FAl flotar en la ingravidez del espacio, los astronautas rara vez necesitan flexionar sus músculos. Despacio Disminuyendo en tamaño y fuerza.sus músculos desgastados luchan por soportar su peso cuando regresan a la Tierra.1 Las próximas fronteras de los viajes espaciales requieren odiseas de larga distancia, lo que deja a los científicos afrontando el costo de los vuelos espaciales prolongados en la anatomía humana. “Algunas personas pierden una gran cantidad de huesos y músculos, y otras personas pierden muy poco, lo que sugiere que, como era de esperar, la diversidad genética desempeña un papel”, dijo. Henry Donahue, científico biomédico de la Virginia Commonwealth University. Reportando en npj microgravedadDonahue y su equipo colocaron ratones genéticamente distintos en gravedad simulada explorar si los genes influyen en la pérdida de masa muscular.2 Descubrieron que algunos ratones eran más susceptibles a la pérdida de masa muscular, pero detectaron tres genes que mostraban una expresión alterada en todas las cepas.
“Claramente, esto tiene implicaciones para los vuelos espaciales y cualquier plan futuro para habitar cualquier tipo de planeta, incluido Marte”, dijo Stefan Judex, un ingeniero biomédico de la Universidad Stony Brook que no participó en el trabajo. Sin embargo, señaló Judex, “debe considerarse como un primer paso simplemente porque se trata de un estudio con ratones y no con humanos”.
En un estudio previo en animaleslos científicos buscaron los culpables genéticos del debilitamiento muscular, pero utilizaron una sola cepa para limitar la variación inexplicable en los resultados.3 “Eso es como realizar un ensayo clínico en una sola persona”, señaló Donahue. En cambio, su equipo utilizó ocho cepas de ratones genéticamente distintas para explorar la pérdida muscular en una población diversa.
En la Tierra, los músculos de las piernas soportan la carga constantemente. Incluso si te saltas el día de entrenamiento de piernas, éstas sostienen el cuerpo contra la fuerza de la gravedad cada vez que la gente se pone de pie, camina o corre. Pero en la gravedad casi nula del espacio, los músculos de las piernas de repente tienen poco que hacer. Para imitar este cambio abrupto, Donahue y sus colegas sometieron a ratones a microgravedad simulada atándoles cinta adhesiva alrededor de la cola y levantándolas lo suficiente como para suspender sus extremidades traseras en el aire. Después de tres semanas ininterrumpidas de microgravedad simulada, el equipo examinó los músculos en busca de cambios en la morfología y la expresión genética.
Para examinar la morfología muscular en 3D, los investigadores utilizaron tomografía microcomputada. Con esta técnica, los rayos X capaces de atravesar la carne generaron escaneos de la anatomía interna de las extremidades posteriores. Descubrieron que los músculos adelgazaron en todas las cepas de ratones excepto en dos, lo que sugiere que algunas cepas eran resistentes a la pérdida muscular.
A continuación, Donahue y su equipo probaron si tres semanas en un espacio simulado provocaban cambios en la expresión genética. Se destacaron tres genes, independientemente de la cepa. judex previamente vinculado un amplio tramo del cromosoma 5 a la pérdida muscular en ratones que se sometieron a microgravedad simulada, pero no pudo identificar qué genes específicos en esa región eran responsables.4 “Es emocionante identificar genes específicos porque esto es lo que nosotros, como campo, buscamos en última instancia”, dijo.
Dos de los genes, la fosfatasa 8 de doble especificidad (Dusp8) y receptor Nogo-B (NgBR), mostró niveles de expresión más bajos después de tres semanas en comparación con los ratones de control. Proteína Dusp8 regula si los músculos contienen fibras de contracción rápida para levantamiento de pesas o de contracción lenta para resistencia y proteína NgBR regula el crecimiento de los vasos sanguíneos alrededor de los músculos, por lo que los cambios en su expresión algún día podrían ofrecer pistas sobre cómo el cuerpo remodela la musculatura.5,6 El tercer gen, la subunidad beta 1 del receptor nicotínico colinérgico (Chrnb1), se expresó en niveles más altos después de la microgravedad. Codifica parte del receptor de acetilcolina que conecta los nervios con los músculos. Aunque no está claro cómo su sobreexpresión afecta negativamente a los músculos, los científicos la vincularon con el debilitamiento muscular en trabajo previo.7
“Es un desafío interpretar qué significan estos cambios moleculares”, dijo Judex. “En el futuro, estos podrían convertirse en posibles objetivos farmacológicos”. En el futuro, Donahue planea eliminar cada uno de estos genes en ratones y monitorear los efectos en la musculatura.
Las ramificaciones de los vuelos espaciales van más allá de los músculos. Los astronautas tienden a sentirse mal, deshidratados y desnutridos, lo que también podría influir en la salud de su sistema inmunológico, señaló Judex. El equipo de Donahue demostró que la pérdida de masa muscular también podría contribuir al debilitamiento del sistema inmunológico. En una de las cepas de ratones más susceptibles a la pérdida muscular, detectaron una menor expresión de tres quimiocinas que promover el crecimiento muscular además de coordinar la migración de las células inmunitarias por todo el cuerpo.8
Futuros estudios genéticos que detallan el vínculo entre los genes y la pérdida muscular podrían informar el desarrollo de pruebas genéticas. Sin embargo, incluso si las pruebas genéticas advierten a los astronautas sobre el riesgo de pérdida muscular durante los vuelos espaciales, Donahue y Judex dijeron de forma independiente que creen que los astronautas están demasiado decididos a visitar el espacio como para prestar atención a esas advertencias. “Los astronautas no quieren que les digan que tienen este perfil genético que no es ideal por cualquier motivo para los viajes espaciales”, dijo Donahue.
No obstante, explorar la genética de la pérdida muscular en microgravedad simulada podría tener implicaciones aquí en la Tierra. Resulta que la pérdida muscular que experimentan los astronautas en el espacio es similar a la que se observa en personas de edad avanzada o en personas que están postradas en cama durante mucho tiempo, dijo Donahue, por lo que estos hallazgos podrían tener una importancia más amplia para la salud pública.
Referencias
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