarnos y caminar. Para algunas personas, la pérdida muscular empeora, provocando caídas, inmovilidad, pérdida de autonomía y una afección llamada sarcopenia. Las razones por las que nuestros músculos se debilitan con el tiempo siguen siendo poco conocidas.

En este nuevo estudio, científicos del Instituto Wellcome Sanger y la Universidad Sun Yat-sen de China utilizaron técnicas de secuenciación unicelular y uninuclear junto con imágenes avanzadas para analizar muestras de músculo humano de 17 individuos de entre 20 y 75 años.

El equipo descubrió que los genes que controlan los ribosomas, responsables de producir proteínas, eran menos activos en las células madre musculares de muestras envejecidas. Esto perjudica la capacidad de las células para reparar y regenerar las fibras musculares a medida que envejecemos. Además, las poblaciones de células no musculares dentro de estas muestras de músculo esquelético produjeron más molécula proinflamatoria llamada CCL2, que atrajo células inmunes al músculo y exacerbó el deterioro muscular relacionado con la edad.

También se observó la pérdida relacionada con la edad de un subtipo específico de fibra muscular de contracción rápida, clave para el rendimiento muscular explosivo. Sin embargo, descubrieron por primera vez varios mecanismos compensatorios de los músculos que parecían compensar la pérdida. Estos incluyeron un cambio en las fibras musculares de contracción lenta para expresar genes característicos del subtipo perdido de contracción rápida y una mayor regeneración de los subtipos restantes de fibras de contracción rápida.

El equipo también identificó poblaciones de núcleos especializados dentro de las fibras musculares que ayudan a reconstruir las conexiones entre los nervios y los músculos que disminuyen con la edad. Los experimentos knockout realizados por el equipo en células musculares humanas cultivadas en laboratorio confirmaron la importancia de estos núcleos en el mantenimiento de la función muscular.

Veronika Kedlian, primera autora del estudio del Instituto Wellcome Sanger, dijo: «Nuestro enfoque imparcial y multifacético para estudiar el envejecimiento muscular, combinando diferentes tipos de secuenciación, imágenes e investigación, revela mecanismos celulares del envejecimiento previamente desconocidos y destaca áreas para estudios posteriores. «

El profesor Hongbo Zhang, autor principal del estudio de la Universidad Sun Yat-sen, Guangzhou, China, dijo: «En China, el Reino Unido y otros países, tenemos poblaciones que envejecen, pero nuestra comprensión del proceso de envejecimiento en sí es limitada. Ahora tener una visión detallada de cómo los músculos se esfuerzan por mantener su función durante el mayor tiempo posible, a pesar de los efectos del envejecimiento».

La Dra. Sarah Teichmann, autora principal del estudio del Instituto Wellcome Sanger y cofundadora del Human Cell Atlas, dijo: «A través del Human Cell Atlas, estamos aprendiendo sobre el cuerpo con un detalle sin precedentes, desde las primeras etapas de desarrollo humano hasta la vejez.

«Con estos nuevos conocimientos sobre el envejecimiento saludable del músculo esquelético, los investigadores de todo el mundo ahora pueden explorar formas de combatir la inflamación, impulsar la regeneración muscular, preservar la conectividad nerviosa y más. Los descubrimientos de investigaciones como esta tienen un enorme potencial para desarrollar estrategias terapéuticas que promuevan una salud más saludable. envejecimiento para las generaciones futuras.»