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Revista médica de Chile

Print version ISSN 0034-9887

Rev. méd. Chile vol.150 no.2 Santiago Feb. 2022

http://dx.doi.org/10.4067/S0034-98872022000200271 

Cartas al Editor

El complejo escenario molecular gatillado por el ejercicio físico agudo

The complex molecular scenario triggered by acute physical exercise

Lorena Mardones1  a

Carlos Celis-Morales2  3  4  b

1Laboratorio de Investigación en Ciencias Biomédicas. Facultad de Medicina. Universidad Católica de la Santísima Concepción. Concepción. Chile.

2BHF Glasgow Cardiovascular Research Centre, Institute of Cardiovascular and Medical Sciences, University of Glasgow. Glasgow, UK

3Laboratorio de Rendimiento Humano, Grupo de Estudio en Educación, Actividad Física y Salud (GEEAFyS). Universidad Católica del Maule. Talca, Chile.

4Centre of Exercise Physiology Research (CIFE), Universidad Mayor. Santiago, Chile.

Señor Editor,

Si bien existe una gran cantidad de evidencia que respalda los beneficios de la práctica regular de actividad física en la prevención del desarrollo de enfermedades crónicas como diabetes, obesidad, hipertensión y cáncer1 , aun no existe claridad en los cambios moleculares inducidos por el ejercicio físico, especialmente en base a intensidad, duración y características de las personas que lo realizan2 , 3 .

Un reciente estudio multiómico analizó, por primera vez, el complejo escenario molecular que es inducido por el ejercicio físico4 . Este estudio, realizado por Contrepois y col., fue publicado en Cell en 2020 y reportó los efectos tempranos del ejercicio físico a nivel proteómico, y metabolómico en plasma, y transcriptómico, en leucocitos mononucleares de sangre periférica. Se reclutaron 50 adultos de 59 ± 8 años con un IMC de 28,4 ± 5,1 kg/m2 con niveles de insulina entre 96 y 220 mg/dL (14 controles y 58% de hombres). Los participantes realizaron una prueba de capacidad máxima de consumo de oxígeno en una cita rodante con una duración de 8 a 12 minutos, obteniendo muestras de sangre antes de comenzar la prueba y luego de 2, 15, 30 y 60 minutos.

El estudio de Contrepois y col. relevó que el ejercicio físico induce cambios en un total de 2.179 biomarcadores, los cuales se agruparon en 4 patrones, destacando alteraciones en el metabolismo energético, el estrés oxidativo y la respuesta inmune (Tabla 1). Los cambios en los lípidos constituyeron 62% de los metabolitos alterados. Específicamente, los cambios en los niveles de acil-carnitinas y ácidos grasos libres (AG) dan cuenta de la oxidación total de AG en cadena larga y de la oxidación parcial de AG de cadena media, mientras que la disminución de triacilglicéridos (TAG) se asocia con la producción temprana de AG con acción pro-inflamatorias, como el ácido araquidónico y el ácido eicosapenatenoico, y con el consumo tardío de AG cortos y saturados4 . El comportamiento de los aminoácidos revela que estos se metabolizaron en forma más tardía, asociándose a la detoxificación del amonio muscular4 . Interesantemente, los niveles de algunos marcadores pro-inflamatorios se pudieron correlacionar con los patrones proteómicos y metabolómicos observados a los 15 minutos post-ejercicio, destacando la mieloperoxidasa, las interleuquinas 5 y1β, y el factor de necrosis tumoral alfa (TNFα), constituyendo, lo que los autores denominaron “firma inflamatoria del ejercicio”4 . Por otro lado, a nivel transcriptómico, 57% de los 15.885 ARNm alterados por actividad física se ajustó a otros 4 patrones ( Tabla 1 ), destacando la transcripción de genes relacionados con la inflamación y el estrés oxidativo, como las interleuquinas 1β, 7, 8 y la óxido nítrico sintasa inducible. Además, los autores observaron que se presentó una correlación positiva entre el VO2 max y los niveles plasmático de lípidos con AG 20:0, con el 2-hidroxi AG y con el calcitrol. También se observó una correlación positiva entre el VO2 max y los niveles plasmático de ácido hipúrico, metabolito de la microbiota rica en los géneros Clostridiales, Actinomyces , Eubacterium , Facecalibacterium y Ruminococoaceade 4 , 5 . Por otro lado, los autores presentaron una correlación negativa entre VO2 max, la edad y los niveles de leptina y diacilgliceroles con AG 18:2 y 20:34 .

Tabla 1 Principales cambios asociados a ejercicio físico agudo (EFA) 

Patrón Tiempo post-EFA (min) n Principales procesos asociados
2 15 30 60
Metabolitos 1 N 196 Oxidación de AG y acil-carnitinas, metabolismo anaeróbico, respuesta inmune y estrés oxidativo
2 N N N 148 Oxidación de AG y acil-carnitinas, metabolismo de carbohidratos, proteínas y nucleótidos, coagulación y hemostasia
3 N 168 Oxidación de AG y carnitinas, metabolismo de proteínas y regulación metabólica
4 171 Metabolismo proteico y de la microbiota
ARNm 1 N N 1.593 Señales asociadas a interferones, metabolismo del hierro y biosíntesis del grupo hem
2 N N 2.795 Señales asociadas a eIF2 y mTOR
3 N 1.837 Señales asociadas a hipoxia e iNOS
4 N N 2.907 Señales asociadas a NFkB y H

Abreviaciones: EFA: ejercicio físico agudo, AG: ácidos grasos, eIF2: factor de iniciación ecuarionte 2, mTOR: blanco mamífero de rapamicina, iNOS: óxido sintasa inducible, NFkB: factor nuclear kappa B y HGF: factor de crecimiento hepático.

Este estudio también encontró una asociación de los patrones multiómicos observados con los niveles de glucosa basal de los participantes. En general, observaron que la insulina-resistencia redujo la eficiencia de la oxidación de los AG, la producción de energía, la restauración de la homeostasis y la respuesta cardiovascular a glutamato, así como la producción de moléculas vasoactivas, como la endotelina-1 y los beta-adrenérgicos4 , revelando una posible alteración del sistema nervioso autónomo en pacientes insulino-resistentes6 .

En resumen, el estudio de Contrepois y col. reveló que existe un patrón multiómico complejo posterior al ejercicio físico agudo, con una participación clave de moléculas que permiten la interacción entre distintos procesos metabólicos, inflamatorios y de reparación, y una respuesta diferencial según el VO2 max alcanzado y la presentación de insulina-resistencia. El análisis proteómico/metabolómico asociado a fitness cardio-respiratorio puede usarse para la predicción de riesgo cardiovascular y para el seguimiento de personas con enfermedades metabólicas, sustituyendo a las actuales pruebas de alto costo y con un elevado requerimiento técnico. El trabajo presentado abre nuevas líneas de estudio multiómicos asociados a ejercicio físico, como por ejemplo, monitoreando los niveles plasmáticos de cuerpos cetónicos y metabolitos neuroactivos o analizando biopsias de tejido muscular y adiposo.

Referencias

1 Celis-Morales, Salas C, Álvarez C, Aguilar Farías N, Ramírez-Campillos R et al. Un mayor nivel de actividad física se asocia a una menor prevalencia de factores de riesgo cardiovascular en Chile: resultados de la Encuesta Nacional de Salud 2009-2010. Rev Med Chile 2012;143:1435-43. DOI: 10.4067/S0034-98872015001100009. [ Links ]

2 Overmyer K, Charles R. Evans C, Qi NR, Minogue CE, Carson JJ et al. Maximal Oxidative Capacity during exercise is associated with skeletal muscle fuel selection and dynamic dhanges in mitochondrial protein acetylation. Cell Metabolism 2015; 21: 468-78. DOI: 10.1016/j.met.2015.02.007. [ Links ]

3 Williams CJ, Williams MG, Eynon N, Ashton KJ, Little JP, Wisloff U and Coombes J. Genes to predict VO2max trainability: a systematic review. BMC Genomics 2017; 18 (Suppl 8): 831. DOI: 10.1186/s12864-017-4192-6. [ Links ]

4 Contrepois K, Wu S, Moneghetti KJ, Hornburg D, Ahadi S, Tsai M et al. Molecular choreography of acute exercise. Cell 2020; 181: 1112-30. DOI: 10.1016/j.cell.2002.04.043. [ Links ]

5 Pallister T, Jackson MA, Martin TC, Zierer J, Jennings A, Mohney RP et al. Hippurate as a metabolomic marker of gut microbiome diversity: Modulation by diet and relationship to metabolic syndrome. Scientific Reports 2017;7:13670. DOI: 10.1038/s41598-017-13722-4. [ Links ]

6 Lymperopoulos A, Rengo G and Koch WJ. Adrenergic nervous system in heart failure: pathophysiology and therapy. Circ Res 2013; 13: 739-53. DOI:10.1161/CIRCRESAHA.113.300308. [ Links ]

Correspondencia a: Lorena Mardones. Facultad de Medicina. Universidad Católica de la Santísima Concepción. Alonso de Rivera 2850. Concepción, Chile. lmardones@ucsc.cl

a

Bioquímico, Doctor en Ciencias Biológicas.

b

Profesor de Educación Física, Doctor en Ciencias Cardiovasculares y Biomédicas.

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