As células satélites são células-tronco da musculatura esquelética que possuem um importante papel no processo de regeneração. O reparo da musculatura esquelética ocorre por meio de uma cascata de sinalização bem orquestrada que recupera a fibra muscular lesada e mantêm o nicho das células-tronco. Estudos recentes apontam que o metabolismo pode regular tanto o estado de ativação das células satélites como a sua divisão celular, processo este que interfere diretamente no nicho das células satélites. Outro processo que modula o estado de ativação das células satélites é o aumento de espécies reativas de oxigênio com alterações no estado de quiescência e capacidade de auto-renovação. Sabemos que as espécies reativas de oxigênio podem gerar aldeídos tóxicos que interagem com proteínas, DNA e lipídeos, prejudicando suas funções. No entanto, não está claro qual o papel dos aldeídos na ativação e manutenção das células satélites. A principal enzima responsável pela remoção de aldeídos tóxicos, como o 4-hidroxi-2-nonenal (4-HNE), é a aldeído desidrogenase 2 (ALDH2). Essa é uma importante enzima mitocondrial associada a detoxicação celular, sendo que alterações no seu funcionamento estão relacionadas ao aparecimento/agravamento de algumas patologias, como a insuficiência cardíaca e doença arterial periférica. Diante disso, o nosso objetivo é caracterizar o perfil das células satélites/mioblastos/miotubos de camundongos knock-in para a ALDH2 (animais que apresentam atividade da ALDH2 reduzida), bem como sua suscetibilidade à sobrecarga de aldeído associada à degeneração da musculatura esquelética. Hipotetizamos que o excesso de aldeídos prejudica a biologia das células satélites. De fato, nossos resultados apontam que o tratamento agudo de células C2C12 (indiferenciadas) com 4-HNE reduz o metabolismo bioenergético mitocondrial, a capacidade de proliferação celular e alterar o ciclo celular. Além disso, observamos também diferenças no número de células satélites residentes na musculatura dos camundongos ALDH2 knock-in e redução na taxa de proliferação. Em mioblastos isolados observamos uma menor capacidade bioenergética mitocondrial, associada a um menor conteúdo mitocondrial dos camundongos ALDH2 knock-in comparado com o selvagem. Já os miotubos dos camundongos ALDH2 knock-in apresentam uma diferenciação antecipada, associados à redução no consumo de oxigênio. Curiosamente os mioblastos dos camundongos ALDH2 knock-in heterozigotos apresentam uma mudança no metabolismo representado pela redução do consumo de oxigênio e aumento da glicólise, o que justifica em parte a diferenciação antecipada. Nossos resultados em conjunto sugerem que tanto o excesso de aldeídos quanto a redução da atividade e expressão da ALDH2 afetam negativamente a biologia das células satélites.

Skeletal muscle stem cells, termed satellite cells, play an important role in the regeneration of skeletal muscle. Oxidative metabolism directly affects both activation and division of satellite cells. Another process that modulates the fate of satellite cells is the increase of reactive oxygen species. Recently, we reported that oxidative stress lead to accumulation of toxic aldehydes, which have a negative impact in cardiac cells by making adducts with proteins and DNA. It is important to highlight that the role of aldehydes in the activation and maintenance of satellite cells is still unknown. The main enzyme responsible for the removal of toxics aldehydes, such as 4-hydroxy-2-nonenal (4-HNE), is the mitochondrial aldehyde dehydrogenase 2 (ALDH2). Impaired ALDH2 activity contributes to the progression of chronic diseases such as heart failure and peripheral arterial disease. Here, we aim to characterize the metabolic profile of satellite cell/myoblasts/myotubes from WT and ALDH2 knock-in mice, as well as their susceptibility to aldehyde overload associated with skeletal muscle degeneration. Our hypothesis is that aldehydic load disrupts satellite cell metabolism and fate. Our results indicate that acute 4-HNE treatment of proliferating C2C12 myoblasts reduces mitochondrial metabolism, cell proliferation rate, and alters cell cycle. Of interest, ALDH2 knock-in mice, which display reduced ability to metabolize aldehydes, have decreased skeletal muscle pool of satellite cells with impaired proliferative capacity. Moreover, primary myoblasts in culture from ALDH2 knock-in mice present reduced mitochondrial content and bioenergetics compared with WT. This ALDH2 knock-in phenotype is followed by a premature differentiation of myoblasts into myotubes upon serum starvation compared with WT. Our results together suggest that both aldehyde excess and reduced ALDH2 activity and expression negatively affect satellite cell biology.