Los bloques de construcción más pequeños del músculo desaparecen tras un accidente cerebrovascular
Primer estudio que observa este fenómeno en humanos
Tras sufrir un ictus, los pacientes suelen ser incapaces de utilizar el brazo del lado afectado. A veces, acaban sujetándolo cerca del cuerpo, con el codo flexionado.
La candidata al doctorado Amy Adkins utiliza la microendoscopia para obtener imágenes de los sarcómeros (mostrados en la pantalla superior derecha) dentro del músculo del brazo de un paciente.
Sarcómeros musculares (líneas verdes consecutivas), la unidad funcional más pequeña del músculo, desde el interior de un ser humano vivo.
En un nuevo estudio, los investigadores de la Universidad de Northwestern y del Shirley Ryan AbilityLab han descubierto que, en un intento de adaptarse a este impedimento, los músculos pierden realmente sarcómeros, sus componentes más pequeños y básicos.
Los sarcómeros, apilados de extremo a extremo (en serie) y de lado a lado (en paralelo), conforman la longitud y la anchura de las fibras musculares. Mediante la obtención de imágenes de los músculos del bíceps con tres métodos no invasivos, los investigadores descubrieron que los pacientes con ictus tenían menos sarcómeros a lo largo de la fibra muscular, lo que daba lugar a una estructura muscular más corta en general. La investigación se publicó en la revista Proceedings of the National Academy of Arts and Sciences.
Este hallazgo concuerda con la experiencia habitual de los pacientes de músculos anormalmente tensos y rígidos que se resisten a estirarse, y sugiere que los cambios en el músculo pueden amplificar los problemas existentes causados por el ictus, que es una lesión cerebral. El equipo espera que este descubrimiento pueda ayudar a mejorar las técnicas de rehabilitación para reconstruir los sarcómeros y, en última instancia, ayudar a aliviar la tensión y el acortamiento muscular.
"Se trata de la prueba más directa hasta ahora de que las deficiencias crónicas, que colocan a un músculo en una posición acortada, están asociadas a la pérdida de sarcómeros en serie en los seres humanos", afirma Wendy Murray, autora principal del estudio. "Comprender cómo se adaptan los músculos tras las deficiencias es fundamental para diseñar intervenciones clínicas más eficaces para mitigar dichas adaptaciones y mejorar la función tras las deficiencias motoras".
Murray es profesora de ingeniería biomédica en la Escuela de Ingeniería McCormick de la Northwestern, profesora de medicina física y rehabilitación en la Escuela de Medicina Feinberg de la Northwestern University y científica investigadora en el Shirley Ryan AbilityLab. La investigación se realizó en colaboración con Julius Dewald, profesor de fisioterapia y ciencias del movimiento humano y de medicina física y rehabilitación en Feinberg, profesor de ingeniería biomédica en McCormick y científico investigador en el Shirley Ryan AbilityLab.
Primera demostración en humanos
Los sarcómeros, que miden entre 1,5 y 4,0 micras de longitud, están formados por dos proteínas principales: la actina y la miosina. Cuando estas proteínas trabajan juntas, permiten que un músculo se contraiga y produzca fuerza. Aunque en estudios anteriores con animales se ha comprobado que los músculos pierden sarcómeros en serie después de inmovilizar una extremidad con una escayola, el fenómeno nunca se había demostrado en humanos. En los estudios con animales, los músculos que eran más cortos porque perdían sarcómeros en serie también se volvían más rígidos.
"Existe una relación clásica entre la fuerza y la longitud", afirma Amy Adkins, estudiante de doctorado en el laboratorio de Murray y primera autora del estudio. "Dado que todo el músculo está compuesto por estos bloques de construcción, la pérdida de algunos de ellos afecta a la cantidad de fuerza que el músculo puede generar".
Para realizar el estudio en humanos, los investigadores combinaron tres técnicas de imagen médica no invasivas: La resonancia magnética para medir el volumen muscular, la ecografía para medir los haces de fibras musculares y la microendoscopia de dos fotones para medir los sarcómeros microscópicos.
La imagen abre nuevas posibilidades
Combinando estas tecnologías en el Northwestern y en el Shirley Ryan AbilityLab, los investigadores obtuvieron imágenes de los bíceps de siete pacientes con ictus y de cuatro participantes sanos. Dado que los pacientes con ictus están más afectados en un lado del cuerpo, los investigadores compararon las imágenes del lado afectado de los pacientes con las del lado no afectado, así como con las de los participantes sanos.
Los investigadores descubrieron que los bíceps afectados de los pacientes con ictus tenían menos volumen, fibras musculares más cortas y longitudes de sarcómero comparables. Tras combinar los datos de todas las escalas, descubrieron que los bíceps afectados tenían menos sarcómeros en serie en comparación con los bíceps no afectados. Las diferencias entre los brazos de los pacientes con ictus eran mayores que en los de los participantes sanos, lo que indica que las diferencias estaban asociadas al ictus.
Al combinar las imágenes médicas para ver mejor la estructura muscular, el estudio también establece que es posible estudiar las adaptaciones musculares en el número de sarcómeros en los seres humanos. Antes de la microendoscopia de dos fotones, los estudios en humanos se limitaban a examinar los tejidos disecados en los laboratorios de anatomía, que dan una visión imperfecta de cómo se adaptan los músculos a las lesiones y a las deficiencias, a medir la longitud de los sarcómero durante la cirugía o a partir de una biopsia muscular, lo que restringe quién puede participar en el estudio.
"En casi todas las facetas de nuestro mundo, existe una importante relación entre la forma en que algo está armado (su estructura) y cómo funciona (su función)", afirman los investigadores. "Parte de la razón por la que las imágenes médicas son un recurso y una herramienta clínica tan valiosa es que esto también es cierto para el cuerpo humano, y las imágenes nos dan la oportunidad de medir la estructura".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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