Una miocina o mioquina es una de varios cientos de citocinas u otras proteínas pequeñas (~5–20 kDa) y péptidos proteoglicanos que son producidos y liberados por las células musculares (miocitos) en respuesta a las contracciones musculares. Tienen efectos autocrinos, paracrinos y/o endocrinos; sus efectos sistémicos ocurren a concentraciones picomolares.
Los receptores de miocinas se encuentran en las células musculares, grasas, hepáticas, pancreáticas, óseas, cardíacas, inmunes y cerebrales. La ubicación de estos receptores refleja el hecho de que las miocinas tienen múltiples funciones. Ante todo, están involucrados en los cambios metabólicos asociados con el ejercicio, así como en los cambios metabólicos después de la adaptación al entrenamiento. También participan en la regeneración y reparación de tejidos, mantenimiento del funcionamiento corporal saludable, inmunomodulación; y señalización celular, expresión y diferenciación.
Historia La definición y el uso del término miocina se produjeron por primera vez en 2003. En 2008, se identificó la primera miocina, la miostatina. La citocina del receptor gp130 IL-6 (Interleucina 6) fue la primera miocina secretada en el torrente sanguíneo en respuesta a las contracciones musculares.
Las funciones
En contracciones musculares esqueléticas repetitivas Existe una comprensión emergente del músculo esquelético como órgano secretor, y de las miocinas como mediadores de la aptitud física a través de la práctica de ejercicio físico regular (ejercicio aeróbico y entrenamiento de fuerza), así como una nueva conciencia de la prevención de la inflamación y, por lo tanto, de la prevención de enfermedades mediante el ejercicio. Los diferentes tipos de fibras musculares (fibras musculares de contracción lenta, fibras musculares oxidativas, fibras musculares de contracción intermedia y fibras musculares de contracción rápida) liberan diferentes grupos de mioquinas durante la contracción. Esto implica que la variación de los tipos de ejercicio, particularmente el entrenamiento aeróbico/entrenamiento de resistencia y la contracción muscular contra la resistencia (entrenamiento de fuerza) pueden ofrecer diferentes beneficios inducidos por la miocina.Algunas miocinas ejercen sus efectos dentro del músculo mismo. Por lo tanto, la miostatina, LIF, IL-6 e IL-7 están involucradas en la hipertrofia muscular y miogénesis, mientras que BDNF e IL-6 están involucradas en la oxidación de grasas mediada por AMPK. La IL-6 también parece tener efectos sistémicos en el hígado, el tejido adiposo y el sistema inmunitario, y media la diafonía entre las células L intestinales y los islotes pancreáticos. Otras mioquinas incluyen los factores osteogénicos IGF-1 y FGF-2; FSTL-1, que mejora la función endotelial del sistema vascular; y la miocina irisina dependiente de PGC-1 alfa, que impulsa el desarrollo similar a la grasa marrón. Los estudios realizados en los últimos años sugieren la existencia de factores aún no identificados, secretados por las células musculares, que pueden influir en el crecimiento de las células cancerosas y la función del páncreas. Muchas proteínas producidas por el músculo esquelético dependen de la contracción; por lo tanto, la inactividad física probablemente conduce a una respuesta alterada de la mioquina, que podría proporcionar un mecanismo potencial para la asociación entre el comportamiento sedentario y muchas enfermedades crónicas.
En las funciones cerebrales relacionadas con la neuroplasticidad, la memoria, el sueño y el estado de ánimo El ejercicio físico desencadena rápidamente cambios sustanciales a nivel organismal, incluida la secreción de mioquinas y metabolitos por las células musculares. Por ejemplo, el ejercicio aeróbico en humanos conduce a alteraciones estructurales significativas en el cerebro, mientras que el rodar ruedas en roedores promueve la neurogénesis y mejora la transmisión sináptica, en particular en el hipocampo. Además, el ejercicio físico desencadena modificaciones de histonas y síntesis de proteínas que finalmente influyen positivamente en el estado de ánimo y las capacidades cognitivas. En particular, el ejercicio regular se asocia de alguna manera con una mejor calidad del sueño, que podría estar mediada por el secretoma muscular.
En la regulación de la arquitectura del corazón El músculo cardíaco está sujeto a dos tipos de estrés: estrés fisiológico, es decir, ejercicio; y estrés patológico, es decir, relacionado con la enfermedad. Del mismo modo, el corazón tiene dos posibles respuestas a cualquiera de los dos tipos de estrés: hipertrofia cardíaca, que es un crecimiento normal, fisiológico y adaptativo; o remodelación cardíaca, que es un crecimiento anormal, patológico y desadaptativo. Al ser sometido a cualquiera de los dos tipos de estrés, el corazón "elige" activar una de las respuestas y desactivar la otra. Si ha elegido el camino anormal, es decir, la remodelación, el ejercicio puede revertir esta elección al desactivar la remodelación y activar la hipertrofia. El mecanismo para revertir esta elección es el microARN miR-222 en las células musculares cardíacas, que regula el ejercicio a través de mioquinas desconocidas. miR-222 reprime genes implicados en la fibrosis y el control del ciclo celular.
En inmunomodulación La inmunomodulación y la inmunorregulación fueron un enfoque particular de la investigación temprana de la mioquina, ya que, según la Dra. Bente Klarlund Pedersen y sus colegas, "las interacciones entre el ejercicio y el sistema inmune proporcionaron una oportunidad única para evaluar el papel de los mecanismos endocrinos y de citocinas subyacentes".https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphys.2020.582258/full Crosstalk Between Skeletal Muscle and Immune System: Which Roles Do IL-6 and Glutamine Play? (en inglés).Publicado el 16 de octubre de 2020.
En 1976, Pelletier demostraron que en el ratón enano, un modelo en el que la función pituitaria es anormal, los niveles de péptido tímico circulante sufren una disminución prematura. Los resultados de estudios pioneros como estos llevaron a la hipótesis de que el desarrollo normal del sistema inmunológico depende de factores producidos por el eje hipotalámico-pituitario. Se demostró que varias hormonas hipofisarias (p. Ej., Prolactina, hormona del crecimiento y ACTH) pueden actuar como factores inmunomoduladores.
El descubrimiento de las citocinas (glicoproteínas con masas moleculares de 15.000 a 30.000 Da) y sus funciones inmunorreguladoras fueron seguidas de estudios que demostraron que estaban implicadas en una compleja red de comunicación entre el sistema neuroendocrino y el inmunitario. De hecho, parecía que las citocinas también pueden modular la secreción del eje hipopituitario-hipotálamo y que un importante neuroendocrino-inmunológico. En un intento por comprender los mecanismos subyacentes a los cambios inducidos por el ejercicio en la distribución y concentraciones de las subpoblaciones de linfocitos, nuestro laboratorio y otros se centraron en las citocinas y sus posibles funciones como vínculo entre las contracciones musculares y los cambios inmunitarios celulares.https://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1517-86922018000500395&lng=en&tlng=en/ Ejercicio físico de intensidad moderada: Aspectos psiconeuroinmunológico (miocina). Publicado en Octubre de 2018.
Nuestra investigación fue impulsada originalmente por la curiosidad de saber si las citocinas inducidas por el ejercicio proporcionarían una explicación mecanicista a los cambios inmunológicos inducidos por el ejercicio. Sin embargo, la identificación del músculo esquelético como un órgano productor de citocinas pronto condujo al descubrimiento de que las citocinas derivadas de los músculos no solo podrían explicar los cambios inmunitarios asociados con el ejercicio, sino también que estas citocinas derivadas de los músculos desempeñaban un papel en la mediación de las reacciones asociadas al ejercicio, cambios metabólicos, así como los cambios metabólicos posteriores a la adaptación al entrenamiento.El músculo tiene un impacto en el tráfico y la inflamación de linfocitos y neutrófilos. Durante el ejercicio, tanto los neutrófilos como las células NK y otros linfocitos ingresan a la sangre. El ejercicio de larga duración y alta intensidad conduce a una disminución en el número de linfocitos, mientras que la concentración de neutrófilos aumenta a través de mecanismos que incluyen adrenalina y cortisol. Se ha demostrado que la interleucina-6 media el aumento de cortisol: la IL-6 estimula la producción de cortisol y por lo tanto induce leucocitosis y linfocitopenia.
Miocinas específicas
Miostatina Tanto el ejercicio aeróbico como el entrenamiento de fuerza (ejercicio de resistencia) atenúan la expresión de miostatina y la inactivación de miostatina potencia los efectos beneficiosos del ejercicio de resistencia en el metabolismo.
Interleucinas El ejercicio aeróbico provoca una respuesta sistémica a las citocinas, que incluye, por ejemplo, IL-6, antagonista del receptor de IL-1 (IL-1.ª), IL-10 (Interleucina 10) e sTNF-R y las concentraciones de quimiocinas, IL-8, proteína inflamatoria de macrófagos α (MIP-1α), MIP-1β y MCP-1 se elevan después de un ejercicio intenso. La IL-6 se descubrió por casualidad como una mioquina debido a la observación de que aumentó de manera exponencial proporcional a la duración del ejercicio y la cantidad de masa muscular involucrada en el ejercicio. Este aumento es seguido por la aparición de IL-1.ª y la citocina antiinflamatoria IL-10. En general, la respuesta de las citocinas al ejercicio y la sepsis difiere con respecto al TNF-α. Por lo tanto, la respuesta de las citocinas al ejercicio no está precedida por un aumento de plasma-TNF-α. Después del ejercicio, la concentración basal de IL-6 en plasma puede aumentar hasta 100 veces, pero los aumentos menos dramáticos son más frecuentes. El aumento inducido por el ejercicio de la IL-6 en plasma se produce de manera exponencial y el nivel máximo de IL-6 se alcanza al final del ejercicio o poco después. Es la combinación de modo, intensidad y duración del ejercicio lo que determina la magnitud del aumento inducido por el ejercicio de la IL-6 plasmática.
La IL-6 se había clasificado previamente como una citocina proinflamatoria. Por lo tanto, primero se pensó que la respuesta de IL-6 inducida por el ejercicio estaba relacionada con el daño muscular. Sin embargo, se ha hecho evidente que el ejercicio excéntrico no está asociado con un aumento mayor en la IL-6 plasmática que el ejercicio que involucra contracciones musculares concéntricas "no dañinas". Este hallazgo demuestra claramente que el daño muscular no es necesario para provocar un aumento en la IL-6 plasmática durante el ejercicio. De hecho, el ejercicio excéntrico puede provocar un pico retrasado y una disminución mucho más lenta de la IL-6 en plasma durante la recuperación.