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Vías de señalización en la remodelación del músculo esquelético. (…
Vías de señalización en la remodelación del músculo esquelético.
Propiedades de las miofibras
La musculatura esta compuesta por variados grupos de músculos que están integrados por miofibras.
Las miofibras son heterogéneas sin embargo se diferencian fisiológicamente , bioquímicamente, y en su metabolismo.
Lo que contenga la miofibrilla será determinante de que sean heterogeneas en:
Velocidad de contracción
Resistencia a la fatiga.
Diversidad de miofibras:
Músculo esquelético está compuesto de miofibras heterogéneas en :
Tamaño.
Metabolismo.
Función contráctil.
Las miofibras se clasifican por la expresión de isoforma de la cadena pesada de miosina.
Fibras tipo I o fibras de contracción lenta.
Metabolismo oxidativo.
Son lentas por la acción de la ATPasa relacionada con la miosina tipo I.
Tiene muchas mitocondrias
Capilares rodean toda la fibra
Se acortan a baja velocidad.
Son muy resistentes a la fatiga.
Funciones:
Mantienen la postura.
Dan resistencia.
Mantienen niveles de calcio en el medio intracelular de forma alta
Fibras tipo IIa
Metabolismo oxidativo.
Fibras tipo IIb
Glicolíticos
Funciones
Movimientos que requieren:
Fuerza.
Velocidad.
Rápidas.
Contracciones repentinas
Fibras tipo Ild/x
Glicolíticos
Se pueden clasificar por la expresión de variadas proteínas musculares.Emj:
Tropomiosina
Cadena ligera de miosina
Parvalbúmina
Propiedades
Dependen del patrón en el cual el nervio motor estimula.
(10-20 Hz) promueve el fenotipo de fibra lenta.
100-150 Hz Da fibras rápidas.
Adaptabilidad de la miofibra.
Las miofibras pueden:
Remodelar y modificar su fenotipo
Se demostró con un experimento que la reinervación cruzada provoca que se alteren las propiedades de la miofibra que tienen que ver con la contracción.
El músculo esquelético remodela su forma, fisiología y bioquímica en respuesta al ejercicio.
Remodelación
Respuesta adaptativa
Necesitan
Activación de vías de señalización dentro de la célula.
Reprogramación genetica
Modifican masa muscular, propiedades de contracción y metabolismo.
Ayuda a satisfacer las necesidades fisiológicas de contracción del músculo esquelético.
Como respuesta a una demanda ambiental , la miofibra puede:
Transformarse y remodelarse.
-Señalizando los caminos en el remodelamiento de miofibra.
Factor 2 potenciador de miocitos (MEF2) y desacatilasas de histonas
Tienen un papel importante en la formación muscular por que activan genes específicos en el músculo.
Calcineurina/factor nuclear de células T activadas.
La calcineurina
Proteina fosfatasa heterodimerica
Compuesta por :
Subunidad A
Se une a la calmodulina
Reducción del peso muscular en ratones.
Subunidad B reguladora
Se une al Calcio
Se activa por:
Ondas de Calcio de baja amplitud
Detecta fluctuaciones de Calcio
Sensor de la actividad de contracción
Regula la fibra lenta
Mantiene fibras tipo I
NFAT
Mantiene la expresión lenta del gen de la cadena pesada de miosina.
Reprime el gen rápido de la cadena pesada de miosina.
Proteina quinasa dependiente de calcio/Calmodulina ,proteína quinasa C y PKCmu/proteína quinasa D
HDAC de clase II
HDAC4, HDACS, HDAC7 y HDAC9
Se expresan en el músculo esquelético
La señalización por la proteina quinasa que depende de calcio / calmodulina (CaMK) resulta en 13 fosforilación de HDAC de clase II
Esto promueve la activación de MEF2
CaMKII
Se activa durante el crecimiento hipertrófico
El crecimiento hipertrófico
Adaptaciones de resistencia
CaMK
Está implicado con la remodelación del músculo.
Aumento en las fibras tipo L
CaMKIV
Ayuda a que las miofibras se transformen a un fenotipo lento.
PKCmu / proteína quinasa D (PKD)
Estimula que se exporte HDACS desde el núcleo.
La ruta de la proteína quinasa C (PKC)
Promueve la exportación de HDACS por que existe una estimulación de la fosforilación de los sitios de ataque.
PKC-theta
Predomina en el músculo esquelético
Se expresa e fibras glucoliticas tipo II.
Es importante por que interviene en la resistencia a la insulina que es dada por la grasa en el músculo esquelético.
Receptor Activado por el proliferador de peroxisoma Delta y receptor activado por el proliferador de peroxisoma gamma Coactivador-1 alpha
Receptor Activado por el proliferador de peroxisoma Delta
Esencial para regular la transcripción de la quema de grasa del tejido adiposo.
Receptor activado por el proliferador de peroxisoma gamma Coactivador-1 alpha
Regula la expresión del gen mitocondrial y se ha demostrado que activa la biogénesis mitocondrial y el metabolismo oxidativo.
Activa
Biogénesis mitocondrial y el metabolismo oxidativo
Después del entrenamiento se puede ver:
Más capacidad oxidativa
Eficiencia en el metabolismo del músculo esquelético.
Ras/proteína quinasa activada por mitógeno (MAPK)
Se activan bajo gran intensidad en el ejercicio y la electroestimulación.
Las vías que tienen dependencia de Ras alteran:
El tamaño de la fibra
Tipo de fibra
Factor de crecimiento similar a la insulina , AKt y objetivo de la rapamicina en los mamíferos. mTOR
El músculo esquelético al cambiar el tamaño de la miofibra puede acoplarse a la carga de trabajo dado.
Hipertrofia muscular.
mTOR
Es activada durante la hipertrofia
Quinasa
Sensible a la rapamicina
Objetivos posteriores
p70S6K y PHS-1/4E-BP1
Promueve la síntesis de proteínas.
-Significacion clínica.
Distrofia muscular (DMD)
Algunas miofibras se alteran con cambios degenerativos.
Trastono muscular recesivo ligado al cromosoma X
Debilita y puede causar la muerte.
Se causa por mutaciones en el gen de la distrofina.
Se puede aliviar regulando la utrofina, que es un homologo autosómico de la distrofina.
La expresión de calcineurina exógena da beneficios a las fibras distróficas.
Modificar la fibra tiene resultados beneficiosos.
Diabetes mellitus tipo 2 y obesidad
El músculo esquelético contribuye a la intolerancia al ejercicio.
La insulina estimula la absorción de glucosa por parte del músculo esquelético
La vía de señalización de insulina está controlada por una serie de eventos eventos comenzando por la activación del receptor de insulina y, finalmente, eventos relacionados con GLUT4 y la membrana plasmática para absorber la glucosa.
Un factor que contribuye el desarrollo de esta enfermedad es:
La reducción de absorción de glucosa.
La resistencia a la insulina está asociada a:
Mala captación de la señal de insulina
Mal transporte de GLUT4
Calcineurina
Puede mejorar la transducción de señales de insulina,
Corregir defectos de transporte de glucosa.
Mejora la homeostasis de glucosa.
Obesidad:
La diferente composición de la fibra muscular puede ser determinante para la susceptibilidad de obesidad.
La expresión en el músculo esquelético de PPAR delta protege de la obesidad.
Atrofia muscular
Decrecimiento del tamaño de la miofibra.
Se da por falta de utilización del músculo o enfermedad.
Las miofibras con TNF no logran mantener la contracción.
Bloquear la vía de NF-kB mejora la atrofia muscular
Es reversible
Esteroides anabólicos
Testosterona
Aumenta la fuerza
No afecta en la fatiga muscular
Para comprender algunas enfermedades como por ejemplo las metabólicas sistémicas,las miopatías hereditarias,y los trastomos cardiovasculares, es importante conocer las vías de señalización que están implicadas en la remodelación de miofibras.
Los factores de las vías de señalización implicadas en la remodelación muscular, pueden ser objetivos para tratar enfermedades del músculo esquelético.
Bibliografía:Department of Molecular Biology, University of Texas Southwestern Medical Center. (2019). Signaling Pathways in Skeletal Muscle Remodeling. Recuperado de:
https://aulasvirtuales.udla.edu.ec/udlapresencial/pluginfile.php/768466/mod_resource/content/1/Signaling%20Pathways%20in%20muscle%20remodeling.pdf