MÚSCULO ESQUELÉTICO, MÁS ALLÁ DE LA FUERZA: METABOLISMO DEL EJERCICIO FÍSICO
Autor Chimalli Digital
El músculo esquelético representa uno de los constituyentes más grandes del organismo humano y abarca entre el 30% y el 40% del peso corporal del fenotipo adulto maduro.
La integridad, la salud y la función del músculo esquelético están fuertemente relacionadas con una serie de enfermedades como la hipertensión, la diabetes tipo 2 (DT2), la obesidad y la atrofia muscular asociada a la edad (sarcopenia).
Los trastornos en dicho tejido tienen importantes repercusiones en los seres humanos, con una disminución de la calidad de vida, la duración de la salud y una mortalidad más temprana.
El ejercicio físico, en conjunto con sensatos hábitos de alimentación, continúa siendo la principal medida preventiva del deterioro del músculo esquelético y, a modo de ejemplo, ha demostrado ser más exitoso que las intervenciones farmacéuticas en el tratamiento de la diabetes tipo 2 y la sarcopenia.
Pese a ello, con el aumento del comportamiento sedentario y los regímenes adversos de estilo de vida y trabajo (como el trabajo de oficina), las tasas de participación en actividades físicas son alarmantemente bajas.
Entonces, existe un enorme interés en comprender los mecanismos moleculares mediante los cuales el ejercicio físico permite sus efectos beneficiosos sobre el músculo esquelético, con la esperanza de que los científicos puedan aprovechar dicho conocimiento para ayudar a atenuar la pérdida de masa y función muscular asociada a la edad.
En un elegante artículo de revisión de años atrás, Egan y Zierath destacaron algunas de las perturbaciones metabólicas y moleculares subyacentes que ocurren tras el ejercicio físico agudo y crónico (aeróbico y de fuerza) que permiten adaptaciones funcionalmente importantes a nivel de todo el tejido.
Desde aquella revisión, los fisiólogos moleculares han comenzado a desentrañar el rol que desempeñan las modificaciones epigenéticas en la adaptación muscular, un destacable aumento de las publicaciones recientes.
Tomando en cuenta la creciente importancia de entender los mecanismos moleculares que gobiernan la salud de los tejidos y los organismos, dicho campo de trabajo tiene implicaciones importantes tanto para el desempeño humano como para las enfermedades.
EXPLORANDO EL CONOCIMIENTO CIENTÍFICO SOBRE LAS ADAPTACIONES DEL MÚSCULO ESQUELÉTICO BAJO LA INFLUENCIA DEL EJERCICIO FÍSICO
El entendimiento clásico de las bases moleculares de la adaptación del músculo esquelético se basa en una serie de procesos secuenciales.
El ejercicio físico, que depende de la modalidad y la intensidad, crea una gran cantidad de moléculas extracelulares (como hormonas, factores de crecimiento y citocinas) secretadas por diversas glándulas, tejidos y órganos del cuerpo.
A través de una serie de mecanismos, dichas moléculas y ligandos encienden un hervidero de actividad intracelular, incluido el cambio en la actividad de las proteínas intracelulares, la unión/desplazamiento de factores de transcripción y la translocación de moléculas clave.
Más tarde, esto conduce a la atenuación/aumento en la expresión de redes genéticas clave, así como a modificaciones postraduccionales clave, creando una respuesta coordinada y dependiente del tiempo al estrés del ejercicio físico.
Posterior al ejercicio de fuerza y aeróbico, los cambios en la expresión genética ocurren de manera transitoria, aumentando de manera observable aproximadamente 2 a 4 horas después del estímulo antes de regresar a los niveles basales cerca de 20 a 24 horas después.
Dichos cambios transitorios en la expresión del ARNm son un sello crucial de la adaptación posterior, con cambios repetidos en la expresión (típicamente, pero no exclusivamente) que conducen a un aumento o disminución complementarios en la abundancia de la proteína codificante producida por el ribosoma.
A fin de cuentas, la adaptación del músculo esquelético inducida por el ejercicio físico está determinada por el cambio en la abundancia relativa de proteínas funcionales, en un intento de mantener la homeostasis del tejido durante continuos o repetidos estímulos.
Los resultados transcripcionales dependen de la accesibilidad del aparato transcripcional fundamental a los loci genéticos de interés.
Por ende, es importante en el contexto de la adaptación post-ejercicio tener una cromatina funcionalmente permisiva, en la que los factores de transcripción y la maquinaria de la polimerasa sean capaces de reconocer, unirse y transcribir la secuencia de ADN.
Las modificaciones epigenéticas convergen en sitios reguladores para modificar la estructura conformacional de la cromatina, generando una cromatina funcionalmente activa/permisiva o inactiva/represiva.
Resultando esencial enfatizar que las modificaciones epigenéticas en sí mismas dependen de una serie de sustratos, cofactores y metabolitos que se generan en las vías de energía celular, vinculando así una interacción distinta entre el metabolismo celular y la epigenética.
Dado que el estrés por ejercicio físico es un potente modificador de la energía y el flujo metabólico, la interacción entre el metabolismo del ejercicio físico y las modificaciones epigenéticas debe quedar clara.
Adicionalmente, está claro que dicho mecanismo biológico esencial podría ser primordial para facilitar la adaptación post-ejercicio y permitir la remodelación del tejido del músculo esquelético.
No obstante, sólo hace poco tiempo ha comenzado a ganar atención el trabajo experimental que identifica el rol, el comportamiento y la función de la epigenética respecto a este tema.
PERO… ¿A QUÉ NOS REFERIMOS CON EL CONCEPTO DE EPIGENÉTICA?
La epigenética como concepto fue concebida por primera vez por Conrad Waddington en 1940.
A partir de ese momento, la atención a dicho campo ha experimentado un incremento rápido y exponencial tras el cambio de siglo.
Pese a ello, la epigenética continúa siendo un término ambiguo con múltiples definiciones de trabajo utilizadas en la actualidad.
Respecto al presente artículo, utilizamos la definición de epigenética, como cambios en la expresión/actividad transcripcional que no se deben a una variación subyacente en la secuencia genética.
Dichas modificaciones son de crucial importancia en la biología fundamental, ya que regulan procesos como la inactivación del cromosoma X y la importancia genómica, además de ser el método molecular más confiable de predicción de la edad biológica humana, subyacentes colectivamente en su importancia y asociación con el desarrollo, la enfermedad y el envejecimiento.
Las modificaciones epigenéticas subyacentes permiten que células genéticamente idénticas logren una divergencia extrema en el resultado fenotípico, regulando el programa transcripcional evocado durante la homeostasis y después de encuentros con estrés.
A día de hoy, se han identificado cientos de modificaciones epigenéticas, las más destacadas de las cuales ocurren en dos sitios reguladores clave dentro del genoma.
Los mecanismos subyacentes por los cuales el músculo esquelético humano muestra una variación extrema en su capacidad para adaptarse a un estrés de ejercicio físico determinado aún no se han dilucidado por completo.
No obstante, está claro que las modificaciones epigenéticas desempeñan un rol esencial en la adaptación fisiológica.
EL EJERCICIO FÍSICO COMO DESENCADENANTE EPIGENÉTICO EN EL MÚSCULO ESQUELÉTICO
El ATP es esencial para la contracción exitosa del músculo esquelético maduro.
El metabolito instiga la unión de la cabeza de miosina a los sitios de unión de actina disponibles dentro de la unidad de sarcómero y, una vez descompuesta, la molécula de fosfato resultante hace que la cabeza de miosina se incline y se deslice a lo largo del miofilamento de actina, creando los filamentos deslizantes observados clásicamente.
Entonces, queda claro que, para mantener una contractilidad adecuada de la unidad de músculo esquelético, la biodisponibilidad de ATP se convierte en un factor limitante de la velocidad.
Para apaciguar esta alta demanda de energía, el músculo esquelético metaboliza rápidamente una serie de nutrientes disponibles, incluidas grasas, carbohidratos y aminoácidos, además de reciclar lo que anteriormente se creía que eran subproductos como el lactato.
Durante la regulación positiva de dichos programas, se producen metabolitos en grandes cantidades y sustratos como acetil-CoA, ATP y a-KG.
Siendo importante resaltar que existen muchos elementos reguladores que desempeñan un rol clave en la regulación de la contractilidad del músculo esquelético y la producción de energía, ninguno más que el calcio (Ca2+), que alivia el complejo troponina-tropomiosina y permite que las cabezas de miosina altamente cargadas se unan a los sitios de unión de actina.
¿CÓMO OBTIENES ENERGÍA DURANTE EL EJERCICIO FÍSICO? Y ¿CÓMO SE METABOLIZA EL CARBONO DURANTE DICHO PROCESO?
El metabolismo de los carbohidratos es la principal fuente de energía durante el ejercicio físico, donde las intensidades alcanzan las del esfuerzo más alto al máximo.
Un trabajo esencial en el año 1990 informó un claro predominio del trabajo de los músculos esqueléticos para favorecer la degradación de las reservas del glucógeno muscular sobre las reservas musculares de triglicéridos y, además, el metabolismo de dichos productos y las fuentes de glucosa derivadas del plasma a intensidades de ejercicio aeróbico del 85% VO2max.
Hay una clara asociación para la regulación positiva de dichos programas metabólicos durante períodos de aumento gradual de la intensidad del ejercicio aeróbico, como lo demuestran los aumentos significativos en la concentración de glucosa plasmática, aumento de la expresión de la proteína clave transportadora de glucosa GLUT4 y un aumento sustancial en el nivel de absorción de glucosa en el músculo esquelético.
Durante el ejercicio de fuerza, el requerimiento de glucógeno como fuente como fuente de energía de apoyo para la contracción muscular está menos documentado.
De acuerdo a un trabajo llevado a cabo en 1990, existe una reducción marcada y sustancial en el contenido de glucógeno muscular después del ejercicio de fuerza cuando se realiza a niveles altos (press de piernas al 70% de 1 repetición máxima (1RM) para 6 repeticiones) y bajos (35% de 1RM para > 14 repeticiones) intensidades de ejercicio físico.
Trabajos adicionales que confirman la dependencia del glucógeno como fuente de combustible durante el ejercicio de fuerza sugieren una reducción del 25% al 40% en comparación con los niveles de glucógeno previos al ejercicio físico.
Lo que es aún más interesante es la cinética del uso de glucógeno durante el ejercicio de fuerza, con la tasa de uso asociada con la intensidad del ejercicio realizado (por ejemplo, repeticiones llevadas a cabo en un mayor porcentaje de 1RM), mientras que el uso absoluto de glucógeno depende de la carga de trabajo total (a modo de ejemplo, combinación del número de repeticiones, series y ejercicios a una intensidad determinada).
Dicho trabajo resalta con claridad que el glucógeno se convierte en un metabolito importante durante el ejercicio de fuerza y que la intensidad a la que se lleva a cabo el ejercicio físico y la carga de trabajo total son modificadores importantes del flujo y el rendimiento metabólico.
Durante la glucolisis, la fosfoglicerato deshidrogenasa oxida el 3-fosfoglicerato, creando el aminoácido serina.
La serina sirve al grupo de un carbono, que recicla activamente la homocisteína en metionina, dando lugar a una mayor biodisponibilidad del precursor para la metilación de novo.
Por ende, es plausible sugerir que una regulación positiva significativa en la glucolisis observada durante el ejercicio aeróbico y de fuerza de alta intensidad aumenta la producción de serina que sirve para incrementar el potencial de metilación en el músculo esquelético.
En apoyo parcial de tal hipótesis, se ha demostrado que la glucolisis regula la expresión de la fosfoglicerato deshidrogenasa como la enzima clave para la biosíntesis de serina en un modelo de ratón de entrenamiento físico que analiza el músculo cardiaco.
El producto de la glucolisis, el piruvato, se somete a un proceso degenerativo de carbono de tres pasos en el que un grupo acetilo resultante se transfiere a CoA, lo que da como resultado acetil-CoA.
No obstante, es de enfatizar que durante períodos de restricción de oxígeno (es decir, series de ejercicio físico agudo, intenso y repetitivo como carreras de velocidad o ejercicio de fuerza), dicho proceso no es lo suficientemente eficiente como para entregar acetil-CoA a las mitocondrias para satisfacer las demandas de ATP de la célula.
En consecuencia, la glucolisis anaeróbica se produce para aliviar dicha demanda, convirtiendo el piruvato en lactato a través de la enzima lactato deshidrogenasa (LDH) y suministrando ATP al músculo que trabaja en una reacción que ocurre aproximadamente 100 veces más que el metabolismo aeróbico, aunque solo suministra 2 en lugar de 36 a 38 moléculas de ATP.
A pesar de lo cual, la producción de lactato es sinónimo de ejercicios cortos, repetitivos y muy intensos.
Por ejemplo, el ejercicio de fuerza bilateral de piernas (en forma de sentadillas) realizada hasta el agotamiento en dos series (70% y 50% 1RM hasta la fatiga) aumenta el lactato en sangre desde niveles en reposo de aproximadamente 1.5 a > 7.5 mmol.
El lactato como metabolito tiene un rol distinto y directo en la epigenética celular.
Ciertamente, en una serie de complejos experimentos, se ha demostrado, tanto in vivo como in vitro, que el lactato es un inhibidor endógeno de desacetilasas de histonas (HDAC) que se dirige al complejo de histona 4, acetilando así las marcas de histonas, asociando así dichas modificaciones con una mayor expresión genética.
Indudablemente, mediante el uso de matrices de expresión genética, los científicos identificaron una asociación entre las modificaciones de la acetilación de histonas inducidas por lactato y la expresión genética.
Interesantemente, dichos científicos también informaron que un grupo de genes cuya expresión se modifica debido al tratamiento con lactato del mismo modo se regulan después del tratamiento con butirato.
El butirato es un ácido graso de cadena corta (AG) bien conocido que tiene importantes características de inhibición de HDAC.
Dichos datos sugieren que la desregulación epigenética inducida por la disponibilidad de lactato, un producto del metabolismo de los carbohidratos, comparte vías reguladoras comunes con los metabolitos asociados con el metabolismo de los ácidos grasos.
El lactato ha sido implicado recientemente como un sustrato precursor de la modificación epigenética, acertadamente llamada, lactilatyion, vinculando aún más el metabolismo con la regulación de la transcripción genética.
De hecho, Zhang y su equipo de científicos identificaron por primera vez que los residuos de aminoácidos de lisina son susceptibles a la adición de grupos lactilo.
Utilizando isotopos de carbono estables (C3-lactato), los científicos identificaron elegantemente que el lactato en sí es el precursor de dicho fenómeno y que dicha modificación epigenética aumentó cuando las células fueron tratadas con niveles crecientes de lactato.
Funcionalmente, la lactilación de lisina parece ocurrir predominantemente en las regiones promotoras de genes codificantes y se correlaciona positivamente con la expresión de dichas transcripciones, lo que sugiere una característica protranscripcional de la modificación.
Los mecanismos por los cuales se produce la lactilación de la lisina aún se desconocen y se requiere más trabajo mecanicista.
No obstante, desde la perspectiva del ejercicio físico, esto plantea la tentadora posibilidad de que la producción de lactato durante y después del ejercicio intenso regule directamente el paisaje epigenético del genoma y, por representación, la capacidad transcripcional de los genes codificantes.
Adicionalmente, debido a que el lactato se transporta habitualmente entre células y tejidos, esto también puede sugerir que la producción del lactato durante/después del ejercicio físico permite la comunicación cruzada entre células y tejidos, facilitando respuestas adaptativas más amplias dentro del medio biológico.
Lo cual implica que el lactato es un regulador importante de la actividad enzimática epigenética, mostrando un vinculo causal entre el estado metabólico de las células, la epigenética y el potencial transcripcional celular.
PÉRDIDA DE GRASA CORPORAL A TRAVÉS DEL ENTRENAMIENTO DEL MÚSCULO ESQUELÉTICO
La lipolisis es el proceso de descomponer las grasas en sus componentes en una columna vertebral del glicerol y ácidos grasos, y estos últimos sirven para diversos procesos metabólicos.
Los ácidos grasos con colas alifáticas que constan de 12 o menos moléculas de carbono (ácidos grasos de cadena corta/mediana) pueden difundirse a través de la membrana mitocondrial sin ayuda.
En contraste, los ácidos grasos de cadena larga requieren transporte a través del transbordador de carnitina, donde las enzimas carnitina palmitoil transferasa se vuelven limitantes de la velocidad.
Los ácidos grasos continúan su ruta metabólica sirviendo a la ruta de Β-oxidación. El producto final de la Β-oxidación es acetil-CoA, que luego ingresa al ciclo del ácido tricarboxílico.
En una forma secundaria de producción de energía derivada de lípidos, los cuerpos cetónicos se forman en el hígado durante periodos de estrés metabólico, donde el acetil-CoA y el acetoacetil-CoA interactúan, produciendo acetoacetato (AcAc).
AcAc es la cetona primaria producida en el hígado, donde una cantidad mínima se excreta en el sistema circulatorio, pero la mayoría se descompone por la 3-betahidroxibutirato deshidrogenasa (BDH) en beta-hidroxibutirato (βOHB).
Los transportes de monocarboxilato (MCT) en el sarcolema y las mitocondrias son responsables de transportar los cuerpos cetónicos hacia y desde los sistemas circulantes y facilitar la absorción en tejidos metabólicamente exigentes no hepáticos, como el músculo esquelético.
Las implicaciones epigenéticas de dichos metabolitos se han vuelto de interés recientemente.
En el metabolismo de los ácidos grasos, se produce butirato, un ácido graso de cadena corta, que se sabe que tiene un efecto positivo en la salud del músculo esquelético.
Sumado a ello, debido a su cinética, se ha informado que es un potente inhibidor de la actividad de HDAC.
Más interesante aún, se ha sugerido que los cuerpos cetónicos tienen importantes propiedades de señalización, destacando específicamente las cetonas AcAc y βOHB y su efecto sobre la acetilación de histonas.
En realidad, in vitro, se ha demostrado recientemente que βOHB inhibe las HDAC 1, 3 y 4, donde las células tratadas con una dosis biológicamente relevante del cuerpo cetónico exhiben una hiperacetilación dosis-dependiente de las marcas H3K9.
Los científicos observaron efectos similares in vivo, donde la infusión de βOHB con bomba osmótica en el riñón de ratones evoca la hiperacetilación de histonas que, en consecuencia, regula positivamente la expresión de transcripciones específicas, incluida la inducción de la caja forkhead O3 (Foxo3).
En un contexto relacionado con el ejercicio físico, la investigación clásica muestra que posterior a un ejercicio intenso prolongado (mayor a 90 minutos), ya sea andar en bicicleta o correr en una caminadora, se ha demostrado que produce un aumento significativo (1-2 mM) en los niveles circulantes de βOHB en humanos.
Adicionalmente, durante el ejercicio físico, la absorción de cuerpos cetónicos en el músculo esquelético se eleva hasta cinco veces más que los niveles homeostáticos basales.
Dado que βOHB constituye el suministro más abundante de cuerpos cetónicos dentro del sistema circulante, dichos datos sugieren un aumento significativo en la producción y absorción de βOHB durante el ejercicio de fuerza prolongado.
El ejercicio de fuerza a intensidades superiores a 65%, aproximadamente, de la carga de trabajo máxima, depende en gran medida de fuentes de energía derivadas de carbohidratos, pero con el esfuerzo prolongado, se busca una mayor dependencia de la energía derivada de lípidos.
Dichos hallazgos respaldan la idea de que el ejercicio de fuerza prolongado aumenta no sólo el suministro y la absorción de βOHB sino también la disponibilidad de ácidos graso libres, como el butirato.
Dado el rol conocido que desempeñan el βOHB y el butirato en la inhibición de las HDAC y los efectos consiguientes sobre H3K9/27ac, los científicos sugieren que las alteraciones metabólicas inducidas por el ejercicio de fuerza pueden promover modificaciones epigenéticas, que tienen consecuencias transcripcionales relevantes.
A día de hoy aún no se conoce los suficiente respecto al metabolismo de los ácidos grasos durante el entrenamiento con ejercicios de fuerza en el contexto de la disponibilidad de βOHB y su relación con las modificaciones epigenéticas.
Por ello, se requieren futuras investigaciones científicas que exploren dicha propuesta y otras que nos permitan entender mejor el metabolismo del ejercicio físico.
LA CIENCIA DE TUS MUSCULOS EN ACCIÓN Y LA MAGÍA DEL METABOLISMO DE TU MÚSCULO ESQUELÉTICO
El metabolismo tiene como objetivo principal el proporcionar energía para satisfacer las demandas de las células del músculo esquelético en funcionamiento, un fenómeno biológico que, tras el ejercicio físico, debe aumentar drásticamente su rendimiento.
Los dos componentes clave para aumentar la cantidad de acetil-CoA son el complejo piruvato deshidrogenasa (PDH) para el metabolismo de la glucosa y el ciclo de β-oxidación para el metabolismo de los ácidos grasos.
No obstante, generalmente se cree que la vía anterior (PDH) reemplaza a la vía de β-oxidación y proporciona una mayor cantidad de acetil-CoA al músculo que trabaja.
La PDH cataliza la descarboxilación del piruvato a acetil-CoA durante periodos de alto metabolismo de la glucosa.
La actividad de la PDH en sí esta regulada por su estado de fosforilación, en el que las PDH quinasas (PDK) fosforilan la enzima, dejándola inactiva, y un grupo de PDH fosfatasas actúan recíprocamente.
Se ha demostrado que la forma activa de PDH aumenta significativamente casi instantáneamente después del ejercicio físico, variando desde intensidades de ejercicio del 35% al 90% de la potencia máxima.
No obstante, cuando las sesiones de ejercicio físico se prolongan a 10 minutos, la actividad de la PDH aumenta aún más con intensidades de ejercicio del 90%, mientras que no se ha observado ningún aumento adicional con intensidades más bajas.
En conjunto, los científicos han identificado que posterior al ejercicio aeróbico agudo, a distintas intensidades, la PDH aumenta rápida y sustancialmente en términos de su actividad.
También se ha demostrado que el entrenamiento aeróbico a largo plazo aumenta la actividad de PDH, donde 8 semanas de entrenamiento en cicloergómetro al 75% del VO2max aumentan los niveles totales de PDH en 30% aproximadamente en el músculo esquelético humano.
Adicionalmente, ha quedado demostrado que la actividad de PDK aumenta notablemente tras el régimen de entrenamiento de 8 semanas, lo que sugiere que el músculo esquelético, después del entrenamiento, alberga una mayor sensibilidad a los requisitos de actividad de PDH.
Nuevamente, dichos datos informan un aumento en la actividad de PDH, lo cual sugiere un aumento significativo en la acetil-CoA derivada de la glucosa.
Pero también, la eficiencia para desencadenar el estado activo de la PDH y, por lo tanto, la capacidad de regular y controlar eficientemente la producción de acetil-CoA, incrementa tras el entrenamiento aeróbico a largo plazo debido al aumento de la actividad de la PDK.
Una vez derivado, el acetil-CoA ingresa al ciclo del ácido tricarboxílico (TCA) y sufre una cadena de reacciones que incorporan y derivan una serie de intermediarios, algunos de los cuales tienen funciones distintas en la regulación de la actividad de las enzimas epigenéticas.
De acuerdo con un gran aumento en la disponibilidad de acetil-CoA, el ciclo de TCA experimenta un aumento en la productividad durante el ejercicio aeróbico tanto en intensidades submáximas como supramáximas.
Por ejemplo, después de 10 minutos de ejercicio extensor unilateral de rodilla en estado estacionario (aproximadamente 60% de la producción máxima de potencia durante 10 minutos), la concentración intramuscular total de los intermediarios del ciclo de TCA en el músculo esquelético humano recreativamente activo aumentó de aproximadamente 1.4 a 2.9 mmol kg^-1 de peso seco.
En dicho experimento, los mismos participantes también mostraron un aumento significativo en la concentración intermedia total de TCA después del ejercicio exhaustivo, donde las concentraciones aumentaron desde el valor inicial a aproximadamente 5.4 mmol kg^-1 de peso seco tras el agotamiento voluntario.
Sumado a ello, el mismo estudio científico evidenció un aumento aproximado de 70 veces en el flujo del ciclo de TCA durante el ejercicio físico submáximo y un aumento de casi 100 veces después del ejercicio exhaustivo.
En específico, dicho estudio científico identifica que los intermediarios clave; el citrato, el succinato y el fumarato aumentaron sustancialmente durante el ejercicio aeróbico tanto agudo como más crónico.
De hecho, el estudio antes mencionado evidenció un aumento del doble en citrato, succinato y fumarato después de 5 minutos de ejercicio extensor de rodilla en estado estacionario y, curiosamente, mostró un incremento de dos y tres veces tanto en succinato como en fumarato tras el protocolario exhaustivo ejercicio extensor de rodilla, respectivamente.
En un estudio separado, el ejercicio físico prolongado en estado estacionario (75% VO2max, cicloergómetro) hasta la fatiga (aproximadamente 75 minutos) evidenció un incremento significativo tanto en fumarato como en citrato después de sólo 5 minutos de ejercicio.
Este último metabolito aumenta aún más después de 40 minutos de ejercicio físico, antes de estabilizarse hasta la fatiga voluntaria.
La evidencia más concluyente de un vínculo entre las modificaciones inducidas por el ejercicio físico en los intermediarios del ciclo de los TCA que tienen un efecto sobre las modificaciones epigenéticas y la posterior remodelación del músculo esquelético proviene del citrato.
Es de dominio público que la forma nuclear de acetil-CoA es el factor fundamental de las moléculas de acetilo en la inducción de la acetilación de histonas.
Con dicho fin, el citrato derivado de las mitocondrias sirve para suministrar acetil-CoA nuclear mediante una reacción con la enzima ATP-citrato liasa (ACLY), que lleva el citrato a través del citoplasma hasta el núcleo, derivando acetil-CoA y oxaloacetato.
Con tal objetivo, ACLY es una enzima esencial en la interacción entre el estado metabólico celular y las modificaciones epigenéticas a nivel de histonas y, por lo tanto, se convierte, al menos en parte, en un paso limitante de la velocidad en la competencia transcripcional de la célula.
En el contexto del músculo esquelético, ACLY se ha implicado en tiempos recientes en la diferenciación tanto de mioblastos como de células satélites.
Sin lugar a dudas, un modelo de silenciamiento ACLY evidenció que en los mioblastos humanos y de ratón, la diferenciación esta alterada, lo que se atribuye a una disminución en la expresión genética de diversas isoformas de la cadena pesada de miosina, así como a una reducción en el factor regulador clave, MyoD.
La enzima ACLY tiene un rol importante en la regulación de la adaptabilidad del músculo esquelético y las respuestas transcripcionales miogénicas, en parte debido a su rol en la regulación de los niveles de acetilación H3K9, 14 y 27.
En dicho sentido, es posible que la inducción sistémica y local (en el músculo) del factor de crecimiento similar a la insulina I (IGF-I) inducida por el ejercicio físico, que se produce después del ejercicio de resistencia, puede estimular la vía que conduce a la inducción de ACLY y la conversión de citrato en acetil-CoA.
Es posible que una combinación de un mayor flujo metabólico, que deriva de mayores cantidades de citrato nuclear, se encuentre con una inducción de ACLY por parte del IGF-I, que en conjunto aumenta la acetil-CoA nuclear, permitiendo la hiperacetilación de transcripciones clave de remodelación del músculo esquelético.
Interesantemente, estudios científicos recientes han sugerido que las moléculas de acetil-CoA derivadas de la glucosa y de los ácidos grasos alteran la acetilación de las histonas mediante dos mecanismos distintos, siendo este el último el que utiliza acetato como mediador.
Comparte en tus redes sociales:
TE AGRADECEMOS QUE HAYAS LLEGADO HASTA AQUÍ, Y TE INVITAMOS A QUE NOS COMPARTAS TU OPINIÓN EN LA CAJA DE COMENTARIOS.
Artículos Recomendados
PROTEÍNAS PLASMATICAS
¿TE INTERESA BAJAR DE PESO Y MEJORAR TU SALUD? CIENTIFICOS BUSCAN PATRONES QUE PODRÍAN AYUDARTE
ENTRENAMIENTO HIIT: LA CLAVE PARA MEJORAR TU SALUD CARDIOVASCULAR RÁPIDAMENTE
¿POR QUÉ SUDAMOS? SUDOR, MECANISMO CRUCIAL PARA PRESERVAR TU BIENESTAR
¿POR QUÉ SIENTES FATIGA AL HACER EJERCICIO? LA CIENCIA DETRÁS DEL CANSANCIO
¿CÓMO EVITAR EL EFECTO REBOTE? MANTENER LA PÉRDIDA DE PESO
¿QUÉ ES EL TEJIDO ADIPOSO ABDOMINAL? TODO LO QUE NECESITAS SABER SOBRE SUS RIESGOS
EL RENACIMIENTO DE TU CUERPO: DESCUBRE CÓMO EL BEBER AGUA PUEDE TRANSFORMAR TU BIENESTAR
SÍNDROME METABÓLICO: ¿QUÉ TAN MALO ES TENER SOBREPESO U OBESIDAD?