La actividad física practicada con regularidad resulta esencial para preservar la salud, mantener el peso corporal adecuado y prevenir algunas enfermedades. La Organización Mundial de la Salud (OMS) recomienda a los adultos que realicen al menos 30 minutos de actividad física diaria de intensidad variable, según su edad y estado físico. En general, la población está volviéndose sedentaria, particularmente los niños y jóvenes que dedican gran parte de su tiempo libre a los videojuegos y las redes sociales, prestando escaso interés a las actividades físicas saludables.
En las últimas décadas, los datos epidemiológicos y la experiencia clínica han demostrado ampliamente que caminar a paso ligero, durante una hora, cinco días a la semana, incrementa la sobrevida alrededor de cuatro a cinco años, en comparación con las personas sedentarias; además, dota de mejores defensas ante las infecciones, una incidencia menor (10 por ciento) de enfermedad y/o mortalidad de origen cardiovascular (American College of Cardiology) y otras patologías crónicas -diabetes tipo 2, hígado graso no alcohólico, enfermedad inflamatoria intestinal, así como una recuperación más rápida de los tejidos dañados.
Cuando nos preguntamos sobre las causas de estas indudables “recompensas biológicas”, sorprende el desconocimiento científico acerca de los mecanismos moleculares y procesos biológicos que tienen lugar en el interior de las células, durante y después del ejercicio físico. Recientemente, se comienza a descubrir parte de este enigma biológico inducido por el ejercicio físico. Como comenta la Dra. Dafna Bar-Sagi, destacada bióloga celular e investigadora del cáncer en New York University School of Medicine, “sabemos que el ejercicio es bueno, pero todavía hay una gran brecha en la comprensión de lo que leshace a nuestras células”.
Diversos grupos de científicos tratan de descifrar la compleja red de procesos moleculares que reparan y mantienen sanas a las células, liberan poderosas substancias antiinflamatorias y retrasan los efectos naturales del envejecimiento, con una simple actividad física diaria. Se ha descubierto que algunas células liberan unas moléculas de señalización que transportan mensajes biológicos de unos órganos a otros, como el cerebro, corazón y vasos sanguíneos, sistema inmunológico o el aparato digestivo.
La investigación científica actual considera de gran interés estos proyectos de biología molecular por sus sustanciales mejoras de la salud, retrasar el envejecimiento o sus futuras implicaciones en el tratamiento de ciertas enfermedades crónicas. Recientes hallazgos sobre la respuesta adaptativa al estrés del ejercicio y la regulación de sus vías inmunitarias y metabólicas están sorprendiendo a los científicos.
Camino hacia el sedentarismo
Tras su aparición en la Tierra, los seres humanos debían permanecer en perfecto estado físico para sobrevivir como nómada, ya que les obligaba a la búsqueda constante de alimentos, caminar largas distancias, transportar pesadas cargas, construir refugios para protegerse de las inclemencias del tiempo, enfrentarse a múltiples peligros y proteger a su familia en un entorno abierto tan hostil.
Hace unos 10.000 años, se produjo una transformación radical de la forma de vida de la humanidad, denominada Revolución neolítica, que supuso el cambio de lavida nómada a otra más protegida y sedentaria, al depender de la agricultura y ganadería. Esta trascendental modificación a un estilo de vida, más predecible y tranquilo, causó algunas alteraciones en el organismo humano. Mientras el ejercicio físico constante e intenso demandaba un gran consumo energético por el nomadismo, el progresivo sedentarismo trajo consigo que los excesos de la energía consumida se depositaran en los tejidos corporales -en forma de grasa-, con sus conocidos efectos nocivos para el cuerpo humano.
El poderoso ejército de las exerquinas
La científica danesa, Bente Klarlund Pedersen, directora del Centre for Physical Activity Research and the Centre of Inflammation and Metabolism de Copenhagen, y su equipo recolectaron muestras de sangre de atletas, antes y después de participar en un maratón, y encontraron varias moléculas del sistema inmunológico -citoquinas- que aumentaron de forma inmediata tras el ejercicio físico, algunas permanecían muy elevadas hasta cuatro horas después finalizar la competición deportiva. De estas moléculas destaca la interleucina-6 (IL-6), una proteína que se activa como respuesta del organismo humano en defensa ante las infecciones, desconocíamos que se liberaba también por la contracción muscular durante el ejercicio, siendo por ello incluida dentro del grupo de la sexerquinas –término utilizado para las moléculas producidas en respuesta al ejercicio-. La presencia de niveles elevados de IL-6 puede ocasionar efectos beneficiosos o perjudiciales para el cuerpo. Mientras durante el reposo, una cantidad elevada en sangre de IL-6 tiene un potente efecto inflamatorio, como se observa con la obesidad y la diabetes tipo 2 no controlada, durante el ejercicio físico origina una activación en cadena de otras citoquinas de su familia, como IL-10 y IL-1ra, que contrarrestan dicho efecto inflamatorio nocivo, logrando una acción antiinflamatoria inmediata muy potente.
https://doi.org/10.1038/d41586-024-01200-7
El cuerpo humano ha aprendido a beneficiarse de un proceso fundamentalmente estresante, como el ejercicio físico que puede dañar las células, poniendo en marcha una cascada de procesos celulares que trabajan conjuntamente para revertir estos efectos perjudiciales. Entre las moléculas protectoras de este arsenal de mantenimiento y reparación celular se encuentra la proteína PGC-1α que regula los genes de los músculos esqueléticos y la proteína NRF2 que activa los genes que codifican las enzimas antioxidantes y antiinflamatorias.
Durante el ejercicio continuado, los órganos y tejidos distantes se comunican entre sí a través de unas señales moleculares transportadas por unas vesículas extracelulares con forma de burbujas. El fisiólogo y especialista del ejercicio físico Mark Febbraio y su equipo de Monash University de Melbourne (Australia) encontraron en la sangre de atletas, durante y después de la práctica deportiva, un aumento significativo de los niveles de más de 300 tipos de proteínas, confirmando que el ejercicio modifica gran parte de los mecanismos fisiológicos propios del estado de reposo.
En el interior de las células existe una verdadera sala de máquinas energética -mitocondria- que provee de combustible a todo el organismo, asegurando su supervivencia. Durante el ejercicio, esta central energética debe incrementar considerablemente la producción de combustible biológico, transformando el nucleótido adenosín trifosfato (ATP) en adenosín difosfato (ADP), a partir de los productos metabólicos -glucosa, ácidos grasos y aminoácidos. Durante el ejercicio físico intenso se generan unos subproductos moleculares o especies reactivas de oxígeno (ROS) (del inglés, reactive oxygen species) que pueden dañar las proteínas, los lípidos y el propio ADN. Sin embargo, se ponen en marcha otros procesos biológicos protectores que fortalecen las defensas, eliminando eficazmente estos subproductos dañinos (ROS).
Tecnologías ómicas
La llegada de novedosas tecnologías “ómicas” -genómica, transcriptómica, proteómica, metagenómica, metatranscriptómica y metabolómica- ha traído consigo unos avances asombrosos en el conocimiento de la biotecnología, la biología molecular de la salud y las enfermedades.
Ante una información insuficiente sobre los fundamentos moleculares de las diversas adaptaciones fisiológicas inducidas por el entrenamiento físico, se ha considerado necesario recurrir a las tecnologías ómicas para crear el mapa molecular completo del organismo humano. El gobierno de los Estados Unidos ha destinado 170 millones de dólares al NIH (del inglés, National Institutes of Health) para este importante proyecto de investigación, estableciendo el denominado Consorcio de Transductores Moleculares de la Actividad Física (MoTrPAC) (del inglés, Molecular Transducers of Physical Activity Consortium), que tiene como objetivo descubrir cómo el ejercicio físico mejora y mantiene la salud de los tejidos y órganos del cuerpo a nivel molecular. Se comienzan a aportar algunos hallazgos sorprendentes acerca de cómo el ejercicio desencadena una compleja y organizada coreografía de procesos biológicos, como el metabolismo energético, el estrés oxidativo y la inflamación. La creación de este catálogo de moléculas del ejercicio constituye un primer paso para poder comprender sus efectos en el organismo. Hasta el momento, este equipo de investigadores ha utilizado los perfiles multiómicos de más de 17.000 moléculas, encontrando que más de la mitad mostraron cambios significativos con el ejercicio físico. Particularmente, se estudian la respuesta adaptativa al estrés tisular, las modificaciones del músculo esquelético, los cambios en el tejido adiposo, las alteraciones de las células sanguíneas, la respuesta defensiva de las vías inmunitarias o la activación de nuevas rutas metabólicas producidas por el ejercicio físico.
Hallazgos recientes muestran cómo después del ejercicio, las células hepáticas produjeron varios tipos de enzimas carboxilesterasa que aceleran el metabolismo, sin aumentar de peso corporal. Estas enzimas son moléculas orgánicas, de naturaleza proteica, que incrementan la velocidad de las reacciones químicas orgánicas -metabolismo-. Hasta ahora, se desconocía que el ejercicio físico estimulara la producción de estas enzimas que, si logran producirlas con suficiente pureza química, podrán utilizarse como suplementos que imiten el ejercicio físico.
Este mapa molecular contendrá las señales moleculares que tienen lugar durante la actividad física y sus modificaciones dependiendo del sexo, edad, complexión corporal y estado físico. Este interesante programa permitirá contar con una base de datos importante y fácil de utilizar por los médicos e investigadores interesados en los mecanismos responsables de la actividad física para mejorar o preservar la salud, prevenir ciertas enfermedades y disminuir los efectos del envejecimiento natural.
“Necesitamos entender cómo funcionan todas estas moléculas, porque el ser humano es una máquina homeostática que necesita ser ajustada adecuadamente”, comenta el Dr. Michael Snyder, genetista de Stanford University en California (EE.UU.).
El mayor conocimiento de este “misterio molecular” posibilitará la fabricación de nuevos medicamentos que traten de imitar los efectos beneficiosos del ejercicio físico, particularmente destinados a aquellos pacientes con limitaciones para la práctica deportiva, o bien para potenciar sus efectos saludables. Confiamos que esto último no traiga consigo una mayor tendencia al sedentarismo de las personas sanas, mediante el consumo de “pastillas que imiten el ejercicio físico sin moverse de la butaca”.
Cuando la Ciencia desenrede esta compleja madeja de múltiples moléculas relacionadas con la práctica de ejercicios físicos, nos ofrecerá una mayor protección ante las enfermedades y, en definitiva, una vida más saludable y duradera.
“El ejercicio es clave para la salud física y de la mente”
Nelson Mandela (1918-2013) – Abogado, político y activista sudafricano
Presidente de la República Sudáfrica (1994), Premio Príncipe de Asturias (1992) y
Premio Nobel de la Paz (1993)
José Manuel Revuelta Soba
Catedrático de Cirugía. Profesor Emérito de la Universidad de Cantabria
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