Cómo el ejercicio y la dieta afectan al organismo
Agencias
Un nuevo estudio realizado en ratones por investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y la Facultad de Medicina de Harvard, en Estados Unidos, amplía los conocimientos de los investigadores sobre cómo el ejercicio y la dieta afectan al organismo, al trazar un mapa de muchas de las células, genes y vías celulares que se modifican con el ejercicio o la dieta rica en grasas.
Según publican los investigadores en la revista ‘Cell Metabolism’, los resultados podrían ofrecer posibles objetivos para los fármacos que podrían ayudar a mejorar o imitar los beneficios del ejercicio ya que es bien sabido que el ejercicio ayuda a las personas a perder peso y evitar ganarlo pero la identificación de los mecanismos celulares que subyacen a este proceso ha resultado difícil debido a la gran cantidad de células y tejidos implicados.
«Es sumamente importante comprender los mecanismos moleculares que impulsan los efectos beneficiosos del ejercicio y los efectos perjudiciales de una dieta rica en grasas, para poder entender cómo podemos intervenir y desarrollar fármacos que imiten el impacto del ejercicio en múltiples tejidos», afirma Manolis Kellis, profesor de informática del Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial (CSAIL) del MIT y miembro del Instituto Broad del MIT y Harvard.
Los investigadores estudiaron ratones con dietas altas en grasas o normales, que eran sedentarios o tenían la oportunidad de hacer ejercicio cuando querían. Mediante la secuenciación de ARN unicelular, los investigadores catalogaron las respuestas de 53 tipos de células que se encuentran en el músculo esquelético y en dos tipos de tejido graso.
«Uno de los puntos generales que encontramos en nuestro estudio, que es abrumadoramente claro, es cómo las dietas altas en grasa empujan a todas estas células y sistemas de una manera, y el ejercicio parece empujarlos casi todos en la forma opuesta –adelanta Kellis–. Dice que el ejercicio puede tener realmente un efecto importante en todo el cuerpo».
La obesidad es un problema de salud creciente en todo el mundo y el sobrepeso es un factor de riesgo para muchas enfermedades, como las cardiopatías, el cáncer, la enfermedad de Alzheimer e incluso enfermedades infecciosas como el Covid-19. «La obesidad, junto con el envejecimiento, es un factor global que contribuye a todos los aspectos de la salud humana», recuerda Kellis.
Hace varios años, su laboratorio realizó un estudio sobre la región del gen FTO, que se ha relacionado fuertemente con el riesgo de obesidad. En ese estudio de 2015, el equipo de investigación descubrió que los genes de esta región controlan una vía que impulsa a las células grasas inmaduras, llamadas adipocitos progenitores, a convertirse en células que queman grasa o en células que la almacenan.
Este hallazgo, que demostró un claro componente genético en la obesidad, motivó a Kellis a empezar a estudiar cómo el ejercicio, una conocida intervención conductual que puede prevenir la obesidad, podría actuar sobre los adipocitos progenitores a nivel celular.
Para explorar esta cuestión, Kellis y sus colegas decidieron realizar la secuenciación del ARN unicelular de tres tipos de tejido: el músculo esquelético, el tejido adiposo blanco visceral (que se encuentra empaquetado alrededor de los órganos internos, donde almacena la grasa) y el tejido adiposo blanco subcutáneo (que se encuentra bajo la piel y quema principalmente la grasa).
Estos tejidos procedían de ratones de cuatro grupos experimentales diferentes. Durante tres semanas, dos grupos de ratones fueron alimentados con una dieta normal o con una dieta alta en grasas. Durante las tres semanas siguientes, cada uno de esos dos grupos se dividió a su vez en un grupo sedentario y otro de ejercicio, que tenía acceso continuo a una cinta de correr.
Al analizar los tejidos de esos ratones, los investigadores pudieron catalogar exhaustivamente los genes que se activaban o suprimían con el ejercicio en 53 tipos de células diferentes.
Los investigadores descubrieron que, en los tres tipos de tejidos, las células madre mesenquimales (MSC) parecían controlar muchos de los efectos inducidos por la dieta y el ejercicio que observaron. Las MSC son células madre que pueden diferenciarse en otros tipos de células, incluidas las células grasas y los fibroblastos.
En el tejido adiposo, hallaron que una dieta rica en grasas modulaba la capacidad de las MSC para diferenciarse en células almacenadoras de grasa, mientras que el ejercicio invertía este efecto.
Además de promover el almacenamiento de grasa, los investigadores descubrieron que una dieta rica en grasas también estimulaba a las CMM a secretar factores que remodelan la matriz extracelular (MEC), una red de proteínas y otras moléculas que rodean y sostienen las células y los tejidos del cuerpo. Esta remodelación de la MEC ayuda a dar estructura a las células almacenadoras de grasa agrandadas y también crea un entorno más inflamatorio.
«A medida que los adipocitos se sobrecargan de lípidos, se produce una cantidad extrema de estrés, y eso provoca una inflamación de bajo grado, que es sistémica y se conserva durante mucho tiempo –prosigue Kellis–. Ese es uno de los factores que contribuye a muchos de los efectos adversos de la obesidad».
El equipo también comprobó que las dietas ricas en grasas y el ejercicio tenían efectos opuestos en las vías celulares que controlan los ritmos circadianos, los ciclos de 24 horas que rigen muchas funciones, desde el sueño hasta la temperatura corporal, la liberación de hormonas y la digestión. El estudio reveló que el ejercicio potencia la expresión de los genes que regulan estos ritmos, mientras que una dieta rica en grasas los suprime.
«Hay muchos estudios que demuestran que el momento en que se come durante el día es muy importante para la absorción de las calorías –recuerda Kellis–. La conexión con el ritmo circadiano es muy importante, y muestra cómo la obesidad y el ejercicio tienen, de hecho, un impacto directo sobre ese ritmo circadiano en los órganos periféricos, lo que podría actuar sistémicamente sobre los relojes distales y regular las funciones de las células madre y la inmunidad».
A continuación, los investigadores compararon sus resultados con una base de datos de genes humanos que se han relacionado con rasgos metabólicos y descubrieron que dos de los genes del ritmo circadiano que identificaron en este estudio, conocidos como DBP y CDKN1A, tienen variantes genéticas que se han asociado a un mayor riesgo de obesidad en humanos.
Cómo el ejercicio y la dieta afectan al organismo
«Estos resultados nos ayudan a ver los valores traslacionales de estas dianas, y cómo podríamos dirigirnos potencialmente a procesos biológicos específicos en tipos celulares concretos», añade Jiekun Yang, científico investigador del MIT CSAIL.
Los investigadores también están realizando trabajos con voluntarios humanos para tomar muestras de sangre y biopsias y estudiar las similitudes y diferencias entre la fisiología humana y la del ratón. Esperan que sus hallazgos ayuden a orientar a los desarrolladores de fármacos en el diseño de medicamentos que puedan imitar algunos de los efectos beneficiosos del ejercicio.
«El mensaje para todo el mundo debería ser que hay que seguir una dieta sana y hacer ejercicio, si es posible –resume Kellis–. Para aquellos a los que esto no les es posible, debido al escaso acceso a alimentos saludables, o debido a discapacidades u otros factores que impiden el ejercicio, o simplemente a la falta de tiempo para tener una dieta saludable o un estilo de vida saludable, lo que este estudio dice es que ahora tenemos un mejor manejo de las vías, los genes específicos y los procesos moleculares y celulares específicos que deberíamos manipular terapéuticamente».
Cortesía EP
