Un mapa molecular de todo el cuerpo explica por qué el ejercicio es tan bueno para la salud

El ejercicio no se trata solo de aumentar la fuerza muscular, mejorar la salud cardíaca y reducir los niveles de azúcar en sangre; también está relacionado con una serie de otros beneficios para la salud. Pero ¿cómo es posible que correr regularmente en la cinta, dar un paseo en bicicleta por una pendiente pronunciada o caminar a paso ligero a la hora del almuerzo produzcan una gama tan asombrosa de beneficios para la salud?

Estamos más cerca de responder esa pregunta gracias a un nuevo estudio exhaustivo de la Facultad de Medicina de Stanford. Los investigadores tomaron casi 10.000 mediciones en casi 20 tipos de tejido para observar los efectos de ocho semanas de ejercicio de resistencia en ratas de laboratorio entrenadas para correr en cintas de correr del tamaño de roedores.

Sus hallazgos destacan los notables efectos del ejercicio en el sistema inmunitario, la respuesta al estrés, la producción de energía y el metabolismo. Encontraron vínculos significativos entre el ejercicio y moléculas y genes que ya se sabe que desempeñan un papel en diversas enfermedades humanas y la reparación de tejidos.

El estudio es parte de una serie de artículos publicados el 1 de mayo por miembros de un equipo de investigación multidisciplinario diseñado para sentar las bases para comprender, a nivel molecular y de todo el cuerpo, cómo nuestros tejidos y células responden al ejercicio.

“Todos sabemos que el ejercicio es beneficioso”, afirma el profesor de patología Stephen Montgomery, PhD. “Pero sabemos poco sobre las señales moleculares que se producen en todo el cuerpo cuando las personas hacen ejercicio, o cómo podrían verse alteradas por el entrenamiento. Nuestro estudio es el primero en analizar los cambios moleculares a escala corporal completa, desde las proteínas hasta los genes, los metabolitos, las grasas y la producción de energía. Es el análisis más amplio de los efectos del ejercicio hasta la fecha y crea un mapa importante de cómo cambia el cuerpo”.

Montgomery, quien también es profesor de genética y ciencia de datos biomédicos, es el autor principal del artículo publicado en la revista Nature.

Una visión coordinada de los ejercicios

Los investigadores que participaron en el estudio y otras publicaciones concurrentes forman parte de un grupo nacional denominado Consorcio de Transductores Moleculares de la Actividad Física (MoTrPAC), organizado por los Institutos Nacionales de Salud. Esta iniciativa se lanzó en 2015 para estudiar en detalle cómo el ejercicio mejora la salud y previene enfermedades.

El equipo de Stanford Medicine ha hecho gran parte del trabajo pesado: estudiar los efectos de ocho semanas de entrenamiento de resistencia en la expresión de genes (transcriptoma), proteínas (proteoma), grasas (lipidoma), metabolitos (metaboloma), el patrón de etiquetas químicas colocadas en el ADN (epigenoma), el sistema inmunológico y más.

Realizaron 9466 pruebas en múltiples tejidos de ratas entrenadas para correr distancias cada vez mayores y compararon los resultados con los de ratas que holgazaneaban en sus jaulas. Se centraron en los músculos de las piernas, el corazón, el hígado, los riñones y el tejido adiposo blanco (el tipo de grasa que se acumula al subir de peso); otros tejidos incluyeron los pulmones, el cerebro y el tejido adiposo pardo (un tipo de grasa metabólicamente más activa que ayuda a quemar calorías).

La combinación de múltiples análisis y tipos de tejido arrojó cientos de miles de resultados de cambios no epigenéticos y más de dos millones de cambios distintos en el epigenoma. Estos resultados mantendrán a los científicos ocupados durante años.

Si bien este estudio sirvió principalmente para crear una base de datos para futuros análisis, ya se han obtenido algunos resultados interesantes. En primer lugar, observaron que la expresión de 22 genes cambió con el ejercicio en los seis tejidos estudiados.

Muchos de los genes estaban involucrados en las llamadas vías de choque térmico, que estabilizan la estructura proteica cuando las células se exponen a estrés, como cambios de temperatura, infecciones o remodelación tisular. Otros genes estaban involucrados en vías que reducen la presión arterial y aumentan la sensibilidad del cuerpo a la insulina, lo que reduce los niveles de azúcar en sangre.

Los investigadores también observaron que la expresión de varios genes vinculados con la diabetes tipo 2, las enfermedades cardíacas, la obesidad y las enfermedades renales se redujo en las ratas que hacían ejercicio en comparación con sus pares sedentarios, lo que indica claramente un vínculo entre su investigación y la salud humana.

Diferencias de género

Finalmente, encontraron diferencias sexuales en la respuesta al ejercicio de diversos tejidos en ratas macho y hembra. Las ratas macho perdieron alrededor del 5 % de su grasa corporal tras ocho semanas de ejercicio, mientras que las hembras no perdieron mucha grasa. (Sin embargo, mantuvieron su porcentaje inicial de grasa corporal, mientras que las hembras sedentarias ganaron un 4 % adicional de grasa a lo largo del estudio).

Pero la mayor diferencia se encontró en la expresión génica en las glándulas suprarrenales de las ratas. Tras una semana, los genes relacionados con la producción de hormonas esteroides, como la adrenalina, y la producción de energía, aumentaron en las ratas macho, pero disminuyeron en las hembras.

A pesar de estas asociaciones tempranas y tentadoras, los investigadores advierten que la ciencia del ejercicio está lejos de estar completa. De hecho, apenas está comenzando. Pero el futuro parece prometedor.

“A largo plazo, es poco probable que encontremos una intervención mágica que replique todo lo que el ejercicio puede hacer por una persona”, dijo Montgomery. “Pero podemos acercarnos a la idea del ejercicio de precisión: recomendaciones personalizadas basadas en la genética, el sexo, la edad u otras afecciones médicas de cada persona para lograr respuestas beneficiosas en todo el cuerpo”.