Beneficios del ejercicio para la salud: más de lo que parece


Aunque la actividad física regular puede prevenir o reducir el riesgo de muchas enfermedades relacionadas con la edad, los mecanismos moleculares que sustentan los efectos protectores del ejercicio son en gran parte desconocidos. En el 2016, una serie de estudios demostraron que la diafonía entre tejidos durante el ejercicio puede proteger contra la enfermedad metabólica, el cáncer, la degeneración retiniana y la pérdida de memoria. Estos estudios proporcionan una base molecular para el concepto de "ejercicio como medicina".


Desde aproximadamente 450 años a. C., se sabe que la actividad física es capaz de prevenir enfermedades crónicas. Las citas atribuidas a Hipócrates, el padre de la medicina occidental, incluyen: "El caminar es la mejor medicina del hombre" y "Si hay una deficiencia en alimento y ejercicio el cuerpo caerá enfermo". Ahora bien, incluso los períodos cortos de inactividad física se saben que están asociados con la alteración de la homeostasis metabólica, que se manifiesta como la disminución de la sensibilidad a la insulina, una clara reducción de postprandial, pérdida de masa muscular y la acumulación de adiposidad visceral. Estos cambios agudos proporcionan un vínculo entre la inactividad física y un mayor riesgo de desarrollar muchas enfermedades, incluyendo la diabetes mellitus tipo 2 (T2DM), las enfermedades cardiovasculares, el cáncer de colon y de mama, la osteoporosis, la osteoartritis, la disfunción eréctil y el síndrome de ovario poliquístico. Los beneficios de la actividad física se han atribuido a varios mecanismos, como la reducción de la adiposidad, el aumento de la capacidad cardiorrespiratoria (consumo máximo de oxígeno (VO2máx)), la disminución de los lípidos circulantes y el mantenimiento de la masa muscular. Sin embargo, en el actual milenio, las investigaciones han demostrado que, durante el ejercicio, las proteínas, los péptidos, las enzimas y los metabolitos se liberan de un órgano (principalmente contracción del músculo esquelético) para afectar el metabolismo en otro órgano.


El 2016, este paradigma se fortaleció en varios estudios importantes. Como el ejercicio implica la contracción muscular, la mayor parte del énfasis se puso en la liberación de proteínas a partir de la contracción del músculo esquelético (tan llamadas Miocinas) que afectan los procesos metabólicos en otros órganos. Se sabe que el ejercicio mejora la función cerebral y la cognición. Un estudio importante, Moon et.al (2016), inicialmente trataron miotubos L6 con el agonista de la proteína quinasa activada por AMP (AMPK) 5-aminoimidazol-4-carboxamida ribonucleótido (AICAR) en un intento de modelar los efectos del ejercicio in vitro. El cribado subsiguiente de los medios de cultivo para las proteínas usando espectrometría de masas, reveló la presencia de catepsina B. Los investigadores validaron la catepsina B como una miocina, al demostrar que los niveles de esta proteína aumentaron en el plasma de los ratones, monos y seres humanos durante el ejercicio. En humanos, los niveles plasmáticos de catepsina B se correlacionaron tanto con la aptitud física como con la memoria. Por otra parte, aunque la ejecución de mejora de la memoria y el aumento de la neurogénesis del hipocampo en ratones de tipo salvaje, no se observó ningún efecto en ratones deficientes en catepsina B. Este estudio demostró que el ejercicio puede inducir la liberación de catepsina B a partir del contacto con el músculo esquelético para modificar la memoria y función cerebral (Figura 1), lo que valida la hipótesis de que el ejercicio es beneficioso para retrasar la demencia en el envejecimiento.


Figura 1. El ejercicio puede revertir la vulnerabilidad relacionada con la edad hasta lesiones en la retina, aumentar la función de memoria a través de la miocina catepsina B, mejorar la homeostasis metabólica a través de la comunicación entre el hueso y el músculo esquelético y reducir el crecimiento tumoral a través de la movilización y redistribución de las células asesinas (NK) naturales. BDNF, factor neurotrófico derivado del cerebro.


Aunque el músculo que contrae es indudablemente un órgano capaz de liberar importantes proteínas y metabolitos durante el ejercicio, otros órganos podrían tener propiedades endocrinas durante la actividad física. En un complejo estudio publicado en 2016, Mera et al. demostraron que el hueso también puede impulsar la adaptación al ejercicio físico mediante la liberación de osteocalcina. Los investigadores demostraron que los niveles circulantes de osteocalcina bioactiva y de baja carboxilación aumentan marcadamente durante ejercicio. Se demostró entonces que la osteocalcina circulante no sólo aumentaba la captación de glucosa intramuscular durante el ejercicio, sino que también aumentaba la producción y liberación de la prototípica miocina IL-6, aumentando a su vez la disponibilidad de ácidos grasos de los adipocitos y la producción de glucosa en el hígado; hallazgos que apoyan estudios anteriores realizados hace más de una década. El estudio de Mera et al. (2016) es una adición importante al modelo existente de diafonía tisular, ya que descubrió un eje hueso-músculo-hígado y/o tejido adiposo que regula la oferta y la demanda de nutrientes durante la contracción muscular (Figura 1). Determinar con precisión cómo el hueso detecta la contracción muscular es el siguiente reto en la definición de este modelo.


La actividad física puede disminuir el riesgo y/o mejorar el pronóstico de un número limitado de cánceres como los del colon, mama y posiblemente endometrio. Se han propuesto muchas hipótesis sobre el mecanismo que sustenta los efectos beneficiosos de la actividad física sobre la carcinogénesis. Estas hipótesis incluyen: la meta mecanicista de la hipótesis de la red de rapamicina (mTOR), en la que el ejercicio inhibe la carcinogénesis suprimiendo la activación de la señalización de mTOR en carcinomas mamarios; La hipótesis de hormesis, en la cual la respuesta carcinogénica a la actividad física es no lineal y se explica por una respuesta fisiológica del estrés celular; y la hipótesis de reprogramación metabólica, en la que el ejercicio limita la cantidad de glucosa y glutamina disponible para los carcinomas mamarios, induciendo así la apoptosis debido a la inversión de la programación metabólica asociada al tumor. En un importante artículo publicado en 2016, Pedersen et al. demostraron que el ejercicio inicia respuestas hormonales e inmunológicas complejas que inhiben el crecimiento tumoral en modelos de cáncer en ratones. Los ratones portadores de tumores fueron asignados aleatoriamente a jaulas con acceso a ruedas bloqueadas o desbloqueadas. En el último grupo, los ratones corrían distancias considerablemente más largas durante un período de 4 semanas que los ratones en el grupo sedentario (rueda bloqueada). Es importante destacar que los ratones entrenados con ejercicio exhibieron una reducción de 60% en la incidencia de tumores y el crecimiento en cinco diferentes modelos de cáncer. Los investigadores demostraron que, al activar el sistema nervioso simpático y aumentar la respuesta a la IL-6 inducida por el ejercicio, se inmovilizó un subconjunto específico de células asesinas naturales (NK). Estas células NK se redistribuyeron posteriormente al sitio de tumores para controlar el crecimiento tumoral (Figura 1). Este estudio es importante por muchas razones. En primer lugar, si los pacientes con cáncer pueden tolerar el ejercicio físico, los oncólogos clínicos podrían integrar la actividad física en los planes de tratamiento actuales, lo que podría tener efectos profundos en la intervención actual del estilo de vida para el éxito del tratamiento del cáncer. En segundo lugar, al igual que con los estudios sobre la memoria y la homeostasis metabólica descritos anteriormente, el estudio de Pedersen y sus colegas proporciona una base molecular para el concepto de "ejercicio como medicina". Tal investigación basada en la evidencia podría tener profundas ramificaciones de salud pública que faciliten la modificación de la conducta dentro de las poblaciones de pacientes.


Por último, en un interesante estudio, Chrysostomou et al. (2016) demostraron que el ejercicio puede revertir la vulnerabilidad relacionada con la edad al daño de la retina. Se reconoce que las células ganglionares de la retina son cada vez más susceptibles a lesiones con edad avanzada. Como los niveles de factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF) y AMPK aumentan con el ejercicio y se cree que median los efectos beneficiosos del ejercicio, los investigadores se centraron en el papel de estas dos moléculas en los efectos protectores del ejercicio contra la lesión retiniana en ratones. Los investigadores demostraron que las células ganglionares retinianas sufren un aumento de la presión intraocular durante el ejercicio, lo que a su vez preserva las sinapsis de la retina interior. Además, cuando se produce una lesión en ratones sedentarios, los niveles de BDNF normalmente disminuyen, pero esta reducción no se produce en ratones ejercitados. Sin embargo, en ratones con haploinsuficiencia de BDNF o cuando el BDNF fue bloqueado farmacológicamente, el efecto beneficioso del ejercicio disminuyó. Curiosamente, aunque el BDNF puede activar la AMPK en el músculo esquelético durante el ejercicio, los efectos protectores del BDNF en este modelo fueron independientes de la activación de esta importante AMPK. Chrysostomou y sus colegas concluyeron justificadamente que sus datos proporcionaban nuevas ideas sobre el mecanismo subyacente a la protección de las células retinianas mediada por el ejercicio (Figura 1).


En resumen, estos cuatro importantes estudios publicados el 2016 aportan nuevos conocimientos sobre los mecanismos moleculares subyacentes a los efectos protectores del ejercicio contra una miríada de enfermedades, entre ellas la demencia, el cáncer, la obesidad y la enfermedad de retina. En adición, descubriendo estos mecanismos, los investigadores han abierto un campo para la identificación futura de objetivos terapéuticos y el desarrollo de terapias para el tratamiento de estas enfermedades. Sin embargo, lo que es más importante, estos estudios proporcionan pruebas adicionales de que ''el ejercicio es medicina''.

Fuente:

Nature Reviews Endocrinology (2017) | doi:10.1038/nrendo.2016.218

Published online 04 January 2017



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