Ejercicio y Sindrome Metabolico

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<p>EJERCICIO Y SNDROME METABOLICOCarlos Saavedra, MSc. (Univ. Laval, Canad)</p> <p>Inactividad fsica es definitivamente la principal causa del sndrome metablico, es decir, de diabetes tipo 2, hipertensin, dislipidemia y riesgo cardiovascular.Para nadie son desconocidos los mltiples esfuerzos que han hecho, durante las tres ltimas dcadas los profesionales relacionados con la salud y el ejercicio, en frenar las enfermedades crnicas modernas. La aparicin de mltiples frmacos, creacin de nuevas dietas y pirmides de alimentacin, mtodos de control y disminucin del peso corporal, etc., no han podido reducir la curva de crecimiento de dichas patologas. Por otro lado, no son pocos los aos en que las evidencias cientficas demuestran la importancia y la dimensin del impacto de la actividad fsica en la prevencin y terapia de las enfermedades crnicas que van desde la obesidad, pasando por tumores y osteoporosis. Estas evidencias se han obtenido al comparar seres vivos con buena condicin fsica con los de mala condicin fsica y tambin en sujetos enfermos que pueden revertir su condicin fisiopatolgica cuando son sometidos a un programa fisiolgico de ejercicio fsico. La base de este cambio que provoca el ejercicio fsico, esta centrado en los mltiples fenmenos de adaptacin celular y molecular que experimenta el msculo esqueltico con el ejercicio, los que aun siguen siendo investigados para poder obtener una entera comprensin de dicho fenmeno.</p> <p>INTRODUCCIN.En primer lugar debemos considerar que la mayor parte de nuestra masa muscular corresponde al tejido muscular y que este tejido representa el 90% de la insulino sensibilidad de nuestro organismo, lo que no debera extraarnos cuando sabemos que el 80% del azcar ingerido en 24 hrs. se deposita en este tejido: el muscular. Tambin debemos tener en cuenta la gran plasticidad de este tejido que es de una magnitud casi asombrosa al constatar que puede sufrir fenmenos de adaptacin molecular tanto funcional como estructural significativa incluso hasta los 90 aos de edad. Sabemos bien que el ejercicio ya sea aerbico o anaerbico, es capaz de promover la expresin de un nmero significativo de genes nucleares y mitocondriales responsables de la biognesis mitocondrial, un importante proceso que guarda relacin con fenmenos metablicos que incrementan la capacidad oxidativa de los sustratos que diariamente ingerimos o movilizamos de nuestras reservas.DEPENDENCIA MULTIFACTORIAL DE ECM, SM y SIR.</p> <p>Este diagrama muestra la importancia del generar sistemticamente suficientes cantidades de ATP. Prcticamente nada queda ausente de este fenmeno de produccin de ATP cuando se tocan los depsitos de glicgeno muscular y la intercomunicacin entre rganos y clulas requiere de una serie de elementos que se activan o inhiben para dar paso a los importantes mecanismos del metabolismo energtico.</p> <p>Finalmente, entendemos que las expectativas de vida siguen aumentando y con esto, ante la situacin o diagnostico actual, las enfermedades crnicas seguirn aumentando, lo que har para ciertos sistemas polticos y gubernamentales sico-social y econmicamente insostenible. Me parece que es tiempo de que las autoridades gubernamentales escuchen a los expertos que poseen formacin en fisiologa del ejercicio y salud para confeccionar programas de ejercicio mas efectivos, cientficamente prescritos para la poblacin de todas las edades y ambos sexos y as poder contrarrestar dichas patologas que van adquiriendo caractersticas de epidemia.</p> <p>COMO LA INACTIVIDAD FISICA LLEGA A SER CAUSA DEL SNDROME METABOLICO? (SM)Podramos caracterizar al SM por una coexistencia de grasa total, visceral e intramiocelular causantes a nivel muscular de insulino resistencia lo que es acompaado con reducidos niveles de HDL, un aumento de la presin arterial y de triglicridos que conlleva a la diabetes tipo 2. Como bien sabemos Gerald Reaven, el padre del sndrome metablico ha entrado en una fase de respetar consistentemente el rol del ejercicio y ciertas citokinas en los mecanismos que guardan relacin con fenmenos de biognesis mitocondrial y la inhibicin de fenmenos fisiopatolgicos relacionados con el SM. Por otro lado de las evidencias de Steve Blair en que demuestra como los obesos en buena condicin fsica o funcional muscular poseen menos riesgo cardio-vascular que los normopesos en mala condicin fsica, tambin han permitido que Reaven declare: Obesidad no es un componente del SM porque tampoco es consecuencia de IR y por otro lado agrega una serie de argumentos que permiten confirmar lo que muchos autores, especialmente escandinavos vienen publicando desde hace aos. Podemos ver obesos insulino sensibles y tambin flacos insulino resistentes siendo estas correlaciones ms bajas e indicadores ms dbiles que el nivel de condicin fsica. Finalmente agrega la condicin fsica esta ms asociada al riesgo cardiovascular y la diabetes tipo 2 que otros indicadores. En resumen, podemos decir que existe demasiada literatura que demuestra que la actividad fsica juega un rol no solo preventiva sino que teraputica en una serie de alteraciones osteo-musculares, cardio-vasculares y metablicas. Existen evidencias que demuestran que sujetos pre-diabticos sometidos a ejercicio fsico reducen en un 60% las posibilidades de tener diabetes tipo 2. En sujetos con diabetes tipo 2, cuando son sometidos a ejercicio fsico da paso a una reduccin en el consumo de frmacos hipoglicemiantes. Tambin es til agregar que este efecto del ejercicio es ms potente que el efecto que puede llegar a tener una dieta no acompaada por ejercicio fsico.</p> <p>Descripcin de mecanismos que establecen la relacin ejercicio y SM.Si hablamos de SM estamos hablando de un desorden de dependencia multifactorial y cada uno de estos factores ha sido descrito extensamente por la literatura cientfica por lo que tratare de hacer una sntesis de los mecanismos centrales que relacionan al ejercicio con este conjunto de variables fisiopatolgicas. El ejercicio fsico reduce la glucosa sangunea por intermedio de mecanismos dependientes e independientes de insulina. (Fig 1)</p> <p>Fig.1.- Insulina mediante su respectiva cascada de seales estimula a los GLUT4 mediante seales dependientes e independientes de fosfatil-inositol-3-kinasa (PI-3K) y tambin mediante AMPK la cual es activada mediante cambios importantes a nivel bioqumico como Ca, pH, T, y niveles de depsitos energticos.</p> <p>El ejercicio permite o facilita, el ejercicio, la entrada de glucosa al msculo que se ejercita, aspecto importante a considerar ya que se debe entender que es un efecto local y no sistmico. Esto lo hace mediante la estimulacin de procesos de traslocacin de los transportadores de glucosa, GLUT4, hacia la membrana celular. Se esta estableciendo que existiran dos pools diferentes de GLUT4, unos para los especficamente estimulados por insulina y otros por mecanismos gatillados por el ejercicio, independientes de insulina.</p> <p>Sitios de regulacin de los cidos grasos intramiocelulares.</p> <p>Fig.2.- Una vez iniciada la liplisis en el tejido subcutneo, estimulada por adrenalina, IL-6 y peptido natriurtico, comienza una competencia entre lpidos y azucares para ingresar a la clula muscular. Al ocupar glicgeno muscular, se activa AMPK lo que reduce los niveles de Malonyl Co A , dando paso a una mayor actividad de CPT pudiendo as las grasa ser transportadas al interior de la mitocondria. Si el ejercicio es lo suficientemente intenso, el citrato extra-mitocondrial puede inhibir a PFK deteniendo al gliclisis y dejando paso a la oxidacin preferente de lpidos.</p> <p>El ejercicio provoca cambios importantes, cuando posee una intensidad adecuada, trminos que definiremos mas adelante, como la prdida de relacin entre los depsitos energticos conformados por creatina/fosfocretina, AMP/ATP que van a provocar una acumulacin de AMP quien activa AMPK, una enzima catalogada como master de la regulacin del metabolismo energtico. Esta posee efectos directo sobre procesos de traslocacin de GLUT4 sin presencia de insulina. Dicho fenmeno tambin permite regular el metabolismo, provocando un aumento de la oxidacin de lpidos y un aumento en la reposicin de glicgeno muscular. Esta descripcin pareciera ser la clave de los cambios en el nivel de oxidacin de sustratos que se encuentran en desequilibrio tanto en el lecho circulatorio como intracelular. Paralelamente se gatillan mecanismos que permiten un aumento de la capilaridad del tejido muscular, de crecimiento del miocito y de la densidad mitocondrial, los que en definitiva permitirn el aumento del metabolismo oxidativo. Los aumentos de la capacidad funcional clula y de la capilarizacin estn comandados entre otros factores por IGF1 (insulino-growth factor) y FGF1 (fibrinogeno growth factor) respectivamente.</p> <p>Es interesante poder entender y relacionar al ejercicio fsico con mltiples acciones y mecanismos que estimulan y comandan fenmenos de adaptacin que van desde una hipertrofia cardiaca, la cual a su vez esta comandada por mecanismos intrnsicos de adaptacin del cardiomiocito, hasta las ultimas protenas correspondientes a la cadena de citocromos. Para tales efectos debemos de tener en cuenta dos condiciones especficas: 1.-Poseer la condicin y predisposicin gentica de poder reemplazar o sintetizar las protenas especificas que permiten conformar parte de un determinado fenmeno de adaptacin (presente en la mayora de los individuos) 2.- Poder estimular a umbrales adecuados a cada uno de los factores esenciales que gatillen esos fenmenos de adaptacin a nivel gentico. Otro aspecto interesante a considerar en este fenmeno agudo que se provoca con el ejercicio es la estimulacin en la produccin de oxido ntrico del endotelio, variable que ha sido descrita como responsable en procesos de funcin endotelial importante hasta de biognesis mitocondrial. Al parecer en diabticos muchas de las neuropatas y problemas vasculares o de disfuncin endotelial que se producen en ellos, son debido a la incapacidad de elevar niveles de oxido ntrico. Akt pareciera ser la protena responsable y clave en la regulacin de los fenmenos de biognesis y tambin de hipertrofia muscular gatillados por oxido ntrico. (Fig3) Si bien la correlacin entre insulina sensibilidad es mayor con triglicridos intramiocelulares que con grasa visceral, esta ultima tambin es un indicador importante de riesgo cardio-vascular sobre todo en personas sedentarias. Varios estudios demuestran que con el ejercicio fsico repetido sistemticamente, se experimenta un aumento en la sensibilidad de los receptores lipolticos de la grasa visceral provocndose un aumento de la grasa liberada al torrente sanguneo quedando disponible en el compartimiento citoplasmtico del miocito y que sumado a la actividad de AMPK, que mediante la reduccin de la actividad de MCoA, aumenta la actividad de los transportadores de grasa hacia la mitocondria. De esta manera existe un incremento en el metabolismo oxidativo. Esto provocara una reduccin importante de la grasa visceral, la cual si es que tiene un rol importante en la causa del SM, estara actuando como otro factor importante en la prevencin y terapia de dicho sndrome.</p> <p>Fig3.- En este cuadro resumen de los mecanismos que se gatillan con la contraccin muscular de moderada a alta intensidad, podemos ver una serie de variables que se modifican a partir de las diferencias en las concentraciones de Ca. En la columna de la derecha tambin se pueden observar los cambios significativos que deben ocurrir en la contraccin muscular para poder obtener la estimulacin de molculas que gobiernan el metabolismo oxidativo de la clula muscular y as obtener beneficios rentables en salud con el ejercicio fsico.</p> <p>Como optimizar el ejercicio en pacientes con factores de riesgo?La respuesta es simple: optimizando la actividad mitocondrial! El ejercicio regularmente practicado a intensidades adecuadas, es decir, en relacin a la capacidad de trabajo de cada individuo, otorga un nmero de beneficios a la salud y esto es debido al aumento de la capacidad funcional del sistema cardio-vascular, respiratorio, del metabolismo muscular y por ende de la capacidad de trabajo. Este cambios es en consecuencia debido a la capacidad de transporte de oxigeno y a la capacidad de extraccin del oxigeno por parte del tejido muscular. La extraccin del oxigeno es debido a la mejora en la capilarizacin o circulacin perifrica y el aumento de la densidad mitocondrial del tejido muscular. Si hay una caracterstica comn en los pacientes con sndrome metablico, es la de la disfuncin mitocondrial. Para comprende hoy en da dichos mecanismos enunciados, debemos dirigirnos hacia los mecanismos moleculares que estn ah implcitos. Una primera parte para responder la pregunta inicial, esta referida a la posibilidad de incrementar la densidad y actividad mitocondrial y para esto debemos referirnos a los procesos de biognesis mitocondrial.</p> <p>Biognesis mitocondrial.Este procesos no deja de tener mltiples complicaciones dadas principalmente porque este organelo est compuesto por protenas que son codificadas por el ncleo de la clula en que se encuentra y por su propio DNA mitocondrial. Los pasos que podramos definir en dicho proceso serian:</p> <p>Fig 4 1) Cascadas de seales referidas a factores de transcripcin que son desencadenados por diversos tipos de ejercicios. 2) Regulacin transcripcional de genes correspondientes a protenas mitocondriales mediadas bsicamente por PGC-1. 3)Control de la expresin del DNA mitocondrial por su respectivo factor de transcripcin mitocondrial (Tfam). 4)Mecanismos de fusin y de fisin mitocondrial. 5)Mecanismos de importacin de protenas nucleares a la mitocondria. 6)Ensamble de sub-unidades nucleares y mitocondriales.</p> <p>Efectos del ejercicio sobre el contenido de Cardiolipina del msculo esqueltico.</p> <p>Por otro lado, los procesos de biognesis mitocondrial requiere sintetizar e importar lpidos en los distintos compartimentos ya sea en la membrana interna y externa como tambin en compartimentos estructurales al interior de la mitocondria. En la figura de ms arriba podemos observar que cardiolipina, un lpido especifico del organelo mitocondrial, est presente y junto con sealizar el aumento de la densidad mitocondrial tambin este lpido se sintetiza en las diferentes partes de la mitocondria, en la parte correspondiente al subsarcolema (ubicado entre las miofibrillas, las mitocondrias all ubicadas proveen la energa para la membrana celular, el transporte de sustratos y iones) y la regin intermiofibrilar (IMF1: espacio intermiofibrilar, IMF2: espacio miofibrilar) y sus cambios son significativos comparando periodos de pre y post entrenamiento lo que ciertamente indicara mayor densidad mitocondrial muscular. En los ltimos aos se ha podido observar que el inicio del proceso de biognesis mitocondrial se inicia con un importante regulador de dicho fenmeno que es, PGC-1. El ejercicio induce seales que regulan la expresin de PGC-1 y que a su vez provienen de otras importantes protenas seales entre las cuales estn la p38 y CaMK que a su vez a...</p>