BDNF y músculo esquelético

Abstract

Introducción. - El músculo esquelético de los vertebrados se considera en la actualidad una fuente de moléculas bioactivas, denominadas colectivamente, miocinas, entre las que se encuentra el BDNF. Esta molécula pertenece a la familia de los factores de crecimiento de las neurotrofinas y actúa mediante un receptor de transmembrana con actividad tirosina-quinasa denominado TrkB. Los niveles plasmáticos y cerebrales de BDNF aumentan con el ejercicio, lo que podría estimular la renovación y reparación del músculo en las situaciones de pérdida de masa muscular, así como mejorar los déficits cognitivos de las personas ancianas o con patologías neurodegenerativas. Hipótesis y objetivos. - El músculo esquelético es una fuente de BDNF cuya producción se ve potenciada con el ejercicio y es independiente de la inervación. El objetivo general del trabajo es contribuir al conocimiento de las neurotrofinas-miocinas musculares, y los objetivos específicos son: 1.- Determinar si el músculo esquelético expresa en gen del BDNF y su receptor de alta afinidad TrkB; 2.- Establecer si el músculo esquelético contiene BDNF y receptor de alta afinidad TrkB y en qué células musculares se localiza; 3.- Analizar si el ejercicio de entrenamiento produce modificaciones en los niveles de BDNF a nivel de mRNA o de proteína en el músculo esquelético, en plasma y a nivel cerebral; 4.- Ver si produce las modificaciones en los niveles de BDNF a nivel de mRNA o de proteína en el músculo esquelético dependen de la inervación; 5.- Estudiar la estructura del músculo esquelético de ratones deficientes en BDNF y su receptor de alta afinidad TrkB. Material y técnicas. - Se utilizaron ratones machos de diferentes edades (10,40,90 días; 6 y 12 meses), animales sometidos a actividad física voluntaria durante 30 días (edades al inicio 1º y 60 días; 11 meses), animales con denervación unilateral del músculo gastrocnemius durante 10 dias (edades al inicio (30 y 80 días, y 12 meses) y animales deficientes en BDNF y TrkB. De todos estos grupos se obtuvieron muestras de músculo, plasma e hipocampo-cerebro, sobre las que se realizaron las siguientes técnicas: 1.- rt-PRC para analizar la expresión de los genes de BDNF y TrkB en músculo; 2.- Westernblot para determinar la presencia de BDNF y TrkB en músculo; 3.- Inmunohistoquímica para determinar la localización celular de TrkB y BDNF en el músculo; 4.- ELISA para cuantificar BDNF en músculo, plasma y cerebro; 5.- técnicas estructurales y ultraestructurales para analizar el músculo de ratones portadores de mutaciones en los genes de BDNF y TrkB. Resultados y conclusiones. - Los resultados y las conclusiones más relevantes del trabajo han sido: El músculo esquelético del ratón expresa los dos componentes del sistema de neurotrofinas BDNF/TrkB a nivel de mRNA y de proteína, y ambos son detectables a la largo de las diferentes edades analizadas (desde los 10 días hasta los 12 meses). El BDNF fue indetectable mediante técnicas de inmunohistoquímica en el músculo esquelético y el TrkB se localizó en células del aparato nervioso intramuscular. El entrenamiento, mediante ejercicio voluntario, durante 30 días produce aumento de los niveles proteicos de BDNF en músculo, plasma y cerebro, siendo las elevaciones más significativas en los animales de mayor edad. Los niveles de BDNF muscular son regulados al menos en parte por la inervación, ya que la sección del nervio isquiático los reduce significativamente en el tejido muscular pero no es plasma o cerebro. La estructura y ultraestructura del músculo esquelético y del aparato nervioso intramuscular, incluidos los husos neuromusculares, del ratón no se ve afectada por el déficit de TrkB, mientras que en los animales deficientes en BDNF se las células musculares son de menor tamaño, la matriz extracelular está aumentada y muestras alteraciones mitocondriales.