Los investigadores han enviado células musculares humanas al espacio. volvieron mayores

Volar al espacio es un sueño para muchos, pero también conlleva muchos riesgos y problemas. Y mantenerse saludable es uno de los principales problemas. Sabemos desde hace algún tiempo que la atrofia muscular es un problema para los astronautas, pero ahora los investigadores han demostrado que el simple hecho de estar en el espacio exterior puede hacer que los músculos «envejezcan».

Pero también hay buenas noticias: conocemos los genes responsables de esto.

Músculo en un chip, ahora en el espacio

El músculo esquelético constituye aproximadamente el 40% del peso corporal humano y desempeña un papel crucial en el movimiento y la estabilidad. Estos músculos se regeneran constantemente, un proceso impulsado principalmente por células satélite, un tipo de célula madre muscular que se activa ante una lesión o enfermedad. Estas células se combinan para formar nuevas fibras musculares, un proceso esencial para la reparación y el crecimiento muscular. Sin embargo, la exposición a la microgravedad, como la que se experimenta durante los viajes espaciales, perjudica significativamente esta capacidad regenerativa.

Básicamente, los investigadores descubrieron que las células humanas enviadas al espacio experimentan algo parecido a un envejecimiento acelerado.

Para investigar los desafíos que plantea la microgravedad (lo que mucha gente llama ingravidez experimentada en el espacio), los científicos han desarrollado una plataforma de músculo en un chip. Esta tecnología implica la creación de tejido muscular humano diseñado en un dispositivo a microescala que puede simular la función y regeneración muscular. En este estudio, primero se cultivaron células del músculo esquelético humano en un ambiente ideal.

Lo que vemos en los astronautas coincide con lo que vemos en las células

Luego, las construcciones musculares diseñadas se enviaron al Laboratorio Nacional de la Estación Espacial Internacional (ISSNL) para estudiar los efectos de la microgravedad. Estos dispositivos de músculo en un chip estaban alojados en biorreactores personalizados que mantenían condiciones óptimas para el crecimiento celular durante los viajes y experimentos espaciales.

Después de siete días en microgravedad, las construcciones musculares en un chip mostraron cambios significativos en comparación con las conservadas en condiciones de gravedad normales en la Tierra. Primero, hubo un cambio metabólico hacia el metabolismo de lípidos y ácidos grasos en las muestras de microgravedad. Además, hubo un aumento en la expresión de algunos genes. Esto condujo a una mayor tasa de muerte celular programada, lo que tiene un impacto negativo en la regeneración muscular.

Otro hallazgo notable fue que la microgravedad induce estrés mitocondrial. La función mitocondrial adecuada es esencial para la regeneración muscular, ya que satisface las necesidades energéticas para reparar y formar nuevas fibras musculares. Este estrés también conduce a una capacidad regenerativa reducida.

En general, el estudio encontró que las construcciones de músculo en un chip expuestas a la microgravedad mostraban similitudes con la sarcopenia, una condición de pérdida muscular relacionada con la edad.

Gran parte de nuestra información sobre lo que le sucede al cuerpo humano en el espacio exterior proviene, bueno, de los cuerpos humanos. Los astronautas que participan en misiones son investigados cuidadosamente y muestran degradación muscular asociada con entornos de microgravedad. Esta degradación también fue confirmada en estudios con animales enviados al espacio. Esta nueva investigación confirma aún más los hallazgos, ahora a nivel celular.

Pero hay más.

Un método prometedor

La plataforma de músculo en un chip también ofrece una vía prometedora para la detección de fármacos con el fin de contrarrestar los efectos adversos de la microgravedad. En este estudio, se probaron dos fármacos: el factor de crecimiento similar a la insulina-1 (IGF-1) y un inhibidor de la 15-hidroxiprostaglandina deshidrogenasa (15-PGDH-i). Ambos fármacos han demostrado potencial para promover el crecimiento y la regeneración muscular.

La adición de estos fármacos a las construcciones musculares expuestas a la microgravedad inhibió parcialmente los efectos negativos de la microgravedad. Específicamente, IGF-1 y 15-PGDH-i ayudaron a mantener niveles normales de expresión genética asociados con la regeneración muscular, el metabolismo de los lípidos y las vías de supervivencia celular. Este hallazgo sugiere que estos fármacos pueden mitigar los impactos perjudiciales de la microgravedad en el tejido muscular.

Entonces, además de confirmar un problema y sugerir algunas soluciones, los investigadores también mostraron los beneficios de esta estructura muscular en un chip para afecciones de tipo sacropenia. Al replicar el entorno muscular en una plataforma controlada y escalable, los investigadores pueden obtener conocimientos más profundos sobre la biología muscular y desarrollar terapias dirigidas.

En cuanto a los astronautas, las implicaciones de este estudio son profundas. El modelado exitoso de condiciones similares a la sarcopenia utilizando tecnología de músculo en un chip en el espacio resalta el potencial para la investigación avanzada y la detección de fármacos en microgravedad. Y necesitamos absolutamente mejores soluciones para mantener sus músculos sanos. ¿Quién sabe? Si tenemos suerte, las mismas soluciones que mantienen a los astronautas luchando podrían traducirse en avances médicos que podrían beneficiar a millones de personas que sufren degeneración muscular aquí en la Tierra.

Referencia de la revista: Kim, S., Ayan, B., Shayan, M., Rando, TA, Huang, NF (2024). Músculo esquelético en un chip en microgravedad como plataforma para el modelado de regeneración y la detección de fármacos. Informes de células madre. doi:10.1016/j.stemcr.2024.06.010