Efecto de la hipoxia hipobárica intermitente y el frío en la recuperación de lesiones del músculo esquelético

Resumen

Los trastornos músculo-esqueléticos son una de las principales causas de necesidad de rehabilitación en el mundo. En el ámbito deportivo, las lesiones del sistema musculo- esquelético representan entre el 10-55% del total de las lesiones. Debido a su alta incidencia e impacto sobre la salud, el proceso de regeneración muscular ha sido ampliamente estudiado y caracterizado, pero todavía se continúa en la búsqueda de estrategias terapéuticas que puedan acelerar el proceso de regeneración muscular y mejorar el tejido muscular post-lesión. Gracias a su alta plasticidad el músculo esquelético se adapta y responde ante diferentes estímulos con la finalidad de mantener la homeostasis y mejorar su funcionalidad. La hipoxia hipobárica intermitente (HHI) ha demostrado que puede mejorar el transporte, liberación y uso del oxígeno a nivel muscular, pero su coexistencia con el frío en la biosfera abre las puertas a considerar el uso combinado del frío y la hipoxia como herramienta para lograr beneficiosas adaptaciones fisiológicas y musculares. Por todo ello, en la presente tesis se estudian los efectos de la exposición a la HHI y al frío, de forma independiente y combinada, en la fisiología de los animales y sobre los procesos de regeneración muscular. Se utilizaron machos-adultos de ratas Sprague-Dawley como modelo experimental. Los animales fueron quirúrgicamente lesionados en su músculo gastrocnemio y aleatoriamente divididos en diferentes grupos: 1) Grupo CTRL: animales con recuperación pasiva; 2) Grupo COLD: animales expuestos a frío intermitente (4°C); 3) Grupo HYPO: animales expuestos a HHI (altitud simulada 4500 m); 4) Grupo COHY: animales expuestos a frío e hipoxia intermitente simultáneamente (4500 m + 4°C). Las ratas fueron sometidas a las diferentes intervenciones durante 4 horas por día a lo largo de 9 o 21 días. Además, se incluyeron 2 grupos adicionales, uno con la finalidad de corroborar la simetría morfo-funcional entre el gastrocnemio derecho e izquierdo y el otro, para validar el método de lesión. Los resultados mostraron la existencia de una simetría tanto morfológica (área transversal de las fibras y proporción de fibras) como funcional (fuerza y resistencia a la fatiga) entre el gastrocnemio derecho e izquierdo de las ratas. El método de lesión utilizado demostró ser útil, produciendo alteraciones tanto en la arquitectura del tejido como en su capacidad funcional. El uso de exposiciones intermitentes garantizó un crecimiento normal y el incremento de la masa muscular de los animales induciendo, además, respuestas de aclimatación como incrementos del tejido adiposo marrón en los grupos expuestos al frío (COLD y COHY) e incrementos en el transporte de oxígeno en sangre en los animales sometidos a HHI (HYPO y COHY). A nivel muscular, el grupo COLD exhibió mejoras en la capilaridad muscular mediante incrementos de VEGF y del número de capilares, mientras que los grupos HYPO y COHY mejoraron la irrigación de las fibras gracias a la reducción del tamaño de las fibras, pero sin detectarse un proceso angiogénico. Los animales de los grupos COHY y COLD presentaron una acelerada regeneración muscular, observada a nivel histológico a los 9 días (reducción del porcentaje de fibras positivas en dMHC y con núcleos centrales) y a nivel funcional a los 21 días. El grupo HYPO mostró una completa recuperación de la lesión muscular (a nivel histológico y funcional) en 9 días. Además la HHI demostró ser un interesante anti- fibrótico reduciendo la deposición de colágeno I en el lugar de la lesión. El incremento en el cociente pSer473Akt/Akt total observado tras 9 días de tratamiento en los grupos COLD, HYPO y COHY, junto con el incremento en el cociente pThr172AMPKα/ AMPKα total observado en el músculo gastrocnemio del grupo HYPO, proporcionan indicios de los posibles mecanismos responsables de la mejora de la regeneración muscular observada.