Daños estructurales en el sistema contráctil y en las membranas celulares.
Alteración de la homeostasis del calcio.
Acumulación en el músculo de productos de la actividad macrófaga.
Incremento de la actividad macrófaga.
Casi todas las teorías actuales reconocen que la acción excéntrica es un factor iniciador de esta inflamación muscular y que está asociada con microlesiones musculares las cuales incluyen daño a: el sarcolema, los túbulos T, miofibrillas, proteínas del citoesqueleto y el retículo sarcoplásmatico. Posteriormente se producen alteraciones del acoplamiento excitación-contracción y la estimulación de vías de degradación sensibles al calcio. La respuesta inflamatoria inducida por el ejercicio está caracterizada por la infiltración de leucocitos y la producción de citoquinas pro-inflamatorias (Peake, Nosaka and Suzuki, 2005; Marqueste y col. 2004; Hilbert, Sforzo y Swensen, 2003; Wilmore y Costill, 2001).
De forma general se plantea que la actividad física intensa como ejercicios de resistencia con fuerte componente excéntrico, provoca microlesiones en el músculo esquelético. El organismo percibe el trauma y se inicia la reparación con la inducción de una respuesta de fase aguda típica.
Aoi y col. 2004, plantearon que las citoquinas son los mediadores que regulan este proceso y han sido bien caracterizadas. Entre los genes activados con casi cualquier agresión al organismo están los de las citoquinas interleuquina-1 y el factor de necrosis tumoral, con el estímulo de las microlesiones en los músculos los macrófagos residentes comienzan a producir estos mediadores. Estas citoquinas incrementan la proteólisis y actúan como quimiotácticos para el flujo de macrófagos de la circulación. Los macrófagos comienzan la fagocitosis y continúan secretando (IL)-1ÃY y TNF hasta cinco días después del daño muscular. Además, se produce la rápida invasión del tejido muscular por los neutrófilos (Peake y col. 2005; Peake, Nosaka and Suzuki, 2005; Marqueste y col. 2004; Malm y col. 2000). Las observaciones morfológicas indican que los neutrófilos pueden ser fagocíticos, pero ellos también pueden liberar proteasas que contribuyen a la degradación de restos celulares producidos por el daño muscular. Además, como parte de la activación de neutrófilos también pueden liberarse moléculas citolíticas y citotóxicas que pueden dañar el músculo y otros tejidos sanos (Ascensão y col. 2007; Nikolaidis y col. 2008; Paulsen y col. 2005; Aoi y col. 2004).
La IMAR los neutrófilos y el daño muscular
Los neutrófilos representan del 50 al 60 por ciento de todos los leucocitos circulantes, estas células son parte del sistema inmune, además juegan un papel de defensa importante en el organismo y están involucrados en la fisiopatología de varios procesos inflamatorios. Esta participación en la inflamación involucra un incremento de peroxidación en los tejidos como resultado de la fagocitosis incompleta. Uno de los cambios más pronunciados del ejercicio físico sobre el sistema inmune es el incremento de neutrófilos, el cual está relacionado con el incremento de interleuquina 6 (IL-6) y el factor estimulante de colonias de granulocitos (FECG) (Paulsen y col. 2005; Yamada y col. 2002).
El paso de los neutrófilos hacia los tejidos (diapédesis) es un proceso muy regulado que incluye los siguientes eventos celulares (Choyillas, 2000):
Marginación. Los neutrófilos en la circulación se dirigen hacia la periferia.
Rodamiento. Se sitúan sobre el endotelio vascular.
Adhesión. Se adhieren al endotelio vascular.
Transmigración. Los neutrófilos abandonen la circulación pasando a través del endotelio vascular.
Quimiotaxis. Movimiento de los neutrófilos hacia las zonas de lesión.
La diapédesis puede ocurrir de forma rápida en el músculo durante el ejercicio físico. Cuando se produce perturbación de los miocitos en alguna medida se genera un mecanismo de transducción de señales donde participan citoquinas y moléculas de adhesión celular que estimulan la diapédesis. La producción de IL.1 y de FNTa estimulan la formación de selectinas que participan en el proceso de marginación de neutrófilos (Butterfield, Best, and Merrick, 2006). Las integrinas también están involucradas en el proceso de diapédesis de los neutrófilos (Pizza y col. 2005).
Según la teoría del segundo daño los neutrófilos que invaden el músculo como consecuencia del daño primario provocan un daño adicional (Toumi, F"guyer y Best, 2006; Pizza, 2005; Merrick, 2002).
Las especies reactivas del oxígeno producidas por los neutrófilos activados pueden producir daño muscular. El anión radical superóxido producido es transformado en peróxido de hidrógeno por la superóxido dismutasa y este puede formar radical hidroxilo. Además, el peróxido de hidrógeno puede ser captado por la mieloperoxidasa que pasa al espacio intercelular del tejido muscular al degranularse los neutrófilos y formarse hipocloruro que también puede producir daño (Butterfield, Best, y Merrick, 2006; Toumi, F"guyer y Best, 2006; Tidball, 2005). Además, las proteasas y otras enzimas que pasan al músculo como consecuencia de la degranulación de los neutrófilos contribuyen al daño (Fig. 1).
Figura 1. El ejercicio físico extenuante y el componente excéntrico de la acción muscular provocan microlesiones y alteración de la homeostasis del calcio (1). Se activan los macrófagos residentes en músculo y liberan interleuquina-1 (IL-1) y factor de necrosis tumoral alfa (FNTa ) (2). La IL-1 y el FNTa estimulan la permeabilidad vascular y la producción de selectinas (Sl) (3). La permeabilidad vascular y las selectinas estimulan los eventos celulares que conducen al neutrófilo hacia el músculo y la IL-1 y el FNTa estimulan la migración hacia la zona de lesión (quimiotaxis) (4). En la zona de lesión los neutrófilos se activan liberando: especies reactivas del oxígeno (ERO), peroxinitrito (Pn), enzimas lisosomales (EL) e ion hipocloruro. Estos mediadores químicos pueden provocar el segundo daño (6).
La medida en la cual los neutrófilos producen daño muscular está determinada en parte por la forma en que se ha usado el músculo, la intensidad de la invasión del músculo por neutrófilos, el uso agudo del músculo en el momento del daño y el estado de activación de los neutrófilos que invaden el músculo (Tidball, 2005; Pizza, 2005).
El papel de los neutrófilos en el daño muscular que se produce con la reperfusión después de la isquemia ha sido ampliamente estudiado .La mayoría del daño mediado por células durante la reperfusión del músculo ocurre en las primeras horas de reperfusión y la disminución de neutrófilos antes de la isquemia reperfusión puede disminuir el daño histológico en un 40 % (Merchant, Gurule y Larson, 2003). De igual forma la activación del músculo durante un flujo de sangre reducido el cual produce claudicación de la contracción aparentemente causa daño mediado por neutrófilos (Judge y Dodd, 2004). En ambos modelos hay liberación de proteínas citosólicas del músculo, lo cual hace suponer que la membrana de la fibra muscular es una de las dianas del daño por neutrófilos (Tidball, 2005). La rotura del sarcolema ha sido considerado el evento inicial del daño muscular, lo cual se fundamenta en la rotura de la membrana debido a fuerzas trasmitidas durante el ejercicio excéntrico (Frenette y col. 2002). Se propone que la rotura del sarcolema es el factor desencadenante y los neutrófilos llegan al área afectada para eliminar el tejido dañado mediante la fagocitosis. Además, hay evidencias que el daño secundario es producido por neutrófilos provenientes de una segunda etapa de neutrofilia a las 24 horas de terminado el ejercicio, los cuales se producen en respuesta a niveles elevados de catecolaminas y poseen una actividad oxidativa mayor (Quindry y col. 2003).
Se ha utilizado el músculo distrófico como modelo para estudiar la rotura de membrana posterior al ejercicio excéntrico (Yeung y Allen, 2004). El sarcolema de las fibras distróficas es frágil y se rompe con un ligero estrés mecánico. El bloqueo de los canales de calcio antes de que el músculo distrófico sea estirado hace que el nivel de rotura de membrana no difiera del que se produce en el músculo sano con la misma magnitud de estiramiento. Resultados idénticos se han obtenido en músculo sano en modelos animales (Willems y Stauber. 2005). En un trabajo reciente con un modelo de daño por ejercicio excéntrico en ratas, se demostró que se produce alteración de la homeostasis del calcio y un incremento de la degradación de las proteínas del citoesqueleto y el bloqueo de los canales de calcio atenuó la degradación de estas proteínas (Nemirovskaia y col. 2008). Estas evidencias hacen suponer que la alteración de la homeostasis del calcio juega el papel primario y no los factores mecánicos. La activación de canales de calcio sensibles al estiramiento del músculo provocan un incremento intracelular de calcio que constituye la señal para la liberación de citoquinas pro-inflamatorias (Butterfield, Best, y Merrick, 2006).
Schneider y Tiidus (2007), en un análisis de la bibliografía acerca del papel de los neutrófilos en el daño muscular determinaron que en el 85 % de los estudios en animales y el 55 % de los estudios en humanos se comprobó la infiltración del músculo por neutrófilos.
Conclusiones
La IMAR forma parte del proceso de adaptación al ejercicio físico y hay evidencias de que está relacionada con la hipertrofia muscular. Sin embargo, constituye tun factor de riesgo de daño muscular.
Los estudios realizados tanto en modelos animales como en humanos muestran que los neutrófilos juegan un papel importante en la IMAR y la producción de daño muscular.
La atenuación de la IMAR con tratamientos que limiten la invasión del músculo por los neutrófilos o que regulen la actividad de estos leucocitos en el tejido muscular, es importante para reducir el riesgo de daño muscular en la práctica deportiva.
Bibliografía
1. Aoi, W. y col. (2004) Oxidative stress and delayed-onset muscle damage after exercise. Free Radical Biology and Medicine. (San Diego). 15; 37(4):480-7.
2. Armstrong, RB. (1984). Mechanisms of exercise-induced delayed-onset muscular soreness: A brief review. Medicine and Science in Sports and Exercise. (Baltimore). 16: 529-538.
3. Ascenṣo, A. y col. (2007). Biochemical impact of a soccer match Рanalysis of oxidative stress and muscle damage markers throughout recovery. Clinical Biochemistry. (Toronto). 41(10-11):841-51.
4. Butterfield, TA., Best, TM., Merrick, MA. (2006).The Dual Roles of Neutrophils and Macrophages in Inflammation: A Critical Balance Between Tissue Damage and Repair. Journal of Athletic Training. (United States). 41(4): 457–465.
5. Cheung, K.; Hume, P., Maxwell, L. (2003). Delayed-onset muscle soroness: treatment strategies and performance factors. Sports Medicine. (New Zeeland). 33(2): 145-164.
6. Choyillas, T. (2000). Inflamación aguda y crónica. En: Patología Estructural y Funcional, Nueva York, Editorial Mc GRAWN – Hill INTERAMAERICANA págs., 412-437.
7. Frenette, J. (2002). Muscle impairment occurs rapidly and precedes inflammatory cell accumulation after mechanical loading. American Journal of Physiology – Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. (United State) 282: 351–R357.
8. Hilbert J.E., Sforzo, G.A. y Swensen, T. (2003). The effects of massage on delayed onset muscle sororness. British. Journal of Sports Medicine. (United Kingdom) 37:72-75.
9. Judge, AR., Dodd, SL. (2004).Xanthine oxidase and activated neutrophils cause oxidative damage to skeletal muscle after contractile claudication. American Journal of Physiology and Heart Circulatory Physiology. (United States).286: H252–H256.
10. Malm, C. y col. (2000). Immunological changes in human skeletal muscle and blood after eccentric exercise and multiple biopsies. Physiology.( United States). 529(Pt 1): 243–262.
11. Marqueste T. y col. (2004). Eccentric exercise alters muscle sensory motor control through the release of inflammatory mediators. Brain Reseasch. (United States) 1023(2):222-30.
12. Menshikov, VV., Volkov, NI. (1990). Bioquímica. Moscú: editorial Mir.
13. Merchant, SH., Gurule, DM., Larson, RS. (2003). Amelioration of ischemia-reperfusion injury with cyclic peptide blockade of ICAM-1. American Journal of Physiology and Heart Circulatory Physiology. (United States). 284: H1260–H1268.
14. Merrick, MA. (2002). Secondary Injury After Musculoskeletal Trauma: A Review and Update. Journal of Athletic Training. (United States). 37(2): 209–217.
15. Miñarro, P.A. (2000). "Prevalencia de mitos o creencias erróneas acerca de conceptos relacionados con la medicina de la Educación Física. Análisis conceptual." Revista digital-Educación Física y Deportes 2000, Año 5, n. 19 Disponible en www.efdeportes.com. Consultado el 12 de marzo de 2005.
16. Nemirovskaia, TL. y col. (2008). Cytoskeletal proteins and heat shock proteins 27 under eccentric exercise of rats: effects of calcium L-type channel blockade]. Ross Fiziol Zh Im I M Sechenova. (Russia). 94(3):293-30.
17. Nikolaidis MG. y col. (2008). The Effect of Muscle-Damaging Exercise on Blood and Skeletal Muscle Oxidative Stress: Magnitude and Time-Course Considerations. Sport Medicine. (Neww Zeeland) 38(7):579-606.
18. Paulsen G. y col. (2005). Delayed leukocytosis and cytokine response to high-force eccentric exercise. Medicine amd Science in Sports and Exercise. (Baltimore). 37(11):1877-83.
19. Peake J, Nosaka K, Suzuki K. (2005). Characterization of inflammatory responses to eccentric exercise in humans. Exercise Immunology Review. (United States).11:64-85.
20. Peake JM. (2005). Exercise-induced muscle damage, plasma cytokines, and markers of neutrophil activation. Medicine amd Science in Sports and Exercise. (Baltimore). 37(5):737-45.http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/utils/fref.fcgi?PrId=3159&itool=AbstractPlus-def&uid=15870626&db=pubmed&url=http://meta.wkhealth.com/pt/pt-core/template-journal/lwwgateway/media/landingpage.htm?issn=0195-9131&volume=37&issue=5&spage=737
21. Pizza F, Peterson JM, Baas JH, Koh TJ. (2005). Neutrophils contribute to muscle injury and impair its resolution after lengthening contractions in mice. Journal of Physiology. (London). 562(Pt 3):899-913. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/utils/fref.fcgi?PrId=3051&itool=AbstractPlus-def&uid=15550464&db=pubmed&url=http://www.jphysiol.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=15550464
22. Pizza F. (2005).,Interplay between neutrophils and skeletal muscle after exercise. What"s going on?. Physiology News 2005, N. 61 Disponible en: www.physoc.org. Consultado el 26 de abril de 2006.
23. Quindry JC, y col. (2003). The effects of acute exercise on neutrophils and plasma oxidative stress. Medicine amd Science in Sports and Exercise. (Baltimore). 35:1139–1145.
24. Schneider BS, Tiidus PM. (2007). Neutrophil infiltration in exercise-injured skeletal muscle: how do we resolve the controversy? Sports Medicene. (New Zeeland). 37(10):837-56.
25. Tidball J G. (2005). Inflammatory processes in muscle injury and repair. American Journal of Physiology – Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. (United States). 288: 345-353.
26. Toumi, H., F"guyer, S., Best TM. (2006). The role of neutrophils in injury and repair following muscle stretch. Journal Compilation. (Ireland). 208: 459–470.
27. Willems, ME., Staube,r WT. (2005). Streptomycin and EDTA decrease the number of desmin-negative fibers following stretch injury. Muscle Nerve. 32:310–315.
28. Wilmore, JH., Costill, DL. (2001). Fisiología del esfuerzo y el deporte. 4ed. Barcelona, Editorial Paidotribo.
29. Yamada, M. y col. (2002). Raised plasma G-CSF and IL-6 after exercise may play a role inneutrophil mobilization into the circulation. Journal of Applied Physiology. (Bethesda). 92:1789–1794.
30. Yeung EW, Allen DG. (2004). Stretch-activated channels in stretch-induced muscle damage: role in muscular dystrophy. Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology. (Oxfo).
Autor:
MsC. Fernando Fernández Urquiza
Dra. C. Magali Torres Fuentes
Facultad de Cultura Física de Matanzas. Cuba.
Departamento de Ciencias Aplicadas.
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