Estudio de la liberación de CA2+ del retículo sarcoplásmico en fibras musculares de ratones jóvenes y viejos

Resumen

El proceso de envejecimiento conlleva la pérdida de fuerza y masa muscular, conocido como sarcopenia. Sin embargo, un 20% de la pérdida de fuerza muscular no se puede explicar por la disminución de la masa muscular. Hasta la fecha son tres las teorías propuestas para tratar de explicar esta disminución de fuerza: a) daño inducido por contracción, b) modificaciones de las proteínas miofibrilares, y c) desacople del mecanismo de excitación-contracción. La realización de esta Tesis Doctoral se centró en el desacople del mecanismo de excitación-contracción o acoplamiento eléctrico. Se entiende por acoplamiento eléctrico al proceso por el cual una señal eléctrica (potencial de acción) es convertida en un proceso mecánico (contracción). El potencial de acción produce una despolarización del sarcolema y de los túbulos-t de la fibra muscular, donde se localizan los canales de calcio tipo L, sensibles a dihidropiridinas (DHPR). Estos canales interactúan físicamente con otro tipo de canales de calcio, sensibles a rianodina (RyR: receptores de rianodina) que se localizan en las cisternas terminales del retículo sarcoplasmatico (principal reservorio de Ca2+ en la fibra muscular). La estructura formada por el túbulo-t flanqueado a ambos lados por las cisternas terminales recibe el nombre de triada, y constituye las unidades funcionales de liberación de Ca2+ en las fibras musculares. La alteración de cualquiera de los componentes de la triada durante el envejecimiento podría ser responsable de la pérdida de fuerza no asociada con la disminución de la masa muscular. En la realización de esta Tesis Doctoral se estudio el proceso de liberación de Ca2+ en fibras musculares de ratones jóvenes y viejos del músculo flexor digitorium brevis (FDB) empleando técnicas fisiológicas donde se estudió la fuerza generada por contracciones tetánicas y contracturas inducidas por un agonista del receptor de rianodina (4CmC) tanto en fibras musculares de ratones jóvenes y viejos. El proceso de liberación de Ca2+ se estudió mediante indicadores fluorescentes de Ca2+ en fibras musculares enzimáticamente disociadas y con fijación de voltaje usando la técnica del patch-clamp en su configuración de célula entera. El estudio de la liberación de Ca2+ desde el lado luminal del retículo sarcoplásmico se llevó a cabo empleando indicadores de Ca2+ genéticamente codificados (camaleones), en nuestro caso se empleo el camaleón conocido como D1ER que posee la propiedad de expresarse exclusivamente en el retículo endoplásmico/sarcoplásmico. Los resultados obtenidos fueron los siguientes: 1) Las contracciones inducidas eléctricamente son de menor amplitud en las fibras musculares de ratones viejos. Sin embargo, no se encontraron diferencias en la amplitud de las contracturas por 4CmC entre las fibras de ratones jóvenes y viejos. 2) El valor del pico de la liberación de Ca2+ del retículo sarcoplásmico está reducido en las fibras de ratón viejo comparado al ratón joven. 3) El valor estacionario de la liberación de Ca2+ muestra una disminución más marcada que el valor de pico, por ello la relación pico/estacionario es mayor en las fibras viejas comparadas con las fibras jóvenes. 4) No se encontraron diferencias en la inactivación de la liberación de Ca2+ dependiente de la [Ca2+] entre fibras de ratones jóvenes y viejos. 5) El D1ER se expresa en el retículo sarcoplásmico de las fibras enzimáticamente disociadas del músculo FDB. 6) La amplitud de la liberación de Ca2+ inducida por estimulación eléctrica o aplicación de 4CmC es directamente proporcional al valor basal de Ca2+. 7) La liberación de Ca2+ medida con D1ER, es dependiente de voltaje y sigue una distribución de Boltzmann. 8) El porcentaje de Ca2+ liberado del retículo sarcoplásmico fue menor mediante estimulación eléctrica que en respuesta a la aplicación del 4CmC.