Cómo los tendones se vuelven más rígidos y fuertes
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Resumen El rendimiento atlético se basa en los tendones, que permiten el movimiento transfiriendo fuerzas de los músculos al esqueleto. Sin embargo, no se comprende cómo las estructuras que soportan carga en los tendones detectan y se adaptan a las demandas físicas. Aquí, al realizar imágenes de calcio (Ca2 +) en explantes de tendones cargados mecánicamente de ratas y en células de tendones primarios de ratas y humanos, mostramos que los tenocitos detectan fuerzas mecánicas a través del canal de iones mecanosensible PIEZO1, que detecta las tensiones de corte inducidas por la fibra de colágeno. deslizamiento. A través de experimentos de pérdida de función y ganancia de función dirigidos a tenocitos en roedores, mostramos que la actividad reducida de PIEZO1 disminuyó la rigidez del tendón y que el mecanismo de señalización de PIEZO1 elevado aumentó la rigidez y la fuerza del tendón, aparentemente a través de la reticulación del colágeno regulada al alza. También mostramos que los humanos que portan la mutación de ganancia de función PIEZO1 E756del muestran un aumento promedio del 13,2% en la altura de salto normalizada, presumiblemente debido a una mayor tasa de generación de fuerza o a la liberación de una mayor cantidad de energía elástica almacenada. Una mayor comprensión de la mecanorregulación de la rigidez del tendón mediada por PIEZO1 debería ayudar a la investigación sobre la medicina musculoesquelética y el rendimiento deportivo. |
Crédito de la imagen: ETH Zurich / Viktor Koen
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Los tendones son los que conectan los músculos con los huesos. Son relativamente delgados pero deben soportar fuerzas enormes. Los tendones necesitan cierta elasticidad para absorber cargas elevadas, como golpes mecánicos, sin romperse. Sin embargo, en los deportes que implican carreras de velocidad y saltos, los tendones rígidos son una ventaja porque transmiten las fuerzas que se despliegan en los músculos más directamente a los huesos.
Un entrenamiento adecuado ayuda a conseguir una rigidez óptima de los tendones.
Investigadores de ETH Zurich y la Universidad de Zurich, que trabajan en el Hospital Universitario Balgrist en Zurich, ahora han descifrado cómo las células de los tendones perciben el estrés mecánico y cómo son capaces de adaptar los tendones a las demandas del cuerpo. Sus hallazgos acaban de publicarse en la revista Nature Biomedical Engineering [https://doi.org/10.1038/s41551-021-00716-x].
En el núcleo del mecanismo recién descubierto se encuentra un sensor de fuerza molecular en las células del tendón que consiste en una proteína de canal iónico. Este sensor detecta cuando las fibras de colágeno, que forman los tendones, se desplazan entre sí a lo largo. Si se produce un movimiento de cizallamiento tan fuerte, el sensor permite que los iones de calcio fluyan hacia las células del tendón. Esto promueve la producción de ciertas enzimas que unen las fibras de colágeno. Como resultado, los tendones pierden elasticidad y se vuelven más rígidos y fuertes.
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