EUROPA
PRESS
05 octubre
2022
Cómo
el ejercicio y la dieta afectan al organismo
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.
"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".