Investigadores de la Universidad Metropolitana de Tokio han desarrollado una forma de caracterizar la fuerza generada por la contracción de miotubos, precursores de la fibra muscular esquelética, combinando electroestimulación y análisis de arrugas en el sustrato de silicona sobre el que están montados. Los métodos existentes se basan en la masa muscular o la expresión de ciertas proteínas, ambas no tan fuertemente correlacionadas con la fuerza muscular. La medición precisa de la fuerza de los miotubos promete una detección más eficaz de los objetivos farmacológicos para el tratamiento de la atrofia muscular.

La atrofia muscular, el deterioro del tejido muscular, puede tener un efecto devastador en la calidad de vida y se sabe que afecta la esperanza de vida. Los efectos se sienten con especial fuerza en las poblaciones que envejecen, donde también hay costos significativos asociados con las intervenciones médicas y la atención diaria. Esto hace que tratar y prevenir la atrofia muscular sea un tema clave para la sociedad.

Pero la realidad es que los tratamientos para la atrofia muscular siguen siendo muy limitados. Uno de los desafíos que frenan a los investigadores es la falta de un sistema de detección eficaz para nuevos objetivos farmacológicos, específicamente cómo los diferentes compuestos afectan la fuerza muscular. Los miotubos, los grupos cilíndricos de células que pasan a formar fibras musculares, pueden aislarse en el laboratorio y estudiarse en diferentes entornos bioquímicos, pero sigue siendo difícil medir la fuerza con la que se contraen. Es por eso que los métodos existentes analizan medidas indirectas, como la masa muscular o las proteínas que expresan, pero estas no siempre están fuertemente correlacionadas con la fuerza con la que pueden tirar. En el pasado, esto incluso ha llevado a que medicamentos aparentemente prometedores lleguen a ensayos clínicos, solo para descubrir que no mejoran la fuerza muscular.

Ahora, un equipo de investigadores dirigido por el profesor asociado Yasuko Manabe de la Universidad Metropolitana de Tokio ha ideado una forma sencilla de medir directamente qué tan fuertes son realmente los miotubos. Examinaron miotubos montados sobre un sustrato de silicona elástica de dos capas, con una capa de superficie dura sobre una capa blanda más gruesa. Cuando los miotubos fueron estimulados con un pulso eléctrico, el equipo vio que las fibras se contraían y deformaban la superficie del sustrato, formando una serie de arrugas que eran claramente visibles bajo un microscopio. A través de cuidadosos experimentos de calibración utilizando una aguja flexible de rigidez conocida, pudieron demostrar que la longitud total de las arrugas estaba directamente relacionada con la fuerza de las fuerzas que deformaban el sustrato. En el caso de los miotubos, la longitud de las arrugas correspondía a la fuerza con la que podían contraerse cuando se los estimulaba.

Utilizando miotubos atróficos (más débiles) e hipertróficos (más fuertes) conocidos, descubrieron que su nuevo "índice de fuerza" era mucho más sensible a la fuerza muscular que las medidas existentes, como la masa muscular y la expresión de la proteína de cadena pesada de miosina (MHC). El método es simple de implementar con microscopía estándar y técnicas de análisis de imágenes, con un gran alcance para la aplicación práctica en el laboratorio. El equipo cree que esto acelerará en gran medida el descubrimiento de fármacos en la lucha contra la atrofia muscular.

El estudio se publica en Scientific Reports . + Explora más

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