La autofagia celular, clave en la regeneración muscular durante el envejecimiento

La capacidad de regeneración del músculo esquelético depende de sus células madre, conocidas como células satélite, que se encuentran en estado de reposo (quiescencia) y se activan cuando se producen daños en los tejidos. En tejidos con poca rotación, como es el caso del músculo esquelético, este estado de quiescencia reversible es el normal durante toda la vida. Sin embargo, estudios recientes han mostrado que a la edad geriátrica el estado de reposo de células madre normal es sustituido por un estado de senescencia irreversible, lo que resulta en una disminución numérica y funcional de estas células satélite, y un fallo en la regeneración de los músculos.

Aunque los mecanismos responsables del mantenimiento de esta quiescencia, la preservación de la “bolsa” de células madre y la prevención de la senescencia durante la vida de un individuo siguen siendo desconocidos, una investigación publicada en Nature realizada por el equipo de Pura Muñoz-Cánoves, investigadora ICREA jefa de la Unidad de Biología Celular del Departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud de la Universidad Pompeu Fabra, y miembro de CIBERNED. El estudio, realizado en ratones de diferentes edades, demuestra que las células satélite en ratones jóvenes están equipadas con mecanismos protectores de control de calidad, como la autofagia, que reprimen activamente el programa de senescencia, preservando así la integridad y la aptitud de las células.

La Dra. Marta Martínez-Vicente, del grupo de investigación en Enfermedades Neurodegenerativas del VHIR, ha participado en el estudio aportando su experiencia en el campo de la autofagia, aplicado al campo de las células madre musculares y la regeneración muscular durante el envejecimiento. Precisamente, el objetivo principal de la investigación de la Dra. Martínez es el estudio del papel de la autofagia durante la neurodegeneración y el envejecimiento.

Según la investigación, cuando el proceso de autofagia falla es cuando se inicia el envejecimiento, produciéndose una acumulación de proteínas y orgánulos dañados en el interior de las células madre que lleva a su senescencia y agotamiento. Para demostrarlo, los investigadores inhibieron genéticamente la autofagia en células satélite de ratones jóvenes, lo que causó la rápida entrada en senescencia de las células satélite, provocando que la regeneración muscular en estos ratones se produjese de manera defectuosa.

El trabajo demuestra también como el restablecimiento de la autofagia revierte la senescencia y restaura las funciones regenerativas de las células satélite viejas, por lo que se revela como un elemento regulador decisivo en la muerte de células madre y, por tanto, como una posible estrategia para combatir la falta de regeneración muscular durante la sarcopenia (pérdida de masa muscular provocada por el envejecimiento y el sedentarismo).

Según Pura Muñoz-Cánoves, coordinadora del estudio, “nuestro trabajo identifica el fallo de autofagia como un factor responsable de la pérdida de capacidad regenerativa de las células madre musculares en edades avanzadas”. “Puesto que los mecanismos autofagia se han encontrado también desregulados en células musculares humanas geriátricas”, añade “estos hallazgos abren las puertas a la investigación encaminada a atenuar la pérdida de capacidad regenerativa del músculo en personas de edad muy avanzada, que conferiría mayor independencia y calidad de vida a las personas ancianas”.

El trabajo ha sido desarrollado principalmente por Laura García-Prat, y han intervenido Eusebio Perdiguero, Laura Ortet, Vanessa Ruiz-Bonilla, Susana Gutarra y Antonio L. Serrano (Universidad Pompeu Fabra y CIBERNED); Marta Martínez-Vicente (VHIR y CIBERNED); Javier Rodríguez-Ubreva y Esteban Ballestar (IDIBELL); Elena Rebollo (Instituto de Biología Molecular de Barcelona); y Marco Sandri (Universidad de Padua).