El musculo esquelético es un tejido postmitótico, lo cual significa que no experimenta una reposición significativa de células durante su vida. Por ello, requiere un modo eficaz de regenerar sus fibras para mantener sano el tejido y evitar la muerte celular. Está ampliamente aceptado que las células satélites son esenciales para este proceso. Dichas células madre miogénicas, que se encuentran situadas entre la lamina basal y el sarcolema, parecen inactivas hasta que se impone al musculo esquelético un estimulo mecánico suficiente.

Una vez estimuladas, producen células hijas que o bien se auterrenuevan para conservar las reservas de células satélites o se diferencian para convertirse en mioblastos, que se multiplican y, al final, se funcionan con las fibras existentes, con lo que proporcionan los agentes necesarios para la reparación y remodelación del musculo. Este proceso está regulado por la vía de señalización Notch y el factor de transcripción conocido como factor de respuesta al suero. La respuesta de las células satélites puede incluir la coexpresión de los factores reguladores miogénicos, como el Myf5, el MyoD, la miogenina y el MRF4, los cuales se fijan a elementos específicos de las secuencias de ADN presentes en el promotor de los genes musculares; cada uno desempeña un papel distinto en los procesos relacionados con el crecimiento. Una subpoblación de células satélite permanece apartada de la respuesta mecánica adaptativa y, en lugar de eso, se dedica a la autorregeneración para garantizar que se mantiene siempre la misma cantidad de células satélite.

La respuesta de las células satélite a una sesión de entrenamiento de fuerza perdura muchos días, aunque sus efectos alcanzan su pico entre las 72 y 96 horas posteriores a la sesión. La mayoría de las evidencias indican que las fibras de tipo I poseen mayor cantidad de células satélite en reposo que las fibras de tipo II, pero parece que, después del entrenamiento de fuerza, esta cantidad aumenta en mayor medida en las fibras de tipo II.

Se ha teorizado que el papel hipertrófico más importante de las células satélite es su habilidad para conservar la capacidad mitótica del músculo donando núcleos a las miofibrillas existentes, de ese modo se incrementa la capacidad muscular para sintetizar nuevas proteínas contráctiles. Este fenómeno suele considerarse obligatorio para maximizar la hipertrofia inducida por la sobrecarga.

Dado que la relación entre el contenido nuclear y la masa de fibra permanece relativamente constante durante el crecimiento, la adición de mionúcleos derivados de las células satélite parece ser esencial para mantener las adaptaciones musculares a lo largo del tiempo. Esto esta en consonancia con el concepto de dominio mionuclear, el cual propone que los mionúcleos regulan la producción de ARNm para un volumen sarcoplasmático determinado, por lo que cualquier incremento de volumen de la fibra debe acompañarse de un aumento proporcional de mionúcleos. Teniendo en cuanta que el músculo esquelético contiene múltiples dominios mionucleares, el crecimiento puede producirse tanto por el incremento del número de dominios (mediante un aumento en el número de mionúcleos) como por el aumento del tamaño de los dominios existentes. Se cree que ambos eventos suceden durante la respuesta adaptativa al ejercicio y que las células satélites contribuyen de manera significativa al proceso. Estas células, además de aportar mionúcleos adicionales, también pueden contribuir al aumento de volumen muscular regulando la remodelación de componentes de la matriz extracelular.

A pesar de que el papel hipertrófico preciso de las células satélite aún está sujeto a controversia, las investigaciones prevalentes indican que son decisivas para la regulación del crecimiento muscular inducido por la carga. Un análisis de conglomerados efectuado por Petrella et al. Encontró pruebas convincentes para respaldar esta información. En él, se vio que las personas que respondían con una hipertrofia extrema (aumentos de más del 50% en el área de sección transversal media del vasto externo a lo largo de un periodo de estudio de 16 semanas) demostraban una capacidad mucho mayor para incrementar el número de células satélite, comparados con aquellos que experimentaron incrementos moderados o insignificantes en el crecimiento muscular.

Más recientemente, Bellamy et al. Revelaron una relación muy positiva entre la respuesta aguda temporal de las células satélite a 16 semanas de entrenamiento y la consecuente acreción de proteínas musculares. La correlación fue evidente en todos los tipos de fibra, aunque la expansión de las reservas de células satélite mostro mayores aumentos asociados a la hipertrofia en las fibras de tipo II. Las células satélites también desempeñan un papel crucial en la regulación de la matriz extracelular que, según varios estudios, está íntegramente implicada en mediar en las adaptaciones hipertróficas inducidas por el ejercicio físico y reabastecer las reservas de células satélite. Estos hallazgos concuerdan con las investigaciones que señalan que la hipertrofia se deteriora significativamente cuando las células satélites se destruyen con rayos gamma.

Parece probable que las células satélite sean relevantes solo cuando el crecimiento del músculo alcanza cierto umbral. Kadi et al. Encontraron que podían conseguirse incrementos de hasta un 15% en la hipertrofia de las miofibras sin añadir nuevos núcleos de manera significativa; sin embargo, se requirió una adición mionuclear cuando la hipertrofia alcanzó el 26%, lo cual es posible que se deba a la incapacidad para expandir más los dominios mionucleares. Esta observación sugiere que la función de las células satélite puede ser particularmente importante en las personas bien entrenadas, ya que el volumen de sus miofibras alcanzaría necesariamente los limites superiores de su dominio mionuclear. A pesar de las especulaciones acerca de que el umbral para la adición mionuclear se produce cuando los aumentos del volumen de las miofibras alcanzan más o menos el 26%, esto no siempre ocurre así en la práctica. Así pues, más que un dominio mionuclear “rígido”, el umbral al cual se requieren núcleos para respaldar el crecimiento fibrilar parece ser flexible.

Curiosamente, los mionúcleos parecen mantenerse a lo largo del tiempo, incluso después de largos periodos de falta de entrenamiento, con su correspondiente atrofia muscular. Para estudiar el tejido muscular de los animales, se utiliza con frecuencia una técnica denominada ablación sinérgica: este proceso implica retirar quirúrgicamente un músculo agonista, de tal manera que otros músculos sinérgicos se vean forzados a llevar a cabo el movimiento. En un estudio de diseño sofisticado, Bruusgaard et al. Utilizaron la ablación sinérgica para causar una hipertrofia significativa en el músculo extensor de los dedos de un grupo de roedores y obtuvieron un 37% de incremento en el cómputo de mionúcleos. La denervación subsiguiente en un grupo paralelo de animales produjo una atrofia muscular marcada, pero el número de mionúcleos permaneció constante. Otro trabajo realizado en el mismo laboratorio mostró que los ratones tratados con propionato de testosterona durante 14 días desarrollaron incrementos del 77% en la hipertrofia muscular y del 66% en el cómputo de mionúcleos. El volumen de la fibra muscular regresó a sus valores iniciales 3 semanas después de dejar de administrar esteroides. Sin embargo, el número de mionúcleos se mantuvo elevado durante al menos 3 meses, que corresponde a más del 10% de la esperanza de vida del animal. Estos hallazgos indican que la retención de las células satélite asociadas a las adaptaciones hipertróficas actúa como un mecanismo de memoria celular que ayuda a preservar el potencial anabólico futuro del musculo esquelético, aunque un reciente estudio reveló que el aumento de células satélite en ratones sometidos a 8 semanas de ejercicio de fuerza volvió a sus niveles de inicio después de 12 semanas de no entrenar.

Según los resultados de las investigaciones actuales, el número de mionúcleos puede estar limitado por la capacidad de las personas para ganar músculo durante las fases iniciales de sobrecarga, pero la adición subsiguiente de núcleos derivados de las células satélite, junto con la acreción de proteínas musculares, puede facilitar el incremento de la síntesis al volver a entrenar.

Algunos estudios que complementan este Blog:

– Bazgir et al. 2017. Satellite cells contribution to Exercise Mediated Muscle Mypertrophy and Repair.
– Dumont et al. 2015. Intrinsic and extrinsic mechanisms regulating satellite cell function.
– Sabourin, LA, y Rudnichi, MA. 2000. The molecular regulation of myogenesis .
– Randrianarion et al. 2018. Srf controls satellite cell fusion through the maintenance of actin architecture.
– Schawartz et al. 2019. Skeletal Muscles Do Not Undergo Apoptosis During Either Atrophy or Programmed Cell Death-Revisiting The Myonuclear Domain Hypothesis.