La capacidad del músculo esquelético para regenerarse tras cualquier insulto a su integridad depende fundamentalmente de una población especializada de células precursoras miogénicas, conocidas como células satélite (SC), llamadas así por su posición satélite a lo largo de la miofibra. Se localizan bajo la lámina de las fibras musculares, unidas a las fibras muscularesmultinucleadas 1,2,3. Los SC se caracterizan por la expresión de la proteína caja emparejada Pax7, que se conserva en múltiples especies, incluyendo humanos, ratones, monos y cerdos. Pax7, que fue identificado como el primer marcador detectable de los SCs tanto en estado de reposo como activado, es esencial para el desarrollo y la supervivencia de losSCs 4. En condiciones normales, los SC se mantienen en estado de reposo (fase G0 del ciclo celular), caracterizado por una baja actividad metabólica y inactivostranscripcionalmente 5,6. Tras una lesión muscular o estrés mecánico, se activan, reanudan el ciclo celular, se expanden en número y se diferencian para contribuir a nuevas miofibras o reparar las dañadas 7,8,9. Durante este proceso, un subconjunto de SCs debe someterse a una autorrenovación, regresando a un estado de reposo (Pax7⁺) para mantener la integridad a largo plazo del pool de células madre. La autorrenovación ocurre mediante división asimétrica, donde una célula hija conserva características similares a las de un tallo mientras la otra se convierte en un progenitor miogénico comprometido, o por división simétrica, donde ambas células hijas mantienen una identidad similar a la del tallo o se diferencian, dependiendo del contexto fisiológico y de nicho 10,11,12.
Los SC desempeñan un papel vital en la regeneración muscular, lo que los convierte en un foco clave en la biología del músculo esquelético, la medicina regenerativa y la investigación sobre la distrofia muscular. Comprender cómo se comportan y funcionan estas células no solo arroja luz sobre los procesos fundamentales de reparación muscular, sino que también allana el camino para desarrollar terapias que traten condiciones de desgaste muscular y mejoren la regeneración.
El aislamiento de los SC del tejido muscular es un paso crucial en los estudios in vitro , permitiendo investigar sus características moleculares, potencial de proliferación, vías de diferenciación y respuestas a diversos estímulos. Sin embargo, este proceso presenta varios desafíos técnicos debido a la compleja estructura del músculo, la relativamente baja abundancia de células satélite en comparación con otros tipos celulares y la necesidad de preservar su viabilidad y resistencia durante el aislamiento.
Actualmente, se emplean tres técnicas principales para el aislamiento de los SCs: el método de preplacado, la clasificación de celdas activadas por fluorescencia (FACS) y la clasificación de celdas activadas magnéticamente (MACS). Cada método ofrece ventajas y limitaciones distintas en términos de pureza, rendimiento, viabilidad celular y preservación de los SCs.
El método de pre-placado aprovecha las propiedades adhesivas diferenciales de las células derivadas del músculo, siendo los SC de los menos adherentes. Tras digerir enzimáticamente el músculo esquelético, la suspensión celular heterogénea resultante se coloca sobre placas de cultivo normalmente recubiertas con colágeno tipo I. Tras 1-24 horas (dependiendo del protocolo) de incubación a 37°C, se recogen células no adherentes y se transfieren a una placa recubierta de Matrigel para un cultivoadicional 13,14,15,16. La población resultante suele incluir tanto SCs como fibroblastos, así como un pequeño número de adipocitos y célulasendoteliales 17,18. Repetir el proceso de pre-placado cada 24-48 horas durante hasta una semana para SCs aislados de ratones adultos y hasta 2 semanas para neonatos puede mejorar la pureza de la población celular. Aunque este método es rentable y técnicamente sencillo, requiere mucho trabajo y a menudo produce cultivos con composición variable. El método de pre-placado es adecuado para laboratorios sin FACS ni MACS, ofreciendo una forma sencilla de enriquecer células satélite mientras preserva la viabilidad y las propiedades similares a los tallos. Por ello, generalmente se recomienda combinar este enfoque con métodos adicionales de purificación para mejorar la pureza general de la población celular. En el protocolo actual, optimizamos el paso de pre-placado utilizando placas recubiertas de colágeno y ajustando el tiempo según el modelo. Esta adherencia diferencial acelera la eliminación de fibroblastos, acortando el periodo previo al encubrimiento, utilizando factores de crecimiento y reduciendo tanto el tiempo de manipulación como el estrés celular durante el aislamiento.
El FACS es un método ampliamente utilizado para aislar células satélite basado en la expresión de marcadores superficiales específicos (α7-integrina, CD34, CD29, β1-integrina, CXCR4), lo que permite una alta pureza y especificidad19,20. Sin embargo, a menudo resulta complicado debido a la complejidad técnica, el alto coste de los anticuerpos y la necesidad de equipos especializados. Además, el estrés mecánico y bioquímico impuesto durante la clasificación puede comprometer la viabilidad celular. La necesidad de generar una suspensión de célula única puede resultar en una pérdida celular significativa, mientras que la dependencia de marcadores fluorescentes específicos puede llevar a una representación incompleta de la heterogeneidad de las células satélite. Además, la digestión enzimática, que se emplea para disociar células, tiene el potencial de degradar antígenos superficiales críticos, afectando así la identificación y aislamiento precisos, y también puede afectar la funciónmioblasta 21,22. FACS es adecuado para aislar poblaciones altamente puras en un corto periodo, especialmente cuando se requiere una resolución fenotípica precisa. Sin embargo, este método es menos adecuado cuando mantener células intactas y viables es crítico, debido a las tensiones mecánicas y bioquímicas impuestas durante la clasificación, o para laboratorios que carecen de equipos especializados.
El MACS, por otro lado, es una técnica utilizada para aislar células satélite uniendo perlas magnéticas conjugadas a anticuerpos contra marcadores superficiales específicos de fibroblastos y células inmunitarias generales a sus superficies, y luego separarlas de poblaciones celulares no deseadas mediante un campo magnético. La elución de la selección negativa desde la fase estacionaria es la población de células satélite de interés. El MACS permite el enriquecimiento eficiente de celdas satélite con una pureza y escalabilidad relativamente altas, mientras requiere menos equipos especializados y conocimientos técnicos en comparación con el FACS. Además, su suave proceso de separación magnética preserva la integridad celular, lo que la hace adecuada para aplicaciones posteriores como cultivo celular, análisis de expresión génica y estudios de trasplante. Sin embargo, el MACS está limitado por una menor pureza cuando se necesitan múltiples marcadores, posible unión inespecífica o retención de perlas, y la falta de datos cuantitativos sobre la expresión demarcadores 23,24,25.
A pesar de la disponibilidad de protocolos para el aislamiento de células musculares esqueléticas, obtener cultivos primarios reproducibles y composicionalmente uniformes sigue siendo un reto, especialmente debido a la variabilidad del desarrollo y específica del tejido. El aislamiento de los SCs de los músculos neonatales ha sido menos caracterizado que en los músculos adultos, con relativamente menos protocolos publicados, muchos de los cuales requieren optimización adicional según las condiciones técnicas y el propósito experimental 26,27,28. El ajuste de parámetros, incluyendo la concentración enzimática, la duración de la digestión y las condiciones de cultivo, es a menudo necesario para diferentes etapas de desarrollo, especialmente en neonatos, para lograr el máximo rendimiento, viabilidad y pureza de las células satélite aisladas. En este artículo, demostramos un protocolo optimizado para el aislamiento de células satélite de músculos esqueléticos de ratones adultos y neonatales (días postnatales 6-14, P6-P14), combinando el preplacado y la clasificación MACS con ajustes en el momento de preplacado y composición del medio. Este protocolo ofrece una población celular reproducible a lo largo de las etapas del desarrollo, con células aisladas que muestran alta pureza y viabilidad. La inmunotinción indica que la proporción de células Pax7+ suele superar el 97%. Además, estos mioblastos exhiben un potencial de diferenciación robusto, formando miotubos multinucleados de forma eficiente al sustituir el medio de crecimiento por medio de diferenciación. Los miotubos diferenciados pueden observarse mediante microscopía de contraste de fase o verificarse mediante inmunotinción para la cadena pesada de miosina (MHC), un marcador indicativo de fibras musculares maduras.