Rayos-X y la regulación de la contracción muscular
Importante estudio que revela nuevas soluciones para terapias preventivas o correctivas de la actividad cardiaca
En una experiencia famosa realizada por primera vez hace más de 220 años atrás, el médico italiano Luigi Galvani descubrió que los músculos de la pata de un sapo se contraen cuando es aplicada una tensión eléctrica y un grupo internacional de científicos de la Italia, de Reino Unido y de la Francia abrieron este clásico texto científico para pasarlo a una experiencia basada en la ciencia de la nanotecnología; ellos usaron una nueva y poderosa técnica de síncrotron de Rayos-X para observar por primera vez a escala molecular como las proteínas musculares cambian de forma y la estructura interior de una célula muscular intacta al contraerse.
El equipo incluyó científicos de la Università di Firenze (Italia), King’s College London (Reino Unido) y del European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) en Grenoble (Francia) y los resultados fueron publicados en el periódico “Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)”.
- La célula muscular contiene dos conjuntos de filamentos compuestos por proteínas de actina y miosina, respectivamente.
- Los músculos se contraen como resultado de la relación de deslizamiento de esos filamentos.
- Cuando el cerebro envía una señal nerviosa para activar un músculo, la señal eléctrica es transmitida hacia las células musculares y eso desencadena una serie de eventos dentro de la célula muscular, que eventualmente lleva las alteraciones en la estructura de los filamentos de actina y miosina.
Lo que sucede a nivel molecular
Como necesitamos músculos para la respiración, locomoción, postura corporal y para la contracción del corazón, la comprensión de estos mecanismos tiene gran importancia en la biología y en la medicina, cita Malcolm Irving de King’s College de Londres.
Theyencheri Narayanan de la ESRF, un co-autor del artículo, afirmó que se hizo posible estudiar a la escala molecular una única célula muscular intacta al contraerse en solo milisegundos gracias a una nueva técnica llamada interferometría de Rayos-X con base en la difracción a bajo ángulo, y esto exigió un haz extremadamente intenso y estrecho de Rayos-X suministrada por el ESRF.
Método de funcionamiento del equipo de Rayos-X.
Los resultados de la experiencia revelan la conformación de los dominios cabecera de la miosina; los motores moleculares que conducen los filamentos deslizantes – en reposo muscular – y muestran que los movimientos de los motores de miosina después de la activación muscular son mucho más lentas que los cambios estructurales en los filamentos de actina.
Las diferentes velocidades de los cambios estructurales revelan la vía de señalización entre los filamentos de actina y miosina en el músculo, lanzando un nueva luz sobre el mecanismo de regulación del músculo.
Vincenzo Lombardi de la Unversidad de Florencía explica que se observa procesos biológicos bastante rápidos, en el orden de los milissegundos, juntamente con cambios estructurales minúsculos, normalmente, de 10 nm o menos, considerando que un hilo de cabello humano es 10.000 veces más grueso; entonces integrar los métodos mecánicos y de difracción de Rayos-X que son necesarios para resolver la combinación de esos dos extremos fue un verdadero desafío experimental.
Aunque el estudio no tenga ninguna aplicación clínica inmediata, puede tener algún impacto a largo plazo en el área de enfermedades cardiacas, cuando esos mecanismos fundamentales de señalización no están funcionando óptimamente en el músculo cardiaco puesto que la medicina actual aún esta lejos de lo ideal en ese escenario de insuficiencia cardiaca.
Malcolm Irving concluye que para desarrollar mejores fórmulas para insuficiencia cardiaca es probable que sea necesario una mejor comprensión de los mecanismos moleculares de regulación de los músculos, y esa puede ser la contribución a largo plazo de estas experiencias.
