Las mitocondrias son notables organelos que cambian de forma y que durante mucho tiempo han sido entendidos como las centrales eléctricas dentro de nuestras células. Pero se sabe relativamente poco acerca de cómo la fisión y la fusión constantes de estos diminutos generadores de energía afectan la función de las células madre y la regeneración de tejidos.

Ahora, una nueva investigación convincente del laboratorio de la Dra. Mireille Khacho en la Facultad de Medicina de la Universidad de Ottawa revela un papel protagónico para la dinámica mitocondrial dentro de las células madre musculares adultas, esas células únicas y primitivas que sirven como materia prima del cuerpo para la renovación y reparación muscular.

Publicado hoy en Cell Stem Cell , el estudio encontró que las transiciones de forma de las mitocondrias a medida que se alargan y se dividen, de hecho, regulan el estado latente de las células madre musculares adultas.

Los nuevos hallazgos podrían ser una revelación importante porque las células madre musculares adultas, que normalmente existen en un estado latente conocido como quiescencia, son esenciales para la estabilidad del tejido. La latencia es crucial para la longevidad de estas células y requieren un delicado equilibrio. Se despiertan de su estado protector cuando se activan para la renovación y cuando reparan tejido que sufre una lesión o ha sido corroído por una enfermedad.

En esencia, su laboratorio sugiere un amplio repertorio de mitocondrias. No solo actúan como sensores y comunicadores internos, sino que su fragmentación juega un papel importante en el mantenimiento y funcionamiento general de las células madre. A través de una serie de manipulaciones con un modelo de ratón único, los investigadores demostraron que la proteína de conformación mitocondrial esencial OPA1 regula el estado latente de las células madre musculares adultas. Y la pérdida crónica de esta proteína y la fragmentación persistente provoca defectos graves en las células madre musculares.

El equipo del Dr. Khacho dice que los hallazgos muestran por primera vez que la proteína OPA1, uno de los principales reguladores de la fusión mitocondrial, es esencial para el mantenimiento y la función de las células madre musculares. Reconstruyeron una conexión entre el agotamiento de las células madre y las mitocondrias que se vuelven desequilibradas y disfuncionales.

"Este documento es una combinación de descubrir mecanismos fisiológicos y luego usarlos para explicar qué podría salir mal en las enfermedades y el envejecimiento", dice el Dr. Khacho, profesor asistente de uOttawa en el Departamento de Bioquímica, Microbiología e Inmunología, quien ocupa la Cátedra de Investigación de Canadá. en Dinámica Mitocondrial y Medicina Regenerativa.

El papel de la estructura diminuta es algo contradictorio. En general, la fragmentación de las mitocondrias es un fenómeno destructivo para las células de los tejidos, explica el Dr. Khacho. Pero en sus experimentos con células madre musculares adultas, su equipo encontró que su fragmentación también sirve como un mecanismo fisiológico que activa la señalización al núcleo. Lo hace aumentando los niveles de un péptido antioxidante llamado glutatión. Aún más intrigante es que descubrieron una nueva función para este péptido:actúa como una molécula de señalización que media en la diafonía entre las mitocondrias y el núcleo.

"La interrupción de las mitocondrias puede ser la razón por la que perdemos nuestras células madre en medio de las enfermedades y el envejecimiento", dice el Dr. Khacho. "Si tiene un escenario en el que tiene una dinámica mitocondrial desequilibrada, lo que podría ocurrir en enfermedades y en el envejecimiento, lo que sucedería en última instancia es que sus células madre perderían su latencia protectora y se agotarían con el tiempo".

Los conocimientos del equipo sin duda serán de gran interés para los científicos que estudian una variedad de enfermedades degenerativas relacionadas con los músculos, así como la debilidad y atrofia muscular durante el envejecimiento. Además, eventualmente puede ayudar a allanar el camino para estrategias terapéuticas para modificar la dinámica mitocondrial y la función en las células madre para restaurar el potencial regenerativo de los tejidos.

Eso es importante porque la degeneración muscular es una de las principales causas de discapacidad en todo el mundo. Los hallazgos que arrojan luz sobre la contribución de las alteraciones mitocondriales a las disfunciones de las células madre adultas podrían ser un paso hacia los esfuerzos para restaurar el potencial regenerativo del músculo en los trastornos degenerativos y el envejecimiento. + Explora más

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