Infiltração de células mielóides no músculo esquelético após descarga combinada de membros posteriores e exposição à radiação em camundongos

npj Microgravity volume 9, Número do artigo: 40 (2023) Citar este artigo

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O músculo esquelético e o sistema imunológico são fortemente afetados pelo ambiente espacial. O crosstalk entre esses órgãos, embora estabelecido, não é totalmente compreendido. Este estudo determinou a natureza das alterações das células imunes no músculo esquelético murino após a descarga (membro posterior) combinada com uma sessão aguda de irradiação (HLUR). Nossos achados mostram que 14 dias de HLUR induz um aumento significativo da infiltração de células imunes mieloides no músculo esquelético.

O voo espacial apresenta múltiplos desafios para o organismo, que deve tentar se adaptar aos estressores ambientais, principalmente microgravidade e radiação ionizante1. A radiação durante missões em órbita baixa da Terra (por exemplo, na Estação Espacial Internacional) afeta a saúde dos astronautas2, e esses efeitos se tornarão ainda maiores e mais perigosos durante missões no espaço profundo devido à natureza e dose de radiação3,4. Dois dos órgãos mais afetados durante as viagens espaciais são o músculo esquelético e o sistema imunológico5,6. Como exemplo, o músculo esquelético de camundongos submetidos à microgravidade e radiação por meio de descarga dos membros posteriores (HLU; um análogo animal de voo espacial validado7) exibe uma rápida perda de massa muscular e mostra desregulação de reguladores moleculares críticos do crescimento e metabolismo muscular8. Curiosamente, há evidências crescentes de fortes associações entre crescimento, metabolismo e inflamação no músculo esquelético9,10. Segue-se que alterações no sistema imunológico devido a estressores espaciais podem, por sua vez, modificar as bases moleculares dentro do músculo, potencialmente exacerbando os efeitos deletérios da microgravidade e da radiação neste órgão. No entanto, os mecanismos que explicam o crosstalk entre o músculo esquelético e o sistema imunológico em condições espaciais estão longe de serem compreendidos. Durante os processos musculares regenerativos sob condições normais de gravidade e radiação ionizante, tal interferência parece ser mediada pela infiltração de células imunes mielóides e linfóides no músculo11,12,13. Não se sabe, entretanto, se o ambiente espacial desencadeia alguma resposta nas populações de células imunes mielóides e/ou linfóides presentes no músculo esquelético.

Tendo em vista a falta de informações sobre as consequências do voo espacial na interação e integridade do sistema imunológico-músculo esquelético, projetamos um estudo para investigar possíveis alterações nas células imunes que ocorrem no músculo esquelético após um período de exposição à radiação e descarga (HLUR). Em ratos. Concentramos nossos esforços em determinar a natureza das alterações das células imunes no músculo esquelético a partir de uma perspectiva de expressão gênica, para então confirmar nossos achados usando uma abordagem imuno-histoquímica. A partir do exposto, levantamos a hipótese de que o HLUR induziria uma infiltração de células mielóides e linfóides no músculo esquelético.

Após 14 dias de descarga dos membros posteriores e uma sessão aguda de radiação (dia 7), foi encontrada uma diminuição significativa no peso total úmido de M. sóleo, mas não no peso de M. gastrocnemius. (Fig. 1a, b). A redução do peso do M. sóleus co-ocorreu com o aumento da expressão gênica da miostatina, um conhecido inibidor da massa muscular9, que não foi encontrado no M. gastrocnemius (Fig. 1c, d). A miostatina induz a atrofia muscular pela regulação positiva de genes relacionados à atrofia e pela inibição da via de sinalização Akt/mTOR9. Recentemente, descobriu-se que a via de sinalização Akt/mTOR estava desregulada após descarga e irradiação8. Além disso, foi sugerido que a mesma via é regulada negativamente após níveis aumentados de citocinas inibitórias, como TNF-α9, indicando uma potencial comunicação cruzada músculo-esquelético imune sob condições estimulantes de atrofia.

peso a, b e níveis MSTN de M. soleus. peso c, d e níveis MSTN de M. gastrocnemius. Grupo de descarregamento e radiação dos membros posteriores HLUR, grupo de controle CTRL. *Significativamente diferente do grupo CTRL (testes t não pareados; p < 0,05). As barras de erro representam o desvio padrão.