El control de masa muscular, una visión desde la biología
El control de la masa muscular resulta del equilibrio entre los niveles de síntesis y descomposición de proteínas contráctiles.
El ejercicio físico y la nutrición influyen en la masa muscular a través de modificaciones del equilibrio neto entre la síntesis de proteínas y las tasas de degradación de proteínas. El año 2000, fue un verdadero punto de inflexión con respecto a nuestro conocimiento sobre los determinantes biológicos de los mecanismos celulares que explican las respuestas adaptativas del fenotipo muscular contráctil y metabólico al entrenamiento físico.
Se demostró que la proteína quinasa B (Akt), una serina / treonina quinasa presente principalmente en el músculo, desempeña un papel en el control de masa muscular.
¿Cómo funcionan las cosas con la vía Akt?
La vía Akt está integrada en una vía de señalización intracelular que une las señales biológicas y mecánicas, incluyendo el IGF-1 (factor de crecimiento similar a la insulina-1), insulina, la vía mTOR (proteína diana de la rapamicina en mamíferos) y la vía GSK3 (glucógeno sintasa quinasa 3).
La activación de esta vía de señalización contribuye a aumentar la cantidad de ribosomas celulares (a través de la proteína mTOR y p70S6K) y a iniciar la traducción del ARNm resultante de la expresión de genes en proteínas, primero nativas y, luego maduras como funcionales; esto también determina el control de masa muscular.
La figura es la representación esquemática de cómo la vía Akt, mTOR y p70S6k trabajan juntas para controlar el crecimiento muscular. Esta vía de señalización intracelular controla la traducción de las moléculas de ARN mensajero (ARNm), que son genes transcritos, en proteínas funcionales.
Por lo tanto, esta vía de señalización está fuertemente involucrada en el control de la velocidad de síntesis de proteínas y en la hipertrofia del músculo esquelético, especialmente en respuesta al entrenamiento con pesas. Pero, paralelamente al control biológico de la síntesis de proteínas, una regulación directa de la tasa de proteólisis contráctil y estructural a través de la activación de la vía ubiquitina-proteasoma, contribuye al control de masa muscular.
La regulación a la baja de la actividad de la vía Akt, permite la transcripción de MAFbx (atrogin-1) y MuRF1 (dedo anular muscular-1), dos ubiquitina-ligasas E3 específicas del músculo que juegan un papel en la atrofia muscular y por consecuencia en el control de masa muscular. Bueno, parece complicado de explicar, pero hay que hacerlo porque la transcripción de genes que codifican estas dos proteínas está, en parte, bajo el control del factor de transcripción de la caja O1 de Forkhead (FoxO1), que contribuye a la regulación de la degradación de proteínas por el lisosoma.
Los datos experimentales no son inequívocos, pero parece probable que estas dos ubiquitina-ligasas E3 (MuRF1 y MAFbx) están involucrados en la amiotrofia informada en muchas situaciones de inactividad física, lo que redunda negativamente en el control de masa muscular.
- A nivel experimental, se demostró que la regulación de ambas depende del tipo de ejercicio, el tiempo de las muestras de sangre en comparación con el final del ejercicio y del estado de entrenamiento de los sujetos.
- Sin embargo, estas proteínas activadoras del proteasoma y la tasa de degradación de la proteína están bastante bien reguladas.
En la mayoría de las situaciones del control de masa muscular, la síntesis y la descomposición de proteínas están reguladas de manera coherente. Por lo tanto, el anabolismo muscular resulta de un aumento en la tasa de síntesis de proteínas y una disminución en la tasa de degradación de proteínas, y el catabolismo muscular resulta del proceso opuesto.
Este enlace lógico entre la síntesis de proteínas y la proteólisis se basa en varios mecanismos moleculares, incluido un enlace entre la vía Akt y el factor de transcripción FoxO que controla la transcripción de los genes MuRF1 y MAFbx. En este escenario, la activación de la vía Akt por la señalización dependiente del IGF-1 desencadena la fosforilación del FoxO.
- El FoxO fosforilado se retiene así en el sarcoplasma, donde no puede regular la transcripción de sus genes diana.
Por lo tanto, en reacción a los estímulos anabólicos como los generados por el IGF-1, hace que exista una activación simultánea y paralela de la proteosíntesis por la vía Akt, la vía mTOR, la GSK3 y la p70S6K, y una inhibición de la descomposición de la proteína relacionada con la inactivación del FoxO, y luego inhibición de la vía ubiquitina-proteasoma.
La figura representa la relación entre la vía de señalización IGF-1 / Akt / mTOR, que controla la síntesis de proteínas musculares, y la vía ubiquitina-proteasoma [atrogin-1 (MAFbx) y MuRF1], que controla la degradación de las proteínas musculares.
Fuente:
- Institut National du Sport, de l Expertise et de la Performance: Control of muscle mass
