Hipertrofia musculară scheletică se referă la creșterea dimensiunii țesutului muscular, în mare parte datorată creșterii dimensiunii fibrelor musculare, mai degrabă decât a numărului acestora. Aceasta apare în situațiile în care sinteza proteinelor musculare depășește degradarea proteinelor musculare, rezultând un bilanț proteic net pozitiv pe perioade cumulative. Principalii factori care contribuie la hipertrofia musculară includ aportul de proteine și suprasolicitarea mecanică. Creșterea dimensiunii celulare, și nu a numărului de celule, rezultă din doi factori fiziologici cheie. În primul rând, celulele musculare scheletice sunt aproape exclusiv postmitotice, astfel încât capacitatea lor de a-și replica ADN-ul și de a se divide este redusă. Al doilea factor se referă la morfologia lor unică, acestea fiind celule lungi, tubulare, multinucleate. Dimensiunea mai mare a acestor celule implică o cantitate crescută de citoplasmă și organite, necesitând astfel o activitate transcripțională mai mare pentru a satisface cerințele structurale, lucru realizat de numeroșii nuclei prezenți în fiecare fibră musculară. Studiile timpurii din anii 1970 au descris aranjarea diferențiată a mio-nucleilor în interiorul fibrelor musculare scheletice. Experimente ulterioare au condus la propunerea conceptului de teritoriu sau domeniu mio-nuclear — un volum finit de citoplasmă susținut transcripțional de un singur mio-nucleu. În consecință, noi mio-nuclei ar fi necesari pentru a susține hipertrofia odată ce este depășit „plafonul” domeniilor mio-nucleare existente. Abia recent, progresele în metodologiile experimentale, precum culturile celulare, markerii celulari, platformele de secvențiere ARN și tehnicile de etichetare și urmărire genetică, au readus în discuție aceste ipoteze și au aprofundat înțelegerea mecanismelor implicate în hipertrofie, atrofie și rolul mio-nucleilor și al celulelor lor precursoare, celulele satelit.
Pentru a clarifica dacă celulele satelit contribuie la menținerea hipertrofiei prin furnizarea de noi mio-nuclei odată ce este atins „plafonul” unui domeniu mio-nuclear, comparativ cu rolul lor exclusiv în regenerarea musculară ca răspuns la stimuli hipertrofici, modelele preclinice au oferit informații mecanistice valoroase. În modelele pe rozătoare, paradigmele anabolice includ, de regulă, ablația sinergică prin intervenție chirurgicală, stimularea electrică și, mai recent, urcarea pe scară cu greutăți și alergarea progresivă cu roată încărcată. În timp ce prima implică îndepărtarea chirurgicală a mușchilor gastrocnemian și solear pentru a induce suprasolicitarea funcțională a mușchiului plantar, urcarea pe scară cu greutăți și alergarea progresivă sunt considerate a aproxima mai bine efectele încărcării musculare și ale stimulilor hipertrofici la oameni. Hipertrofia poate fi obținută și prin mecanisme endocrine care implică niveluri suprapiziologice de steroizi androgeni anabolizanți și factori de creștere, sau prin inhibarea regulatorilor negativi ai masei musculare, cum ar fi miostatina. Studiile preclinice care utilizează aceste metode la rozătoare adulte cu depleție condiționată de celule satelit au evidențiat rezultate mixte. Unele studii arată că hipertrofia musculară poate avea loc fără o creștere semnificativă a numărului de mio-nuclei, în timp ce altele indică faptul că depleția celulelor satelit afectează hipertrofia fibrelor. Diferențele metodologice, inclusiv variațiile de vârstă ale animalelor studiate, pot contribui la aceste discrepanțe. Totuși, dovezile preclinice emergente sugerează că celulele satelit pot contribui la adaptarea musculară și în viața adultă prin mecanisme suplimentare, dincolo de adăugarea de mio-nuclei, cum ar fi reglarea matricei extracelulare și modularea epigenetică.
Deși modelele preclinice sunt esențiale pentru înțelegerea mecanismelor celulare și moleculare care guvernează dinamica celulelor satelit și acumularea de mio-nuclei, este necesară prudență în extrapolarea acestor rezultate la oameni. Studiile clinice utilizează frecvent exerciții de rezistență, dar includ și protocoale aerobice sau combinate, împreună cu aport de proteine sau aminoacizi pentru a stimula creșterea musculară și a studia fiziologia mio-nucleară și dinamica celulelor satelit. Rezultatele acestor studii sugerează că domeniile mio-nucleare nu sunt „rigide”, ci „flexibile” și dependente de tipul de fibră, fibrele oxidative de tip I având, de obicei, domenii mio-nucleare mai mici și mai dense comparativ cu fibrele glicolitice de tip II. Această flexibilitate implică faptul că mio-nucleii existenți în mod inițial într-o fibră musculară au o capacitate de rezervă transcripțională, permițându-le să susțină hipertrofia, cel puțin într-o anumită măsură, atât după stimuli de antrenament pe termen scurt, cât și pe termen lung, fără necesitatea imediată de noi mio-nuclei proveniți din celulele satelit. Cu toate acestea, analizele sistematice ale studiilor clinice au raportat adăugarea constantă de mio-nuclei atunci când hipertrofia depășește anumite limite superioare de expansiune, independent de tipul de fibră, sex sau vârstă, susținând astfel rolul celulelor satelit în menținerea hipertrofiei musculare la oameni.
Un domeniu de mare interes științific îl reprezintă efectele de durată ale hipertrofiei musculare după perioade ulterioare de atrofie sau întrerupere a antrenamentului și revenirea la masa musculară inițială. Deși rolul celulelor satelit în hipertrofia musculară în absența leziunilor rămâne discutat, un conținut mai ridicat de mio-nuclei la nivel inițial a fost asociat, în studiile pe animale, cu un răspuns hipertrofic mai puternic după atrofie, ceea ce poate fi important pentru menținerea și creșterea masei musculare. Dovezi preclinice importante sugerează că o parte din mio-nucleii dobândiți în timpul hipertrofiei pot persista chiar și după pierderea masei musculare, ceea ce a condus la ipoteza că hipertrofia musculară creează o „memorie” la nivel celular. Aceasta ar putea facilita adaptarea ulterioară la recâștigarea masei musculare, permanența mio-nucleilor fiind un posibil mecanism implicat. Deși majoritatea dovezilor provin din studii pe animale, cercetări recente pe termen lung efectuate la adulți tineri au arătat o creștere a numărului de mio-nuclei după o perioadă de antrenament, care este menținută aproape integral pe parcursul a 16 săptămâni de întrerupere a antrenamentului, în ciuda scăderii dimensiunii și masei fibrelor. Aceste rezultate trebuie interpretate cu prudență, deoarece dovezile privind permanența mio-nucleilor după atrofie sunt contradictorii, iar limitările tehnice împiedică formularea unor concluzii definitive. Totuși, dacă această permanență și o „revenire mai rapidă la antrenament” sunt confirmate, implicațiile ar putea fi importante în sport, în special în situații de întrerupere temporară a antrenamentului, cum ar fi recuperarea după accidentări. Subiectul a stârnit interes în comunitatea sportivă și datorită implicațiilor potențiale pentru reglementările antidoping, având în vedere efectele puternice ale steroizilor androgeni anabolizanți asupra acumulării de mio-nuclei. De asemenea, un posibil rol al mio-nucleilor existenți în amplificarea răspunsului la stimuli anabolici ar putea fi relevant pentru strategii de prevenire sau reducere a pierderii masei musculare asociate îmbătrânirii. Nu este încă clar dacă populațiile de mio-nuclei persistă permanent la persoanele vârstnice sau dacă eliminarea lor este doar întârziată comparativ cu alte componente celulare în contextul pierderii musculare legate de vârstă.
În opinia noastră, implicațiile biologice ale permanenței mio-nucleilor și ale altor mecanisme care contribuie la adaptarea musculară pe termen lung pot oferi perspective mai largi asupra hipertrofiei decât cele limitate la contextul utilizării steroizilor anabolizanți de către sportivi. Sportivii consumă, de regulă, cantități mai mari de proteine și aminoacizi în combinație cu antrenamentele, ceea ce poate duce la o activare mai intensă a celulelor satelit și la o acumulare constantă de mio-nuclei. În concordanță, combinațiile de exerciții de rezistență cu componentă concentrică predominantă și aport de proteine au fost asociate cu creșterea rezervorului de celule satelit în fibrele musculare de tip I și II, precum și cu creșterea ariei secțiunii transversale a fibrelor de tip II și a acumulării de mio-nuclei la bărbați tineri sănătoși. Suplimentele ergogenice utilizate frecvent, cum ar fi creatina, pot amplifica efectele antrenamentului de rezistență asupra activării celulelor satelit și acumulării de mio-nuclei. Dovezile privind permanența mio-nucleilor ar putea susține, de asemenea, efectele de durată ale exercițiilor și intervențiilor nutriționale menite să stimuleze acumularea de mio-nuclei, ceea ce ar putea facilita recâștigarea masei musculare după perioade prelungite fără antrenament și ar putea contribui la menținerea masei musculare odată cu înaintarea în vârstă. Din câte știm, aceste aspecte nu au fost analizate până în prezent. Obiectivele acestei lucrări sunt reevaluarea rolului acumulării de mio-nuclei în hipertrofia musculară și examinarea dovezilor care susțin conceptul de memorie musculară. De asemenea, au fost explorate implicațiile și oportunitățile de cercetare în contextul întreruperii antrenamentului și al îmbătrânirii, precum și modul în care strategiile nutriționale utilizate frecvent de sportivi pot fi valorificate de persoanele vârstnice pentru susținerea masei musculare.
Creșterea dimensiunii musculare rezultă din activarea aparatului celular de translație prin activitatea ribozomilor existenți, fenomen denumit „eficiență translațională”, ca răspuns la stimuli anabolici, și poate fi reflectată sau determinată de modificări ale activității transcripționale, care este susținută de conținutul de mio-nuclei, precum și de modificări ale numărului de ribozomi, cunoscute drept „capacitate translațională”.
Principalele mecanisme celulare implicate în sinteza proteinelor musculare. Eficiența translațională, deși nu exclusiv, este determinată în mare parte de activarea mTORC1 prin ribozomii funcționali existenți. Numărul total de ribozomi determină în mod rezonabil capacitatea maximă de sinteză a celulei musculare. Acumularea de mio-nuclei prin activarea, proliferarea și fuziunea celulelor satelit este considerată necesară pentru a susține cerințele transcripționale crescute ale mușchiului în dezvoltare și pentru a menține un domeniu mio-nuclear gestionabil din punct de vedere fiziologic, asigurând o reglare eficientă a expresiei genice pentru sinteza proteinelor. Modificările în sinteza proteinelor musculare pot apărea rapid, în decurs de minute până la ore, datorită mecanismelor de reglare care intensifică traducerea ARNm ca răspuns la stimuli anabolici. Aparatul de translație este în mare parte controlat de activitatea complexului țintă mecanistic al rapamicinei 1. Baza moleculară a acestui complex și reglarea sa fiziologică de către nutrienți, încărcare mecanică și hormoni au fost analizate pe larg în alte lucrări. Pe scurt, aminoacizii proteinelor, considerați adesea „elementele de construcție” ale mușchiului, oferă suport structural și funcțional celulei. Aminoacizii sunt detectați de senzori citosolici, cum ar fi Sestrin2 pentru leucină și CASTOR1 pentru arginină, care, prin modularea interacțiunilor cu diferiți regulatori ai mTOR, facilitează recrutarea mTORC1 la nivelul lizozomului și interacțiunea cu activatorul său kinazic Rheb. Acest proces este esențial pentru activarea mTORC1 asupra unor ținte majore din aval, precum S6K1 și 4E-BP1, ceea ce promovează inițierea și elongarea traducerii la nivel ribozomal și facilitează sinteza de noi proteine.
Activarea semnalizării mTORC1 stă, de asemenea, la baza acțiunii anumitor factori de creștere asupra anabolismului muscular, printre care IGF-1 și insulina sunt cei mai studiați. Aceștia se leagă de receptorii insulină/IGF-1 de la nivelul sarcolemului și facilitează fosforilarea substratului receptorului de insulină 1, ducând la recrutarea și activarea fosfatidilinozitol 3-kinazei. La rândul său, aceasta produce PIP3, o moleculă de ancorare pentru Akt și PDK1, rezultând fosforilarea Akt. Akt este o kinază esențială care modulează activitatea mTORC1 prin fosforilarea regulatorului negativ TSC2. De asemenea, Akt inhibă factorii de transcripție FoxO, în special formele specifice musculare FoxO1 și FoxO3. Această modificare determină deplasarea proteinelor FoxO din nucleu în citoplasmă, suprimând astfel expresia genelor care activează sistemul ubiquitină-proteazom, inclusiv ligazele E3 precum MuRF1 și atrogin-1, precum și genele implicate în autofagie și degradarea lizozomală, aspect deosebit de important pentru inhibarea catabolismului muscular.
Trebuie menționat că semnalizarea PI3K-Akt–mTOR este implicată și în efectele catabolice ale regulatorilor endocrini negativi ai masei musculare. Membrii superfamiliei factorului de creștere transformant beta, precum activina A și miostatina, sunt inhibitori cunoscuți ai sintezei proteinelor musculare. Aceștia acționează în principal prin legarea de receptorii de tip II ai activinei, care ulterior recrutează și activează receptori de tip I, precum ALK4/5. Această activare duce la fosforilarea proteinelor Smad 2/3, care formează complexe cu Smad 4 și se translocă în nucleu pentru a regla expresia genelor țintă. Semnalizarea ActRIIA/IIB–ALK4/5–Smad2/3/4 poate interacționa și cu Akt, așa cum sugerează hipertrofia musculară promovată prin semnalizarea mTOR după inhibarea miostatinei. În același timp, mai multe proteine din familia TGF-β sunt inhibate de folistatină, o moleculă endogenă considerată factor pro-hipertrofic. Totuși, diferiți membri ai acestei superfamilii pot induce hipertrofie musculară în modele animale prin activarea altor proteine Smad și interacțiunea cu Akt/mTOR, proteinele morfogenetice osoase fiind exemple relevante.
Androgenii, în special testosteronul și metaboliții activi precum dihidrotestosteronul, sunt factori majori în anabolismul muscular prin mecanisme genomice și non-genomice. Efectele genomice rezultă din legarea la receptorul androgen nuclear în citoplasmă, urmată de translocarea în nucleu și legarea de elementele de răspuns androgenic, ceea ce, împreună cu factorii de transcripție, duce la creșterea expresiei genelor implicate în acumularea de proteine și anabolism. În plus, androgenii pot acționa și prin mecanisme la nivelul membranei, facilitând activarea semnalizării Akt/mTOR, posibil prin creșterea expresiei IGF-1. În concordanță, eliminarea androgenilor in vivo a fost asociată cu scăderea sintezei proteinelor miofibrilare prin semnalizarea Akt/mTOR, efect reversibil prin administrarea de nandrolon. În mod natural, hipertrofia mediată de mTOR nu este limitată doar la acțiunea hormonilor endogeni și a nutriției, existând și agenți farmacologici capabili să stimuleze sinteza proteică prin această cale.
Mecanotransducția se referă la transformarea stimulului mecanic în semnale biochimice intracelulare implicate în reglarea echilibrului proteic. Până în prezent, calea completă de semnalizare, de la senzorii mecanici până la modificările transcripționale și translaționale, nu este pe deplin elucidată. Principalii candidați pentru rolul de senzori ai încărcării mecanice care facilitează activarea mTORC1 par a fi independenți de Akt și pot include creșteri tranzitorii ale acidului fosfatidic prin activitatea diacilglicerol kinazei, integrinele transmembranare și semnalizarea prin kinaza de adeziune focală, precum și canalele activate de întindere asociate cu influxul de calciu și sodiu. Mecanotransducția rămâne un domeniu activ de cercetare, iar stimulii mecanici pot influența și căile dependente de nutrienți sau pot facilita disocierea mTORC1 de regulatorii inhibitori. De asemenea, există dovezi privind mecanisme de hipertrofie musculară independente de mTOR, cum ar fi cele mediate de kinaza ERK1/2.
Până în prezent, majoritatea cercetărilor s-au concentrat pe mecanismele eficienței translaționale ca răspuns la stimuli anabolici, care facilitează hipertrofia rapidă a mușchiului. Totuși, rolul altor mecanisme, precum creșterea capacității translaționale și a activității transcripționale, determinate de numărul de ribozomi și mio-nuclei per fibră musculară, este mai puțin explorat în contextul menținerii hipertrofiei și adaptării musculare. În ceea ce privește capacitatea translațională, conținutul de ribozomi poate determina limita superioară a sintezei proteice. Activarea mTOR și hipertrofia musculară sunt asociate cu creșterea ARN-ului ribozomal total, a unor transcripți specifici și a regulatorilor transcripționali cheie în studii preclinice și clinice. Inhibarea transcripției ARN ribozomal sau a factorilor asociați compromite creșterea celulară. De asemenea, s-a sugerat că biogeneza ribozomală este necesară pentru hipertrofie musculară semnificativă atunci când nu mai există creșteri suplimentare ale eficienței translaționale. Impactul acesteia poate fi influențat de nutriție, fiind observate scăderi ale sintezei proteice în condiții de subnutriție postnatală, explicate în mare parte prin reducerea capacității translaționale. Degradarea ribozomilor și afectarea biogenezei ribozomale apar în timpul atrofiei musculare, iar modificările markerilor de biogeneză ribozomală apar în fazele incipiente ale hipertrofiei și se inversează după întreruperea antrenamentului. În ansamblu, aceste date sugerează că biogeneza ribozomală poate preceda hipertrofia și se corelează cu amploarea acesteia. O întrebare importantă care rămâne deschisă este dacă hipertrofia trebuie să fie însoțită sau precedată de o creștere a activității transcripționale susținută de noi mio-nuclei sau dacă mio-nucleii existenți sunt suficienți pentru a satisface cerințele unui mușchi în creștere.
2.1. Rolul contribuției acumulării de mio-nuclei în hipertrofia musculară scheletică
Observațiile timpurii din anii 1960 au descris asocieri între conținutul de ADN și creșterea fibrelor musculare postnatale la șobolani și au lansat ideea că mio-nucleii pot controla doar un teritoriu sau domeniu citoplasmatic limitat. Prin urmare, creșterea masei musculare ar necesita acumularea de mio-nuclei realizată prin activarea, proliferarea și fuziunea celulelor satelit. Deși acest lucru este demonstrat în perioadele de dezvoltare, rolul obligatoriu al celulelor satelit în hipertrofia musculară la vârsta adultă a fost mult timp dezbătut. Cercetările la oameni au arătat că celulele satelit fuzionează cu fibrele musculare ca răspuns la antrenamentul de rezistență pentru a furniza noi mio-nuclei mușchiului în creștere. În plus, abundența celulelor satelit după o singură sesiune de exerciții de rezistență sau după antrenamente prelungite este asociată cu gradul de hipertrofie a fibrelor musculare. Considerate anterior implicate doar în regenerarea musculară după leziuni, aceste studii clinice și diferite modele preclinice au analizat un rol potențial al celulelor satelit în facilitarea recrutării de mio-nuclei, promovarea hipertrofiei de novo și precedarea creșterii radiale.
Într-un studiu esențial realizat de Egner și colaboratorii, șoarecii Pax7-DTA, care prezintă ablația condiționată a celulelor satelit în urma tratamentului cu tamoxifen, au fost incapabili să dezvolte hipertrofie susținută funcțional. Acest model animal de ablație selectivă a celulelor satelit a depășit limitările modelelor anterioare care utilizau iradierea cu raze X pentru a induce depleția celulelor satelit, metodă ce putea avea efecte negative mai largi asupra mecanismelor hipertrofiei musculare. Totuși, alți autori au susținut că anumite limitări metodologice, inclusiv modelul de depleție utilizat și tipul de mușchi studiat, ar fi putut afecta acuratețea acestor rezultate. Studii ulterioare au susținut concluziile laboratorului Gundersen și au arătat că eliminarea proteinei myomaker — o proteină de membrană specifică mușchiului necesară pentru fuziunea mioblastelor — în celulele satelit duce la o reducere completă a hipertrofiei de novo ca răspuns la suprasolicitare mecanică. Cercetări recente au clarificat aceste controverse, demonstrând că fibrele musculare sunt relativ sărace în ADN comparativ cu alte celule, că creșterea fibrelor este corelată cu conținutul de nuclei și că o creștere permanentă a dimensiunii domeniului mio-nuclear limitează dezvoltarea fibrelor. Într-un studiu complementar, au fost create modele de șoareci cu diferite niveluri de conținut mio-nuclear, iar rezultatele au sugerat că numărul de mio-nuclei determină dimensiunea mușchiului. Relația nu este liniară, mio-nucleii având o capacitate de rezervă transcripțională suficientă pentru hipertrofia inițială într-un anumit interval de flexibilitate, însă acumularea de mio-nuclei devine necesară pentru adaptările musculare la adulți. Experimentele preclinice folosind antrenamente de tip interval de intensitate ridicată la șoareci au evidențiat rolul diferențiat al celulelor satelit în regenerare comparativ cu hipertrofia adaptativă. Creșterile progresive ale înclinației sau vitezei pe bandă timp de 8 săptămâni au fost asociate cu creșterea numărului de mio-nuclei și a ariei secțiunii transversale a fibrelor musculare. În absența proteinei myomaker, hipertrofia adaptativă a fost redusă. De asemenea, un studiu recent care a utilizat stimulare electrică neuromusculară la șoareci a observat proliferarea celulelor satelit și acumularea de mio-nuclei în absența leziunilor evidente sau a regenerării musculare în fibrele de tip IIb.
Unele dintre datele discutate sugerează că celulele satelit ar putea să nu fie necesare pentru hipertrofia musculară inițială datorită capacității de rezervă transcripționale a mio-nucleilor existenți; totuși, pentru a susține hipertrofia pe termen lung este necesară o creștere a activității transcripționale, realizată prin acumularea de mio-nuclei proveniți din celulele satelit. Plasticitatea domeniului mio-nuclear poate reprezenta un element esențial al hipertrofiei, deoarece dimensiunea acestuia se poate modifica în funcție de hipertrofie și atrofie, precum și în funcție de specie, sex sau tip de fibră. Fibrele musculare ar utiliza două mecanisme distincte pentru a menține activitatea transcripțională în concordanță cu creșterea volumului citoplasmatic. Pe de o parte, prin creșterea activității transcripționale a mio-nucleilor existenți, așa cum s-a observat la fibrele mature de șoarece, care prezintă o capacitate semnificativă de rezervă. Pe de altă parte, prin acumularea de mio-nuclei ca urmare a activării și fuziunii celulelor satelit. Echilibrul dintre aceste două mecanisme este corelat cu dimensiunea fibrei musculare, fibrele mai mici având o capacitate mai mare de rezervă transcripțională, iar cele mai mari necesitând fuziunea celulelor satelit pentru a furniza noi mio-nuclei. Un studiu recent care a utilizat urmărirea liniei celulare a nucleilor din fibrele musculare a descris stările transcripționale ale nucleilor nou fuzionați și ale celor preexistenți, concluzionând că ambele populații se influențează reciproc pentru a menține creșterea în timpul dezvoltării și adaptării musculare.
Trebuie menționat că unele experimente clinice au observat creșteri relativ timpurii ale numărului de mio-nuclei, la aproximativ 5 săptămâni, în urma combinațiilor de exerciții aerobice și de rezistență, comparativ cu exercițiile de rezistență singure, la bărbați tineri, ceea ce sugerează o contribuție precoce a celulelor satelit la hipertrofia acută. În ciuda acestor rezultate, rolul celulelor satelit în menținerea hipertrofiei musculare pe termen lung este susținut de rezultatele unei meta-analize care a inclus 27 de studii și 903 participanți, analizând modificările ariei secțiunii transversale musculare și conținutului de mio-nuclei ca răspuns la exerciții cu sau fără suplimentare nutrițională sau tratament cu steroizi. Rezultatele au arătat că o creștere de aproximativ 10% a dimensiunii fibrelor musculare determină o creștere modestă a numărului de mio-nuclei, în timp ce o creștere semnificativă a acestora apare atunci când hipertrofia atinge aproximativ 22% din dimensiunea fibrei. Deși diferențele metodologice dintre studii pot limita concluziile privind pragurile exacte de hipertrofie, analiza a demonstrat că numărul de mio-nuclei poate crește ca urmare a antrenamentului de rezistență, a nivelurilor suprapiziologice de steroizi anabolizanți și, posibil, a suplimentării nutriționale.
Încetarea stimulilor anabolici, în situații precum inactivitatea, duce la atrofie musculară, care a fost considerată în mod clasic asociată cu pierderea diferitelor structuri celulare, inclusiv a mio-nucleilor. Totuși, ideea că mio-nucleii nou dobândiți sau cei existenți sunt eliminați după încetarea stimulilor anabolici a fost contestată într-un studiu realizat în 2008 de Bruusgaard și Gundersen. Autorii au analizat trei modele preclinice diferite de atrofie și nu au observat pierderi ale conținutului de mio-nuclei, în ciuda atrofiei evidente și a semnelor de apoptoză, fenomen asociat cu eliminarea nucleilor corespunzători celulelor satelit și celulelor stromale din afara inelului de distrofină. Într-un alt set de experimente realizate de același laborator, acumularea de mio-nuclei a precedat creșterea ariei secțiunii transversale la șoarecii supuși ablației sinergice. În concordanță cu aceste rezultate, numărul de mio-nuclei nu a scăzut semnificativ după denervare sau după ablație, în ciuda reducerii ariei secțiunii transversale. Din nou, s-a observat creșterea apoptozei în timpul atrofiei, însă doar o proporție extrem de mică dintre mio-nuclei a fost considerată apoptotică. Într-un studiu ulterior, autorii au oferit dovezi suplimentare privind permanența mio-nucleilor în interiorul inelului de distrofină la șobolani supuși suspendării membrelor posterioare timp de 14 zile. Apoptoza a fost considerată limitată la nucleii situați în afara acestui inel. Autorii au emis ipoteza că numărul de mio-nuclei reflectă cea mai mare dimensiune atinsă vreodată de fibra musculară și că un număr crescut de mio-nuclei este necesar doar atunci când fibra depășește această dimensiune maximă. În consecință, s-ar putea considera că hipertrofia ulterioară ar duce la creșteri nelimitate ale acumulării de mio-nuclei; totuși, este posibil să existe un plafon al conținutului de mio-nuclei, asociat cu efectul de plafon observat în protocoalele de hipertrofie. Rezultate similare privind menținerea populațiilor de mio-nuclei au fost raportate și de alte grupuri de cercetare. În plus, experimentele efectuate pe șoareci femele tratate cu testosteron au arătat că tratamentul steroidic poate crește numărul de mio-nuclei, efect amplificat de suprasolicitarea musculară. Îndepărtarea tratamentului nu a fost asociată cu o scădere semnificativă a numărului de mio-nuclei. Un rezultat deosebit de relevant a fost creșterea mai mare a ariei secțiunii transversale atunci când suprasolicitarea a fost aplicată la animale tratate anterior cu steroizi comparativ cu grupul de control. Extinderea protocolului a condus la rezultate similare, susținând existența unei „căi de reantrenare” care ar putea facilita recâștigarea masei musculare după atrofie.
Rezultatele prezentate mai sus sunt în contradicție cu numeroase studii anterioare, contemporane și ulterioare realizate pe rozătoare în diferite condiții de pierdere a masei musculare. Au fost propuse mai multe ipoteze pentru a explica aceste diferențe. Una importantă susține că Bruusgaard și colaboratorii au numărat mio-nucleii din interiorul inelului de distrofină, în timp ce alte studii ar fi putut include și celule satelit, stromale sau imune, mai susceptibile la apoptoză. Totuși, unele studii care au utilizat metode de etichetare mai precise au raportat pierderi de mio-nuclei după întreruperea antrenamentului sau suspendarea membrelor. Metodologii mai noi, precum utilizarea proteinei PCM1 pentru identificarea specifică a mio-nucleilor, au fost propuse, însă specificitatea acestora a fost contestată. Diferite probleme metodologice includ utilizarea fibrelor izolate față de etichetarea nucleară in vivo în modele transgenice. Tipul de fibră și tipul de mușchi pot reprezenta, de asemenea, factori relevanți. Fibrele oxidative de tip I conțin, în general, mai mulți mio-nuclei și au domenii mio-nucleare mai mici comparativ cu fibrele glicolitice de tip II, datorită cerințelor mai mari de transcripție. De exemplu, unele studii au arătat că anumite mușchi pierd adaptările dobândite prin antrenament, inclusiv conținutul de mio-nuclei, după întreruperea antrenamentului, în timp ce alții rămân neschimbați. Gradul de pierdere a ariei secțiunii transversale și modelul de atrofie utilizat pot contribui la variabilitatea rezultatelor. De asemenea, protocoalele experimentale mai noi încearcă să reproducă mai fidel hipertrofia fiziologică la oameni. Modelele care implică stres continuu și extrem pot include procese extinse de deteriorare și regenerare, influențând rezultatele. În acest context, unele studii au raportat scăderea numărului de mio-nuclei după întreruperea antrenamentului, în timp ce altele au evidențiat menținerea acestora. Vârsta animalelor studiate poate fi, de asemenea, un factor important, având în vedere rolurile diferite ale celulelor satelit în funcție de stadiul de dezvoltare. Interesant, experimentele realizate pe modele mai simple au arătat că reducerea semnificativă a masei musculare nu este însoțită de modificări ale numărului de nuclei sau ale conținutului de ADN.
Rezultatele obținute în cercetările preclinice nu pot fi extrapolate direct la oameni. Studiile timpurii la oameni au arătat că numărul de mio-nuclei rămâne neschimbat după perioade de repaus la pat, iar recuperarea poate duce chiar la creșteri peste nivelul inițial. Alte studii nu au observat modificări ale conținutului de mio-nuclei după perioade scurte de imobilizare, în timp ce unele au raportat scăderi minore. Modelele de inactivitate moderată au indicat, în general, menținerea numărului de mio-nuclei, indiferent de vârstă, deși perioadele mai lungi de inactivitate pot avea un impact ușor.
Dacă mio-nucleii dobândiți în timpul antrenamentului sunt pierduți după întreruperea acestuia sau dacă sunt recâștigați mai rapid în timpul reantrenării a fost investigat abia recent. Un studiu prospectiv realizat pe bărbați vârstnici a utilizat un protocol de antrenament, întrerupere și reantrenare, însă nu a evidențiat modificări semnificative ale ariei secțiunii transversale sau ale numărului de mio-nuclei, limitând interpretarea rezultatelor. Totuși, întreruperea antrenamentului a fost asociată cu scăderi ale mio-nucleilor în anumite tipuri de fibre, iar reantrenarea a dus la creșteri în fibrele de tip II. Un alt studiu realizat pe voluntari tineri nu a evidențiat modificări ale numărului de mio-nuclei în timpul antrenamentului sau al întreruperii, deși s-au observat creșteri ale masei musculare. O reanaliză a datelor a sugerat că mio-nucleii pot fi pierduți la unele persoane, însă această concluzie este influențată de selecția participanților.
Studii clinice mai recente au adus noi informații. S-a observat că utilizarea anterioară a steroizilor anabolizanți poate avea efecte persistente asupra hipertrofiei musculare, inclusiv densitate crescută de mio-nuclei, chiar și după încetarea utilizării. Un studiu pe pacienți cu ruptură de tendon a arătat că numărul de mio-nuclei nu scade după imobilizare și poate chiar crește în anumite tipuri de fibre, deși rezultatele sunt limitate de dimensiunea redusă a eșantionului. Un alt studiu realizat pe tineri sănătoși a demonstrat că numărul de mio-nuclei crește după antrenament, rămâne stabil în timpul întreruperii și crește din nou după reantrenare, susținând ideea unei anumite permanențe a mio-nucleilor. Totuși, acest lucru nu a dus neapărat la un răspuns hipertrofic mai mare la reantrenare. Autorii au sugerat că persoanele cu densitate mai mare de mio-nuclei pot avea un răspuns mai bun, iar perioade mai lungi de întrerupere ar putea clarifica aceste efecte. În ansamblu, cercetările clinice recente susțin existența unui anumit grad de permanență a mio-nucleilor după perioade moderate de inactivitate și întrerupere a antrenamentului. Rămâne de clarificat dacă acest fenomen contribuie la răspunsuri hipertrofice mai rapide după reluarea antrenamentului, fiind posibil implicate și alte mecanisme, în special cele epigenetice.
3.1. Mecanisme alternative ale memoriei musculare
Analizele în timp ale mușchilor scheletici după protocoale de antrenament și întrerupere a antrenamentului au evidențiat diferite adaptări care pot fi deosebit de rezistente la încetarea stimulilor anabolici. Exemple includ menținerea capilarizării și a activității enzimatice mitocondriale, expresia diferențiată a micro-ARN-urilor și modificări stabile ale ADN-ului și histonelor care acționează ca regulatori epigenetici. În mod particular, posibilitatea ca mecanismele epigenetice ale memoriei musculare să influențeze expresia genelor a atras o atenție considerabilă în ultimii ani. De exemplu, Cumming și colaboratorii au raportat că mușchiul antrenat anterior a păstrat o expresie diferențiată a unor gene comparativ cu mușchiul de control în perioada de întrerupere a antrenamentului, gene considerate relevante pentru performanța sau dezvoltarea musculară. De asemenea, s-a observat o reducere a expresiei genice după reantrenare în brațul antrenat anterior comparativ cu cel de control. În mod interesant, genele legate de structura și funcția ribozomală au fost mai abundente în mușchiul antrenat anterior înainte de reantrenare. Aceste observații susțin existența unei posibile memorii epigenetice în mușchiul scheletic, care poate persista și oferi un avantaj la un nou stimul anabolic.
Atât exercițiile de rezistență acute, cât și cele repetate au fost asociate cu o stare generală de hipometilare la nivelul situsurilor CpG din țesutul muscular la oameni, fenomen care pare să se mențină și în perioade prelungite de inactivitate musculară. Analize bioinformatice au susținut aceste rezultate, evidențiind o proporție mai mare de gene hipometilate comparativ cu cele hipermetilate după exerciții de rezistență acute și cronice. Unele gene exprimate după exercițiu au rămas hipometilate chiar și după întreruperea antrenamentului. De asemenea, mai multe gene hipometilate sunt implicate în semnalizarea PI3K-Akt, ceea ce sugerează un rol al hipometilării în reglarea sintezei proteinelor musculare. Hipometilarea ADN-ului asociată cu memoria epigenetică musculară a fost observată atât la tineri, cât și la persoane vârstnice în protocoale de antrenament, întrerupere și reantrenare. În modele experimentale pe șoareci, hipometilarea a fost mai pronunțată în mio-nuclei comparativ cu nucleii interstițiali, fiind identificată în regiuni promotoare ale genelor implicate în căi de creștere. În aceste studii, recâștigarea accelerată a masei musculare la animalele antrenate anterior a fost atribuită efectelor epigenetice persistente asupra metilării ADN-ului mio-nuclear, modificărilor micro-ARN și contribuțiilor nucleilor interstițiali. Într-un studiu ulterior, s-au observat diferențe de metilare între mio-nucleii existenți și cei nou dobândiți, sugerând roluri distincte: mio-nucleii existenți ar putea fi implicați direct în reglarea metabolismului proteinelor, în timp ce cei nou formați ar putea susține procese precum proliferarea celulelor satelit, biogeneza ribozomală și remodelarea matricei extracelulare.
În ansamblu, dovezile actuale sugerează că hipertrofia musculară nu este legată doar de acumularea de mio-nuclei, care pot persista după perioade de atrofie, ci și de semnături epigenetice ale acestora, care pot susține adaptări îmbunătățite în timpul reantrenării. Cu toate acestea, sunt necesare cercetări suplimentare pentru a clarifica natura și consecințele acestor modificări epigenetice induse de antrenament și întreruperea acestuia. De exemplu, studii recente au indicat existența unei memorii epigenetice după exerciții de anduranță, fără a observa însă îmbunătățiri ale unor parametri fiziologici după reantrenare, iar implicațiile acestor modificări rămân de investigat. În plus, un studiu recent a identificat semnături de memorie proteomică după protocoale de antrenament și întrerupere, evidențiind anumite proteine ca fiind asociate cu această memorie. Aceste rezultate necesită investigații suplimentare pentru a înțelege impactul lor asupra adaptării musculare pe termen lung.
Dintr-o perspectivă mai pozitivă, implicațiile potențiale ale unui răspuns hipertrofic îmbunătățit în reducerea pierderii masei musculare în perioadele de întrerupere a antrenamentului au fost mai puțin studiate. Întreruperea antrenamentului reprezintă pierderea parțială sau completă a adaptărilor induse de antrenament din cauza unui stimul insuficient. Pe termen scurt, aceasta duce la reducerea dimensiunii fibrelor musculare și a masei musculare totale, precum și la o scădere moderată a forței. Pe termen lung, efectele sunt mai pronunțate, putând duce la revenirea dimensiunii fibrelor la nivelurile inițiale și la modificări ale tipurilor de fibre musculare. Performanța de forță și producția de forță scad semnificativ în perioadele îndelungate de întrerupere, mai ales la sportivii antrenați pentru forță. Dovezile privind permanența mio-nucleilor pe parcursul unor perioade de întrerupere de până la 16 săptămâni sugerează un posibil rol al acestora în facilitarea recâștigării masei musculare în timpul reantrenării, deși acest efect nu a fost confirmat clar la oameni.
Un caz relevant în sport îl reprezintă recuperarea după accidentări care necesită imobilizare. Unele studii indică menținerea mio-nucleilor în fibrele musculare după perioade de imobilizare, ceea ce ar putea facilita recâștigarea masei musculare și revenirea mai rapidă la competiție, însă acest lucru necesită confirmare. Oportunități suplimentare de cercetare includ analiza modului în care tipul, volumul și intensitatea exercițiilor influențează acumularea de mio-nuclei, cu scopul dezvoltării unor strategii de prevenție care să susțină recuperarea musculară după perioade lungi de întrerupere. De asemenea, rămâne de investigat dacă programele de exerciții pot fi adaptate pentru a induce adaptări de durată în grupele musculare vulnerabile la accidentări. Pe de altă parte, există indicii că accidentările ar putea fi asociate și cu o „memorie epigenetică negativă”, care ar putea contribui la pierderea masei musculare și la recuperarea funcțională deficitară după intervenții chirurgicale. Rolul mecanismelor epigenetice în recuperare și impactul accidentărilor repetate nu au fost încă pe deplin explorate. Cercetările viitoare care utilizează protocoale de antrenament, întrerupere și reantrenare ar putea clarifica aceste aspecte și ar putea include participanți de ambele sexe, având în vedere lipsa datelor în populațiile feminine.
4.2. Pierderea masei musculare asociată vârstei
Așa cum s-a menționat, îmbătrânirea este asociată cu o pierdere accelerată a masei și calității musculare, cunoscută sub denumirea de sarcopenie, care afectează în principal fibrele de tip II. Această atrofie a fost corelată cu o reducere a conținutului de celule satelit, fenomen care poate afecta într-o măsură mai mare fibrele de tip II, precum și cu o capacitate diminuată de recrutare a acestor celule după exerciții de rezistență. Studiile au arătat că numărul celulelor satelit se corelează cu dimensiunea fibrelor în mușchiul îmbătrânit, iar recrutarea deficitară poate contribui la o acumulare redusă de mio-nuclei. De exemplu, un studiu realizat de Karlsen și colaboratorii a raportat o reducere de aproximativ 50% a conținutului de celule satelit per fibră de tip II la persoane cu vârste între 83 și 94 de ani, împreună cu domenii mio-nucleare mai mici și o tendință spre un conținut mai scăzut de mio-nuclei comparativ cu adulții tineri. În mod notabil, un program de antrenament de rezistență de 12 săptămâni nu a reușit să inducă o hipertrofie semnificativă a fibrelor de tip II la aceste persoane, ceea ce a fost asociat cu un răspuns diminuat al celulelor satelit, subliniind importanța activității acestora în adaptarea musculară la vârste înaintate. Deși aceste rezultate nu sunt complet uniforme în toate studiile, diferențele metodologice și variațiile de vârstă pot explica aceste discrepanțe.
Mai multe analize transversale care au utilizat tehnici de imunocolorare pentru estimarea numărului de mio-nuclei, excluzând celulele satelit, au evidențiat un conținut menținut de mio-nuclei în fibrele de tip II la persoane mai în vârstă comparativ cu tineri, în timp ce alte studii au raportat în mod constant o scădere a acestuia la persoane peste 70 de ani. Acest lucru sugerează că pierderea de mio-nuclei poate caracteriza atrofia fibrelor de tip II în mușchii îmbătrâniți, fiind mai evidentă la indivizii foarte vârstnici. În concordanță, analizele longitudinale care au arătat pierderi de mio-nuclei după întreruperea antrenamentului au fost realizate la adulți mai în vârstă, în timp ce studiile care au raportat menținerea acestora au implicat indivizi tineri. Totuși, o meta-analiză recentă a concluzionat că numărul de mio-nuclei scade semnificativ după întreruperea antrenamentului, sub valorile inițiale, fără diferențe între tineri și vârstnici. Aceste concluzii nu sunt pe deplin aliniate cu alte dovezi care arată menținerea mio-nucleilor în condiții de inactivitate moderată, iar analiza detaliată a datelor indică unele limitări metodologice. De exemplu, anumite studii au avut o pondere disproporționat de mare în rezultatele finale, influențând concluziile. O reanaliză a datelor disponibile a arătat că numărul de mio-nuclei în fibrele de tip II nu pare să scadă sub nivelurile inițiale după întreruperea antrenamentului, dar nici nu este complet menținut la valorile maxime atinse anterior. Aceste rezultate sugerează mai degrabă un proces întârziat de eliminare a mio-nucleilor, comparativ cu alte componente celulare, decât o permanență nelimitată a acestora. Totuși, numărul redus de studii disponibile impune necesitatea unor cercetări suplimentare pentru a clarifica aceste aspecte și diferențele legate de vârstă. În concluzie, diferite studii indică o reducere a conținutului și activității celulelor satelit în fibrele de tip II la persoanele vârstnice, ceea ce poate duce la scăderea numărului de nuclei și la atrofie specifică acestor fibre. Dovezile limitate sugerează că eliminarea mio-nucleilor este întârziată, nu complet absentă. Mecanismele implicate în scăderea conținutului de mio-nuclei odată cu vârsta nu sunt pe deplin înțelese, însă s-a sugerat că instabilitatea genomică rezultată din acumularea de leziuni ADN ar putea afecta celulele postmitotice precum fibrele musculare.
Stimularea activității și proliferării celulelor satelit prin exerciții și strategii nutriționale specifice poate reprezenta o abordare logică pentru a facilita acumularea de mio-nuclei și pentru a reduce pierderea masei musculare asociată vârstei. În plus, dovezi emergente sugerează că celulele satelit pot contribui la menținerea și adaptarea musculară și prin mecanisme care nu implică fuziunea directă cu fibrele musculare, deși majoritatea datelor provin din studii preclinice. Aceste mecanisme pot include remodelarea matricei extracelulare prin secreția de factori specifici, eliberarea de vezicule extracelulare care conțin micro-ARN implicate în reglarea epigenetică, menținerea capilarizării și a joncțiunii neuromusculare. De asemenea, celulele satelit pot media interacțiuni între macrofage și celulele fibrogenice în timpul încărcării mecanice, evidențiind rolul lor complex în adaptarea musculară. În mod notabil, studii recente au arătat că adulții vârstnici activi fizic pe termen lung prezintă un număr mai mare de celule satelit asociate fibrelor de tip II comparativ cu cei sedentari. Acest lucru sugerează că menținerea unui rezervor de celule satelit prin activitate fizică pe termen lung poate avea beneficii importante pentru creșterea și menținerea masei musculare. Aceste roluri extinse ale celulelor satelit pot fi relevante și în contexte de inactivitate și întrerupere prelungită a antrenamentului.
4.3. Strategii nutriționale
Strategiile nutriționale utilizate de sportivi, care urmăresc stimularea constantă a sintezei proteinelor musculare și a hipertrofiei ulterioare în contextul exercițiilor regulate de rezistență, atunci când sunt menținute în timp, pot duce la o acumulare susținută de mio-nuclei prin stimularea răspunsului celulelor satelit. Așa cum s-a discutat în secțiunile anterioare, menținerea populațiilor de mio-nuclei și a activității transcripționale, posibil asociată cu modificări epigenetice și cu diverse beneficii provenite din rolurile independente de fuziune ale celulelor satelit, poate contribui la o refacere mai eficientă a masei musculare, aspect important în situații de întrerupere prelungită a antrenamentului, cum ar fi recuperarea după accidentări. De asemenea, creșterea activității și proliferării celulelor satelit poate fi benefică pentru persoanele în vârstă afectate de atrofie musculară, facilitând regenerarea și, potențial, creșterea masei musculare atunci când este combinată cu antrenamentul de rezistență.
Aportul de proteine și aminoacizi stimulează sinteza proteinelor musculare prin semnalizarea IGF-1–Akt–mTORC1. Totuși, nu este clar dacă efectele proteinelor și aminoacizilor asupra sintezei proteinelor în timpul hipertrofiei sunt parțial mediate de activarea și proliferarea celulelor satelit și de acumularea de mio-nuclei rezultată din fuziune. Unele studii au analizat răspunsul celulelor satelit la combinații de exerciții acute și suplimentare proteică. S-a observat o creștere a expresiei genelor care reglează ciclul celular miogenic și o creștere a conținutului de ADN muscular la 2–6 ore după exerciții de rezistență acute la bărbați tineri neantrenați, independent de consumul anterior de proteine, carbohidrați sau placebo. În schimb, un alt studiu a arătat că ingestia a 28 g de proteine din zer după exerciții intense excentrice a crescut conținutul de celule satelit, în special în fibrele de tip II, timp de până la 48 de ore, efect care nu a fost observat în cazul placebo. De asemenea, cercetări au arătat că adulții în vârstă nu au reușit să activeze celulele satelit după exerciții de rezistență, însă suplimentarea cu aminoacizi esențiali a determinat o tendință de creștere a activării și proliferării acestora, precum și a conținutului de mio-nuclei. Acest lucru sugerează că capacitatea proliferativă a celulelor satelit este redusă odată cu vârsta, dar poate fi parțial îmbunătățită prin nutriție adecvată. În schimb, restricția severă de proteine pe termen scurt nu a afectat semnificativ răspunsul celulelor satelit la exerciții la tineri sănătoși, deși există puține date pe această temă.
Alte studii au analizat efectele pe termen lung ale aportului proteic în combinație cu exercițiile. Unele rezultate au arătat creșteri mai mari ale numărului de celule satelit în grupurile care au consumat proteine comparativ cu placebo, însă fără modificări semnificative ale numărului de mio-nuclei. Alte cercetări au indicat creșteri ale celulelor satelit și ale dimensiunii fibrelor musculare în anumite condiții, în special în combinație cu exerciții concentrice. Totuși, unele studii nu au găsit beneficii suplimentare ale suplimentării proteice asupra masei musculare, forței sau acumulării de mio-nuclei comparativ cu antrenamentul de rezistență singur. În plus, la persoane vârstnice fragile, suplimentarea cu proteine a îmbunătățit hipertrofia fibrelor musculare fără a modifica numărul celulelor satelit sau al mio-nucleilor, sugerând că creșterea a avut loc prin extinderea domeniului mio-nuclear.
În ansamblu, rezultatele sunt neconcludente în ceea ce privește rolul direct al proteinelor și aminoacizilor în activarea celulelor satelit și acumularea de mio-nuclei. Aportul proteic de bază poate fi deja suficient pentru a susține adaptarea musculară, iar diferențele între studii pot fi influențate de factori precum vârsta, sexul sau metodele utilizate. Studiile preclinice sugerează însă că anumite combinații, cum ar fi exercițiile de rezistență și administrarea de leucină, pot crește numărul de mio-nuclei prin stimularea diferențierii celulelor satelit. De asemenea, metabolitul leucinei, HMB, a fost asociat cu creșterea proliferării celulelor satelit și cu refacerea mai rapidă a masei musculare după imobilizare.
Pe lângă proteine, există dovezi limitate că alte substanțe nutriționale pot influența acumularea de mio-nuclei. Creatina monohidrat, administrată în combinație cu antrenamente de rezistență, a fost asociată cu creșterea populației de celule satelit și a numărului de mio-nuclei. Mecanismele nu sunt pe deplin clare, dar s-a sugerat că creșterea presiunii osmotice în fibrele musculare ar putea stimula indirect proliferarea celulelor satelit. Polifenolii, utilizați frecvent în produse pentru recuperare, pot contribui la activarea și proliferarea acestor celule. De exemplu, resveratrolul a fost asociat cu creșterea dimensiunii fibrelor și a numărului total de nuclei în mușchi la persoane în vârstă care au urmat un program de antrenament. Alte studii pe animale au arătat efecte similare pentru extractul de ceai verde, curcumină și resveratrol în contextul recuperării după inactivitate musculară, deși rezultatele la oameni sunt variabile.
Polifenolii precum resveratrolul, curcumina și catechinele din ceai verde activează SIRT1, o enzimă implicată în proliferarea celulelor satelit și acumularea de mio-nuclei. Activarea SIRT1 stimulează expresia PGC-1α, implicată în biogeneza mitocondrială și adaptările la exercițiile de anduranță. De asemenea, restricția calorică activează SIRT1, ceea ce poate explica unele efecte aparent anabolice atunci când este combinată cu exercițiile fizice.
În final, alți nutrienți importanți, precum vitamina D, pot contribui la creșterea numărului de mio-nuclei și la reducerea dimensiunii domeniului mio-nuclear, ceea ce poate sprijini recuperarea musculară. Totuși, rezultatele sunt mixte atunci când se utilizează combinații de suplimente, unele studii neidentificând efecte semnificative asupra celulelor satelit sau mio-nucleilor. În concluzie, sunt necesare cercetări suplimentare pentru a înțelege mai bine rolul nutriției în dinamica celulelor satelit și în fiziologia mio-nucleilor, precum și implicațiile acestora pentru memoria musculară.
Nu este încă clar dacă mușchiul scheletic revine complet la o stare de bază „reală” după perioade de inactivitate sau întreruperea antrenamentului. Totuși, dovezile acumulate susțin existența unui efect de „memorie musculară” de durată, prin care mușchii care au fost anterior hipertrofiați prezintă o capacitate crescută de a se reface la reluarea antrenamentului. Aceste efecte pot fi determinate de diferite mecanisme, dintre care permanența mio-nucleilor și modularea epigenetică sunt cele mai bine susținute în prezent. În mod specific, permanența sau retenția pe termen lung a mio-nucleilor în perioade de inactivitate moderată poate susține activitatea transcripțională necesară pentru adaptările musculare în timpul reluării antrenamentului.
Acest lucru are implicații practice pentru sportivii care trec prin perioade prelungite de inactivitate, cum ar fi recuperarea după accidentări, deoarece poate accelera refacerea masei și funcției musculare. Cu toate acestea, dovezile sugerează că persoanele în vârstă pot avea o capacitate redusă de a recruta celule satelit ca răspuns la exercițiu și, posibil, o capacitate afectată de a menține conținutul de mio-nuclei în perioadele de inactivitate. Practicarea constantă a exercițiilor fizice, împreună cu strategii nutriționale utilizate de sportivi, a fost sugerată ca metodă de stimulare a răspunsului celulelor satelit și a fuziunii acestora în aceste persoane. Adaptarea acestor abordări pentru populația vârstnică, în special pentru a contracara atrofia preferențială a fibrelor de tip II, poate reprezenta o direcție promițătoare pentru menținerea masei musculare și a capacității de regenerare odată cu înaintarea în vârstă.
By. Bitanu-Alexandru Sebastian-Alin
Referinte:
· Damas F, Libardi CA, Ugrinowitsch C. The development of skeletal muscle hypertrophy through resistance training: the role of muscle damage and muscle protein synthesis. Eur J Appl Physiol. (2018) 118:485–500. doi: 10.1007/s00421-017-3792-9.
· Roberts MD, McCarthy JJ, Hornberger TA, Phillips SM, Mackey AL, Nader GA, et al. Mechanisms of mechanical overload-induced skeletal muscle hypertrophy: current understanding and future directions. Physiol Rev. (2023) 103:2679–757. doi: 10.1152/physrev.00039.2022.
· Roman W, Gomes ER. Nuclear positioning in skeletal muscle. Semin Cell Dev Biol. (2018) 82:51–6. doi: 10.1016/j.semcdb.2017.11.005.
· Landing BH, Dixon LG, Wells TR. Studies on isolated human skeletal muscle fibers, including a proposed pattern of nuclear distribution and a concept of nuclear territories. Hum Pathol. (1974) 5:441–61. doi: 10.1016/s0046-8177(74)80023-7.
· Hall ZW, Ralston E. Nuclear domains in muscle cells. Cell. (1989) 59:771–2. doi: 10.1016/0092-8674(89)90597-7.
· Bagley JR, Denes LT, McCarthy JJ, Wang ET, Murach KA. The myonuclear domain in adult skeletal muscle fibres: past, present and future. J Physiol. (2023) 601:723–41. doi: 10.1113/jp283658.
· Kirby TJ, McCarthy JJ, Peterson CA, Fry CS. Synergist ablation as a rodent model to study satellite cell dynamics in adult skeletal muscle. Methods Mol Biol. (2016) 1460:43–52. doi: 10.1007/978-1-4939-3810-0_4.
· Dungan CM, Murach KA, Frick KK, Jones SR, Crow SE, Englund DA, et al. Elevated myonuclear density during skeletal muscle hypertrophy in response to training is reversed during detraining. Am J Physiol Cell Physiol. (2019) 316:C649–54. doi: 10.1152/ajpcell.00050.2019.
· Lee H, Kim K, Kim B, Shin J, Rajan S, Wu J, et al. A cellular mechanism of muscle memory facilitates mitochondrial remodeling following resistance training. J Physiol. (2018) 596:4413–26. doi: 10.1113/JP275308.
· Sinha-Hikim I, Artaza J, Woodhouse L, Gonzalez-Cadavid N, Singh AB, Lee MI, et al. Testosterone-induced increase in muscle size in healthy young men is associated with muscle fiber hypertrophy. Am J Physiol Endocrinol Metab. (2002) 283:E154–64. doi: 10.1152/ajpendo.00502.2001.
· Barton-Davis ER, Shoturma DI, Sweeney HL. Contribution of satellite cells to IGF-I induced hypertrophy of skeletal muscle. Acta Physiol Scand. (1999) 167:301–5. doi: 10.1046/j.1365-201x.1999.00618.x.
· Welle S, Bhatt K, Pinkert CA, Tawil R, Thornton CA. Muscle growth after postdevelopmental myostatin gene knockout. Am J Physiol Endocrinol Metab. (2007) 292:E985–91. doi: 10.1152/ajpendo.00531.2006.
· Murach KA, Fry CS, Kirby TJ, Jackson JR, Lee JD, White SH, et al. Starring or supporting role? Satellite cells and skeletal muscle fiber size regulation. Physiology (Bethesda). (2018) 33:26–38. doi: 10.1152/physiol.00019.2017.
· Egner IM, Bruusgaard JC, Gundersen K. Satellite cell depletion prevents fiber hypertrophy in skeletal muscle. Development. (2016) 143:2898–906. doi: 10.1242/dev.134411.
· Murach KA, Englund DA, Chambers TL, Dungan CM, Porter HL, Wren JD, et al. A satellite cell-dependent epigenetic fingerprint in skeletal muscle identity genes after lifelong physical activity. FASEB J. (2025) 39:e70435. doi: 10.1096/fj.202500177R.
· Herman-Montemayor JR, Hikida RS, Staron RS. Early-phase satellite cell and myonuclear domain adaptations to slow-speed vs. traditional resistance training programs. J Strength Cond Res. (2015) 29:3105–14. doi: 10.1519/jsc.0000000000000925.
· Liu J-X, Höglund A-S, Karlsson P, Lindblad J, Qaisar R, Aare S, et al. Myonuclear domain size and myosin isoform expression in muscle fibres from mammals representing a 100 000-fold difference in body size. Exp Physiol. (2009) 94:117–29. doi: 10.1113/expphysiol.2008.043877.
· Conceição MS, Vechin FC, Lixandrão M, Damas F, Libardi CA, Tricoli V, et al. Muscle fiber hypertrophy and myonuclei addition: a systematic review and meta-analysis. Med Sci Sports Exerc. (2018) 50:1385–93. doi: 10.1249/mss.0000000000001593.
· Egner IM, Bruusgaard JC, Eftestøl E, Gundersen K. A cellular memory mechanism aids overload hypertrophy in muscle long after an episodic exposure to anabolic steroids. J Physiol. (2013) 591:6221–30. doi: 10.1113/jphysiol.2013.264457.
· Eftestøl E, Ochi E, Juvkam IS, Hansson KA, Gundersen K. A juvenile climbing exercise establishes a muscle memory boosting the effects of exercise in adult rats. Acta Physiol (Oxf). (2022) 236:e13879. doi: 10.1111/apha.13879.
· Cumming KT, Reitzner SM, Hanslien M, Skilnand K, Seynnes OR, Horwath O, et al. Muscle memory in humans: evidence for myonuclear permanence and long-term transcriptional regulation after strength training. J Physiol. (2024) 602:4171–93. doi: 10.1113/jp285675.
· Horwath O, Cumming KT, Eftestøl E, Ekblom B, Ackermann P, Raastad T, et al. No detectable loss of myonuclei from human muscle fibers after 6 weeks of immobilization following an Achilles tendon rupture. Am J Physiol Cell Physiol. (2025) 328:C20–6. doi: 10.1152/ajpcell.00692.2024.
· Traversa C. Skeletal muscle memory: an update from the antidoping perspective. Drug Test Anal. (2024) 17:1063–70. doi: 10.1002/dta.3804.
· Nielsen JL, Rasmussen JJ, Frandsen MN, Fredberg J, Brandt-Jacobsen NH, Aagaard P, et al. Higher myonuclei density in muscle fibers persists among former users of anabolic androgenic steroids. J Clin Endocrinol Metab. (2023) 109:e266–73. doi: 10.1210/clinem/dgad432.
· Farup J, Rahbek SK, Riis S, Vendelbo MH, Paoli F, Vissing K. Influence of exercise contraction mode and protein supplementation on human skeletal muscle satellite cell content and muscle fiber growth. J Appl Physiol (1985). (2014) 117:898–909. doi: 10.1152/japplphysiol.00261.2014.
· Olsen S, Aagaard P, Kadi F, Tufekovic G, Verney J, Olesen JL, et al. Creatine supplementation augments the increase in satellite cell and myonuclei number in human skeletal muscle induced by strength training. J Physiol. (2006) 573:525–34. doi: 10.1113/jphysiol.2006.107359.
· Cramer AAW, Prasad V, Eftestøl E, Song T, Hansson KA, Dugdale HF, et al. Nuclear numbers in syncytial muscle fibers promote size but limit the development of larger myonuclear domains. Nat Commun. (2020) 11:6287. doi: 10.1038/s41467-020-20058-7.
· Wen Y, Alimov AP, McCarthy JJ. Ribosome biogenesis is necessary for skeletal muscle hypertrophy. Exerc Sport Sci Rev. (2016) 44:110–5. doi: 10.1249/jes.0000000000000082.
· Goodman CA. Role of mTORC1 in mechanically induced increases in translation and skeletal muscle mass. J Appl Physiol. (2019) 127:581–90. doi: 10.1152/japplphysiol.01011.2018.
· Goul C, Peruzzo R, Zoncu R. The molecular basis of nutrient sensing and signalling by mTORC1 in metabolism regulation and disease. Nat Rev Mol Cell Biol. (2023) 24:857–75. doi: 10.1038/s41580-023-00641-8.
· Wackerhage H, Schoenfeld BJ, Hamilton DL, Lehti M, Hulmi JJ. Stimuli and sensors that initiate skeletal muscle hypertrophy following resistance exercise. J Appl Physiol (1985). (2019) 126:30–43. doi: 10.1152/japplphysiol.00685.2018.
· Wolfson RL, Chantranupong L, Saxton RA, Shen K, Scaria SM, Cantor JR, et al. Sestrin2 is a leucine sensor for the mTORC1 pathway. Science. (2016) 351:43–8. doi: 10.1126/science.aab2674.
· Saxton RA, Chantranupong L, Knockenhauer KE, Schwartz TU, Sabatini DM. Mechanism of arginine sensing by CASTOR1 upstream of mTORC1. Nature. (2016) 536:229–33. doi: 10.1038/nature19079.
· Takahara T, Amemiya Y, Sugiyama R, Maki M, Shibata H. Amino acid-dependent control of mTORC1 signaling: a variety of regulatory modes. J Biomed Sci. (2020) 27:87. doi: 10.1186/s12929-020-00679-2.
· Jaiswal N, Gavin M, Loro E, Sostre-Colón J, Roberson PA, Uehara K, et al. Akt controls protein synthesis and oxidative metabolism via combined mTORC1 and FoxO1 signalling to govern muscle physiology. J Cachexia Sarcopenia Muscle. (2022) 13:495–514. doi: 10.1002/jcsm.12846.
· Rodriguez J, Vernus B, Chelh I, Cassar-Malek I, Gabillard JC, Hadj Sassi A, et al. Myostatin and the skeletal muscle atrophy and hypertrophy signaling pathways. Cell Mol Life Sci. (2014) 71:4361–71. doi: 10.1007/s00018-014-1689-x.
· Sartori R, Milan G, Patron M, Mammucari C, Blaauw B, Abraham R, et al. Smad2 and 3 transcription factors control muscle mass in adulthood. Am J Physiol Cell Physiol. (2009) 296:C1248–57. doi: 10.1152/ajpcell.00104.2009.
· Lee SJ, McPherron AC. Regulation of myostatin activity and muscle growth. Proc Natl Acad Sci USA. (2001) 98:9306–11. doi: 10.1073/pnas.151270098.
· Winbanks CE, Chen JL, Qian H, Liu Y, Bernardo BC, Beyer C, et al. The bone morphogenetic protein axis is a positive regulator of skeletal muscle mass. J Cell Biol. (2013) 203:345–57. doi: 10.1083/jcb.201211134.
· Rizk J, Sahu R, Duteil D. An overview on androgen-mediated actions in skeletal muscle and adipose tissue. Steroids. (2023) 199:109306. doi: 10.1016/j.steroids.2023.109306.
· Thomas P. Membrane androgen receptors unrelated to nuclear steroid receptors. Endocrinology. (2019) 160:772–81. doi: 10.1210/en.2018-00987.
· Zeng F, Zhao H, Liao J. Androgen interacts with exercise through the mTOR pathway to induce skeletal muscle hypertrophy. Biol Sport. (2017) 34:313–21. doi: 10.5114/biolsport.2017.69818.
· White JP, Gao S, Puppa MJ, Sato S, Welle SL, Carson JA. Testosterone regulation of Akt/mTORC1/Foxo3a signaling in skeletal muscle. Mol Cell Endocrinol. (2013) 365:174–86. doi: 10.1016/j.mce.2012.10.019.
· Gonçalves DA, Silveira WA, Manfredi LH, Graça FA, Armani A, Bertaggia E, et al. Insulin/IGF1 signalling mediates the effects of β2-adrenergic agonist on muscle proteostasis and growth. J Cachexia Sarcopenia Muscle. (2019) 10:455–75. doi: 10.1002/jcsm.12395.
· You JS, Lincoln HC, Kim CR, Frey JW, Goodman CA, Zhong XP, et al. The role of diacylglycerol kinase ζ and phosphatidic acid in the mechanical activation of mTOR signaling and skeletal muscle hypertrophy. J Biol Chem. (2014) 289:1551–63. doi: 10.1074/jbc.M113.531392.
· Lee FY, Zhen YY, Yuen CM, Fan R, Chen YT, Sheu JJ, et al. The mTOR-FAK mechanotransduction signaling axis for focal adhesion maturation and cell proliferation. Am J Transl Res. (2017) 9:1603–17.
· Spangenburg EE, McBride TA. Inhibition of stretch-activated channels during eccentric muscle contraction attenuates p70S6K activation. J Appl Physiol. (2006) 100:129–35. doi: 10.1152/japplphysiol.00619.2005.
· Figueiredo VC, Caldow MK, Massie V, Markworth JF, Cameron-Smith D, Blazevich AJ. Ribosome biogenesis adaptation in resistance training-induced human skeletal muscle hypertrophy. Am J Physiol Endocrinol Metab. (2015) 309:E72–83. doi: 10.1152/ajpendo.00050.2015.
· Nader GA, McLoughlin TJ, Esser KA. mTOR function in skeletal muscle hypertrophy: increased ribosomal RNA via cell cycle regulators. Am J Physiol Cell Physiol. (2005) 289:C1457–65. doi: 10.1152/ajpcell.00165.2005.
IntroducereCompoziția corporală și nivelurile de hidratare sunt esențiale pentru performanța sportivă și sănătate în culturism,…
A fost realizat un studiu clinic randomizat pentru a examina dacă oțetul de mere (ACV)…
Dietele din culturism pun, în general, accent pe un aport ridicat de proteine și limitează…
Pe lângă proteine, există o varietate de alte suplimente pe care le poți folosi pentru…
1. IntroducereSportivii sunt adesea percepuți ca exemple ale unui stil de viață sănătos, caracterizat prin…
Antrenamentul de rezistență este o modalitate structurată de exercițiu care utilizează încărcături externe pentru a…