Respuesta y adaptaciones del sistema endocrino

Fisiología del Ejercicio
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SISTEMA ENDOCRINO

Efecto del ejercicio sobre el metabolismo de los ácidos grasos y la secreción de adipocinas en el tejido adiposo

Effect of exercise on fatty acid metabolism and adipokine secretion in adipose tissue (pdf original)
Mika A, Macaluso F, Barone R y col
Front Physiol. 2019 Jan 28;10:26. doi: 10.3389/fphys.2019.00026
(Autor del resumen: Luis Berlanga)
Introducción
El ejercicio correctamente planificado estimula la lipólisis; por ejemplo, a través de la hidrólisis de los triglicéridos almacenados en el tejido adiposo (AT), que resulta en una liberación de ácidos grasos libres (FFAs) a la circulación y su oxidación en el músculo esquelético o en otros tejidos. La elevada concentración de FFAs en la sangre es una condición adversa que puede derivar en lipotoxicidad y en el almacenamiento de lípidos en otros tejidos. El ejercicio físico ayuda a regular la concentración de FFAs en sangre y contribuye al incremento del número de mitocondrias en el AT blanco (WAT), estimulando además la expresión de genes específicos de los adipocitos marrones que favorecen el beigeamiento(transformación de WAT en adipocitos beiges). Asimismo, el AT también actúa como órgano endocrino, liberando numerosas sustancias biológicamente activas conocidas como adipocinas; y el ejercicio físico puede regular esta función del AT.
Así, hay tres tipos de AT:
  • WAT, localizado subcutánea y visceralmente. Es responsable del almacenamiento de triacilgliceroles y libera algunas adipocinas.
  • BAT (AT marrón), localizado en humanos alrededor del cuello, de la espalda y de los vasos sanguíneos principales. Es rico en mitocondrias y el principal responsable de la termogénesis.
  • AT beige, formado como consecuencia del beigeamiento.
Efecto del ejercicio sobre la composición de ácidos grasos en el tejido adiposo
El ejercicio provoca cambios en la cantidad y en la composición de los lípidos que forman el AT. Los triacilgliceroles suponen el 90-99% de los lípidos que forman el AT. Como adaptaciones al ejercicio, se ha demostrado un descenso en el contenido de ácido oleico (18:1; el principal ácido graso monoinsaturado, MUFA) y un incremento de ácido linoleico (18:2) en el AT subcutáneo. También se ha demostrado tras 2 semanas de entrenamiento que desciende el ácido palmitoleico (16:1) y aumenta el ácido esteárico (18:0); así como un descenso significativo de los niveles séricos de triacilgliceroles y de colesterol. Estas evidencias sugieren que el ejercicio podría inducir a un descenso del contenido 18:1, lo que supondría un aumento del contenido 18:2 y 18:0; que podrían contribuir a la síntesis de ácidos grasos poliinsaturados (PUFAs), los cuales podrían generar oxilipinas proinflamatorias. Sin embargo, el ejercicio físico se sabe que reduce la inflamación sistémica. Ciertamente, en cuanto a los PUFAs, la mayoría de las investigaciones han demostrado un aumento de su cantidad como adaptación al ejercicio físico.
En cualquier caso, es importante destacar que las adaptaciones al ejercicio en cuanto a la composición del AT no solo son dependientes del depósito, sino también de la composición molecular de los lípidos. Tanto en WAT como en BAT, el ejercicio ha demostrado reducir significativamente el contenido de triacilgliceroles y aumentar el contenido de ácidos grasos de cadena larga (58-60 carbonos).
Efecto del ejercicio sobre el metabolismo de ácidos grasos en el tejido adiposo
Sin duda, la reducción de los niveles de triacilgliceroles en el AT tras el ejercicio es el resultado de la lipólisis. Este proceso es iniciado por la lipasa adipocítica de triglicéridos (ATGL) y continuado por la lipasa sensible a hormonas (HSL). En personas obesas y/o que siguen dietas muy altas en grasas. Sin embargo, la mayoría de las investigaciones coinciden en que el ejercicio físico estimula la actividad lipolítica en el AT y contribuye a normalizar los marcadores de este proceso. Además, el ejercicio favorecería una reducción eficiente de la masa de AT y/o prevendría una excesiva acumulación.
Asimismo, el ejercicio modula la síntesis de ácidos grasos, su desaturación y elongación. Algunos autores defienden que la reducción de MUFAs como adaptación al ejercicio podría darse como consecuencia de un descenso de la desaturación de ácidos grasos mediado por la SCD1 (enzima Estearoil-CoA Desaturasa 1), aunque las conclusiones en la literatura científica no son aún claras al respecto. También hay datos inconclusos sobre los efectos del ejercicio en la actividad de otras enzimas lipogénicas, como la acetil-CoA carboxilasa (ACC).
Impacto del ejercicio sobre la secreción de adipocinas en el tejido adiposo
La contracción muscular durante el ejercicio supone la liberación de miocinas por parte del músculo esquelético, que podría provocar una vía de señalización química para la liberación de adipocinas por parte del AT. Además, el AT podría también sintetizar miocinas como la IL-6, MCP-1, TNF-α, visfatina y miostatina; que son conocidas como adipomiocinas.
La adiponectina es una hormona sensibilizadora de la insulina que mejora la oxidación de ácidos grasos en el músculo y regula a la baja la síntesis de lípidos y glucosa en el hígado. Aunque los efectos del ejercicio sobre esta adipocina no son concluyentes, parece que su síntesis en el AT podría ser dependiente de la intensidad del ejercicio.
La leptina es otra adipocina que se sintetiza principalmente en el AT, regulando el apetito y estimulando el metabolismo periférico. Si bien el ejercicio físico podría disminuir los niveles séricos de leptina, estos resultados podrían deberse a una reducción de la cantidad de AT. En cualquier caso, está demostrado que el ejercicio mejora la sensibilidad a la leptina, sabiendo que en personas con exceso de peso corporal suele haber resistencia a la misma.
En cuanto a la IL-6, una miocina con funciones antiinflamatorias, se ha observado que aumenta considerablemente tras el ejercicio debido a su síntesis fruto del trabajo muscular. Sin embargo, como adaptación crónica se observan reducciones de IL-6 o sin cambios significativos. Sobre citocinas pro-inflamatorias, como la TNF-α, la leptina y la MCP-1, se observa que reducen como adaptación al ejercicio físico; lo que podría contribuir a disminuir la inflamación sistémica.
Con respecto a la sensibilidad a la insulina, se ha observado que el ejercicio mejora la expresión de la apelina, una adipomiocina que disminuye la resistencia a la insulina y ha demostrado en ratones que induce la captación de glucosa por parte del AT y disminuye la cantidad de triglicéridos del AT. Además, se ha demostrado que el ejercicio reduce en ratas las concentraciones séricas de resistina, una adipocina que promueve la resistencia a la insulina.
El ejercicio induce “beigeamiento”: un proceso mediado por miocinas
Los ácidos grasos son oxidados en las mitocondrias en un proceso conocido como β-oxidación. Numerosas investigaciones han demostrado que el ejercicio mejora la actividad mitocondrial en el AT visceral y subcutáneo. En cualquier caso, hay un depósito que muestra más actividad mitocondrial que el WAT visceral y subcutáneo: el BAT, que contiene numerosas mitocondrias y los ácidos grasos que se oxidan suponen una fuente de energía para la termogénesis. La proteína principal involucrada en la termogénesis es la proteína desacoplante 1 (UCP1). Investigaciones recientes han demostrado que el ejercicio físico podría contribuir a un proceso de beigeamiento del WAT subcutáneo. Durante este proceso, el fenotipo y el metabolismo de los adipocitos blancos del AT cambia y adquiere las características propias de los adipocitos marrones del BAT. Este cambio supone un incremento de la respiración mitocondrial, una mayor expresión de la UCP1 y una regulación a la alza de otros genes característicos del BAT. En un estudio donde se extirparon los adipocitos beiges a ratones, desarrollaron obesidad y resistencia a la insulina; por lo que estas células podrían tener un rol muy importante en la regulación del metabolismo energético sistémico. En roedores, el beigeamiento de los adipocitos ha sido claramente demostrado; aunque en humanos aún conocemos poco al respecto. En cualquier caso, este proceso parece estar regulado por miocinas y pequeñas moléculas liberadas por el músculo esquelético en contracción, como la irisina, la miostatina, la “meteorina-like” 1 (Metrn1), el lactato o el ácido beta aminoisobutírico (BAIBA).
Conclusión
El ejercicio físico estimula la lipólisis, disminuye la captación de ácidos grasos de los adipocitos, ejerce sobre la composición de los ácidos grasos del AT y modula la expresión de enzimas involucradas en la síntesis de ácidos grasos, su elongación y desaturación. Además, el ejercicio promueve el beigeamiento del AT y contribuye a incrementar la actividad mitocondrial, lo que aumenta la oxidación de ácidos grasos en el AT. Asimismo, el ejercicio físico influye sobre la secreción de adipocinas que podrían atenuar la inflamación sistémica y prevenir la resistencia a la insulina. Por todo ello, el ejercicio promueve adaptaciones crónicas que ejercen efectos beneficiosos sobre la salud metabólica global de las personas.
Luis Berlanga
La práctica de ejercicio físico en poblaciones con patologías está cada vez más extendida y bien evidenciada científicamente. En una enfermedad como la obesidad, más allá de la estética, las cascadas de señalización molecular inducidas por la actividad muscular podrían suponer una aproximación terapéutica para su tratamiento que posiblemente ningún fármaco pueda suscitar. Como hemos visto, el diálogo entre el músculo esquelético y el tejido adiposo parece que aún tiene mucho que decirnos.

Efectos del entrenamiento de resistencia aeróbica sobre el eje GH-IGF-1

eje-gh-igf-1(post destacado 2017) El entrenamiento de resistencia aeróbica provoca respuestas neuroendocrinas que si se mantienen en el tiempo se asocian a adaptaciones permanentes mientras se mantenga el estímulo. Algunas de esas adaptaciones endocrinas, aún en el marco del entrenamiento de la resistencia aeróbica, pueden favorecer el desarrollo de la fuerza máxima aun cuando no se entrene específicamente esta modalidad de entrenamiento. Recientemente se han publicado los resultados de un estudio (Grandys y col, 2016; Growth Horm IGF Res 15-dic) cuyo objetivo fue determinar los efectos de 20 semanas de entrenamiento de resistencia aeróbica corriendo sobre los cambios en el eje GH-IGF-1 en el contexto del rendimiento muscular esquelético y la capacidad funcional. Antes y después del programa de entrenamiento se realizaron test incrementales máximos, una carrera de 1500 m y distintas medidas de fuerza muscular. También se obtuvieron muestras de sangre en reposo y al finalizar el test máximo de esfuerzo para analizar los niveles de hormona del crecimiento (GH), hormona del crecimiento similar a la insulina (IGF-1), proteína transportadora de la hormona del crecimiento similar a la insulina (IGFBP-3) e interleuquina-6 (IL-6). Los resultados mostraron que el entrenamiento aumentó la potencia máxima alcanzada en los test de esfuerzo en un 24%, rendimiento en test de 1500 m en un 13% y fuerza máxima en un 9%. En el ejercicio máximo la relación IGF-1/IGFBP-3 disminuyó un 22% después del entrenamiento, y las concentraciones de IL-6 aumentaron en un 30%. Además, se constató una fuerte correlación positiva entre los cambios en reposo de IGF-1 y en la relación IGF-1/IGFBP-3 con los cambios en la fuerza muscular. Los autores sugieren que el entrenamiento de resistencia aeróbica induce cambios en los componentes del eje GH-IGF-1 que parecen tener efectos sumatorios sobre el rendimiento muscular esquelético.
Las adaptaciones son el fin último del entrenamiento, y en cualquier contexto del rendimiento en el que nos detengamos, la influencia neurohormonal es decisiva. Tenemos la tentación de “pasar por alto” ese eje fundamental cuando abordamos el estudio de las adaptaciones, pero no debemos olvidar que son las hormonas las que abren muchas de las puertas que permiten a células, tejidos, órganos y sistemas adaptarse al estrés del ejercicio y con ello mejorar la capacidad funcional y el rendimiento.

El péptido natriurético aumenta el cortisol y las catecolaminas

peptido-natriuretico(post destacado 2016) El péptido natriurético tipo B (BNP) es una hormona liberada por el corazón en respuesta a sobrecargas de volumen, ejerciendo efectos natriuréticos. Se utiliza clínicamente como biomarcador pronóstico y diagnóstico. Recientemente se han publicado los resultados de un estudio (Grimm y col, 2016; J Appl Physiol 22-dic) cuyo objetivo fue investigar los efectos hormonales en hipófisis, glándula adrenal y tiroides en respuesta a la administración de BNP. El estudio se llevó a cabo en sujetos sanos (21-19 años) que participaron en dos sesiones experimentales, recibiendo una infusión intravenosa continua durante 4 h (un placebo y otra BNP) permaneciendo en posición supina. Los autores evaluaron las concentraciones de hormonas de la hipófisis, glándulas adrenales y tiroides, frecuencia cardiaca y presión arterial en reposo antes de la administración y durante las 4 h posteriores. Los resultados mostraron un aumento de las concentraciones de cortisol, d adrenalina y noradrenalina, como respuesta a la administración de BNP. Esos cambios hormonales se acompañaron de un incremento de la frecuencia cardiaca. La presión arterial no se modificó. Lo que este estudio nos muestra es que el impacto de la liberación de BNP sobre el sistema endocrino va más allá del eje renina-angiotensina-aldosterona, incluyendo un aumento de actividad adrenérgica y niveles de cortisol.
Los resultados de esta investigación son muy ilustrativos sobre la importancia del conocimiento de la fisiopatología en relación a la prescripción de ejercicio. Cuando nos enfrentamos a un paciente en el que el ejercicio esté indicado, hemos de hacerlo con seguridad y eficacia y ese camino pasa en primer lugar por conocer la fisiopatología de la enfermedad.

Efectos de la recuperación activa en HIIT sobre catecolaminas e insulina

La recuperación activa, especialmente después de ejercicios con alto componente glucolítico, se utiliza para acelerar la recuperación. De esta forma, mejora el rendimiento de ejercicios subsecuentes, siendo por tanto recomendada durante las sesiones de entrenamientos interválicos de alta intensidad. Por otra parte, no se conoce en profundidad los efectos de la recuperación activa sobre las respuestas hormonales y el perfil metabólico. Recientemente se han publicado los resultados de un estudio (Nalbandian y col, 2017; J Sports Med Phys Fitness 9-may) cuyo objetivo fue investigar los efectos de la recuperación activa sobre las concentraciones de catecolaminas e insulina plasmáticas durante una sesión de ejercicio interválico de alta intensidad. Participaron 7 sujetos que realizaron 2 protocolos de ejercicio interválico de alta intensidad que consistió en 3 x 30 s de alta intensidad constante separados por 4 min de recuperación. La recuperación fue activa o pasiva. Durante las sesiones se monitorizó a los sujetos con análisis de gases respiratorios, así como tomas de muestras de sangre para analizar lactato, catecolaminas e insulina. Los resultados mostraron que los niveles de insulina y lactato fueron significativamente más altos en los protocolos con recuperación pasiva, mientras que la adrenalina fue mayor con recuperación activa. Además, VO2 y VCO2 fueron más altos con recuperación activa. Los resultados sugieren que la recuperación activa afecta a las respuestas hormonales y metabólicas después de un ejercicio interválico de alta intensidad. La recuperación activa se asoció a un ambiente hormonal que puede favorecer la lipolisis y el metabolismo oxidativo, mientras que la recuperación pasiva parece favorecer la glucólisis.
Uno de los objetivos más extendidos del entrenamiento interválico de alta intensidad, especialmente el de perfil aeróbico, es el descenso de grasa corporal. Aquí las variantes en cuanto a los protocolos supuestamente más eficaces son infinitas, pero las diferencias reales en cuanto a la eficacia son mínimas. En mi opinión, en el entrenamiento interválico de alta intensidad (como en todas las facetas del entrenamiento) hay un patrón fisiológico ideal de aplicación que se debe ir adaptando a cada persona. De esta manera, una persona obesa o con un sobrepeso importante puede y probablemente deba hacer entrenamientos interválicos de alta intensidad, aunque lógicamente adaptados a su capacidad funcional, limitaciones físicas, etc. Lo mismo ocurre cuando se aplica este modelo de entrenamiento en pacientes, se debe adaptar a las particularidades de los mismos. El resultado final es que sin perder el “concepto ó patrón de HIIT”, este se adapta a cada situación alejándose necesariamente del patrón genuino o “puro” de una sesión de entrenamiento deportivo de HIIT.

Efectos del entrenamiento de resistencia aeróbica sobre el eje GH-IGF-1

eje-gh-igf-1El entrenamiento de resistencia aeróbica provoca respuestas neuroendocrinas que si se mantienen en el tiempo se asocian a adaptaciones permanentes mientras se mantenga el estímulo. Algunas de esas adaptaciones endocrinas, aún en el marco del entrenamiento de la resistencia aeróbica, pueden favorecer el desarrollo de la fuerza máxima aun cuando no se entrene específicamente esta modalidad de entrenamiento. Recientemente se han publicado los resultados de un estudio (Grandys y col, 2016; Growth Horm IGF Res 15-dic) cuyo objetivo fue determinar los efectos de 20 semanas de entrenamiento de resistencia aeróbica corriendo sobre los cambios en el eje GH-IGF-1 en el contexto del rendimiento muscular esquelético y la capacidad funcional. Antes y después del programa de entrenamiento se realizaron test incrementales máximos, una carrera de 1500 m y distintas medidas de fuerza muscular. También se obtuvieron muestras de sangre en reposo y al finalizar el test máximo de esfuerzo para analizar los niveles de hormona del crecimiento (GH), hormona del crecimiento similar a la insulina (IGF-1), proteína transportadora de la hormona del crecimiento similar a la insulina (IGFBP-3) e interleuquina-6 (IL-6). Los resultados mostraron que el entrenamiento aumentó la potencia máxima alcanzada en los test de esfuerzo en un 24%, rendimiento en test de 1500 m en un 13% y fuerza máxima en un 9%. En el ejercicio máximo la relación IGF-1/IGFBP-3 disminuyó un 22% después del entrenamiento, y las concentraciones de IL-6 aumentaron en un 30%. Además, se constató una fuerte correlación positiva entre los cambios en reposo de IGF-1 y en la relación IGF-1/IGFBP-3 con los cambios en la fuerza muscular. Los autores sugieren que el entrenamiento de resistencia aeróbica induce cambios en los componentes del eje GH-IGF-1 que parecen tener efectos sumatorios sobre el rendimiento muscular esquelético.
Las adaptaciones son el fin último del entrenamiento, y en cualquier contexto del rendimiento en el que nos detengamos, la influencia neurohormonal es decisiva. Tenemos la tentación de “pasar por alto” ese eje fundamental cuando abordamos el estudio de las adaptaciones, pero no debemos olvidar que son las hormonas las que abren muchas de las puertas que permiten a células, tejidos, órganos y sistemas adaptarse al estrés del ejercicio y con ello mejorar la capacidad funcional y el rendimiento.

El péptido natriurético aumenta el cortisol y las catecolaminas

peptido-natriureticoEl péptido natriurético tipo B (BNP) es una hormona liberada por el corazón en respuesta a sobrecargas de volumen, ejerciendo efectos natriuréticos. Se utiliza clínicamente como biomarcador pronóstico y diagnóstico. Recientemente se han publicado los resultados de un estudio (Grimm y col, 2016; J Appl Physiol 22-dic) cuyo objetivo fue investigar los efectos hormonales en hipófisis, glándula adrenal y tiroides en respuesta a la administración de BNP. El estudio se llevó a cabo en sujetos sanos (21-19 años) que participaron en dos sesiones experimentales, recibiendo una infusión intravenosa continua durante 4 h (un placebo y otra BNP) permaneciendo en posición supina. Los autores evaluaron las concentraciones de hormonas de la hipófisis, glándulas adrenales y tiroides, frecuencia cardiaca y presión arterial en reposo antes de la administración y durante las 4 h posteriores. Los resultados mostraron un aumento de las concentraciones de cortisol, d adrenalina y noradrenalina, como respuesta a la administración de BNP. Esos cambios hormonales se acompañaron de un incremento de la frecuencia cardiaca. La presión arterial no se modificó. Lo que este estudio nos muestra es que el impacto de la liberación de BNP sobre el sistema endocrino va más allá del eje renina-angiotensina-aldosterona, incluyendo un aumento de actividad adrenérgica y niveles de cortisol.
Los resultados de esta investigación son muy ilustrativos sobre la importancia del conocimiento de la fisiopatología en relación a la prescripción de ejercicio. Cuando nos enfrentamos a un paciente en el que el ejercicio esté indicado, hemos de hacerlo con seguridad y eficacia y ese camino pasa en primer lugar por conocer la fisiopatología de la enfermedad.

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