Resumen
Este estudio examinó los efectos de un programa de ejercicio combinado de 14 semanas sobre la metilación del ADN sanguíneo (DNAM) y sus posibles vías biológicas en mujeres mayores de peso normal, sobrepeso y obesidad. Un total de 41 participantes fueron evaluados al inicio, 7 semanas y 14 semanas después del entrenamiento. Sus perfiles de DNAM de sangre completa se midieron utilizando el Beadchip metilationépico infinito, junto con las evaluaciones de salud física y bioquímica. Los resultados mostraron mejoras de salud notables, con disminuciones en la presión arterial y los niveles de colesterol en los grupos con sobrepeso y obesidad. Los triglicéridos de sangre se redujeron solo en el grupo con sobrepeso. El rendimiento físico también mejoró en todos los grupos. A las 14 semanas, se identificaron 1.043 posiciones metiladas diferencialmente (DMP), lo que afectó a 744 genes. Los genes se vincularon con procesos biológicos, como el metabolismo celular, con un enriquecimiento significativo de la vía relacionado con la fosforilación oxidativa y la carcinogénesis química. Además, el grupo con sobrepeso experimentó reducciones significativas en los niveles de metilación en ocho genes relacionados con la lipogénesis. El análisis de episcore de proteínas reveló niveles disminuidos de proteínas CCL11, VEGFA y NTRK3 a las 14 semanas en comparación con la línea de base. A pesar de estos cambios moleculares significativos, no hubo una diferencia observable en la edad de DNAM después de la intervención. Este estudio destaca cómo el ejercicio combinado puede modificar los patrones de DNAM en mujeres mayores, particularmente en genes relacionados con la lipogénesis, pero sugiere que se necesita más investigación para comprender las implicaciones completas para el envejecimiento biológico.
Introducción
A partir de 2014, la Organización Mundial de la Salud (OMS) estimó que había más de 1.900 millones de adultos con sobrepeso en todo el mundo, de los cuales más de 600 millones fueron clasificados como obesos (1). La obesidad es un trastorno metabólico que resulta de un desequilibrio entre la ingesta de energía y el gasto. Según la OMS, tener sobrepeso es un factor de riesgo significativo para enfermedades no transmisibles como diabetes tipo 2, trastornos endocrinos, enfermedad cardiovascular y ciertos tipos de cáncer (2–4). Estas condiciones crónicas conducen a la muerte prematura e imponen una carga pesada para los sistemas de salud y las economías de todo el mundo (5, 6).
Es ampliamente reconocido que el ejercicio puede tener profundos efectos en todos los sistemas fisiológicos, mejorar el rendimiento y promover una mejor salud a través de cambios subcelulares (7). En los últimos años, se han realizado progresos significativos para comprender los beneficios celulares y moleculares del ejercicio. La modificación epigenética juega un papel crucial en la regulación de la transcripción, y una de las principales modificaciones es la metilación del ADN (DNAM), que es responsable de gobernar la estructura de la cromatina y controlar la expresión génica (8). En general, DNAM es una transferencia de un grupo metilo al 5-carbono de citosina para formar 5-metilcitosina, lo que permite cambios heredables en la expresión génica sin cambios en la secuencia de ADN. La evidencia reciente sugiere que una proporción significativa de los efectos beneficiosos del ejercicio está relacionado con las alteraciones epigenéticas, que modifican la expresión de varios genes relacionados con las condiciones fisiológicas y patológicas (9).
Además, una intervención de seis meses en hombres sanos ha demostrado que el ejercicio puede inducir alteraciones en todo el genoma en DNAM en tejidos adiposos, lo que puede afectar el metabolismo de los adipocitos ((10). Además, la expresión de los beneficios del ejercicio en las mujeres pre-diabetes, como el cambio de los patrones de metilación de los genes relacionados con el metabolismo energético, la diferenciación celular y la supresión tumoral, se puede encontrar en la sangre (11). Estudios recientes sugieren un vínculo entre la metilación del ADN global y el metabolismo de los lípidos alterados. Metilación anormal en los sitios de CpG del Abcg1 y Phgdh Los genes perjudican el metabolismo de los lípidos, lo que lleva a complicaciones graves en trastornos metabólicos como la obesidad e infección miocárdica (12, 13). Además, los patrones de metilación alterados en las regiones promotoras de genes que codifican enzimas de metabolismo lipídico clave (Fasn, SCD, Accidentista) se observan en varios estados metabólicos (14). El ejercicio regular también mejora la expresión de genes involucrados en la absorción de lípidos y la utilización en el músculo esquelético (15).
DNAM en todo el genoma en diferentes especímenes biológicos de obesidad se han identificado específicamente en muestras de sangre (16). Además, el aumento del IMC en individuos se ha asociado con una metilación más fuerte de genes relacionados con las vías del factor de transcripción inducible por hipoxia, tanto en las células sanguíneas como en el tejido adiposo (17). Sin embargo, las alteraciones en la sangre DNAM de individuos obesos después de la actividad física siguen siendo mal descritas. Además, la comprensión de la conexión entre el ejercicio y el DNAM en el contexto de la obesidad puede tener importantes implicaciones de salud pública. Puede ayudar a diseñar pautas de ejercicio adaptadas a personas con sobrepeso u obesidad, guiando el desarrollo de intervenciones específicas y contribuyendo al creciente cuerpo de conocimiento sobre el papel de las modificaciones epigenéticas en la salud y la enfermedad. Por lo tanto, el estudio actual tuvo como objetivo 1) investigar el efecto del ejercicio combinado de sangre DNAM de mujeres mayores con sobrepeso y obesas; 2) explorar las posibles vías biológicas asociadas con ejercicios combinados; y 3) investigar la edad de DNAM después del ejercicio combinado.
Materiales y métodos
Aprobación ética y participantes
Los participantes en este estudio fueron subgrupados de la investigación (un ensayo clínico controlado aleatorio) realizado por DA Silva Rodrigues y Noronha (9, 11). Este estudio recibió la aprobación ética del Comité de Ética de Investigación Humana de la Escuela de Educación Física y Deporte Ribeirão Preto, Universidad de São Paulo (EEFERP-USP), con el número de registro CAAE: 9582817.0.0000.5656. Además, se registró debidamente en el Registro de ensayos clínicos brasileños bajo el identificador RBR-3G38DX (15/05/2018). La fecha de la primera inscripción fue el 10/02/2018 y la fecha de la última inscripción fue el 17/07/2019. Todos los métodos en este estudio se realizaron de acuerdo con las directrices y regulaciones éticas relevantes. Todos los protocolos de investigación se llevaron a cabo en pleno cumplimiento de los estándares éticos descritos en la Declaración de Helsinki. Los participantes debían ayunar durante la noche antes de la recolección de la muestra, y el personal médico capacitado dibujó muestras de sangre en ayunas en condiciones estériles estrictas. Los participantes fueron completamente informados sobre el propósito, los riesgos y los procedimientos del estudio, y dieron su consentimiento informado por escrito antes de participar. El tamaño de la muestra requerido se calculó usando G*Power (18), basado en un T-test para medios con el poder estadístico establecido en 0.903.
Después de proporcionar consentimiento, todos se sometieron a un examen médico exhaustivo que incluye un examen físico por parte de un médico. Este examen también incluyó evaluaciones cognitivas y evaluaciones de calidad de vida (Mesa S1) Determinar su elegibilidad para realizar ejercicio y garantizar que cumplan con los requisitos del estudio. También recolectamos las condiciones de salud preexistentes y los medicamentos utilizados por los participantes en Mesa S2. Los criterios de inclusión requirieron que los participantes pudieran realizar una actividad física moderada y estar dispuestos a participar en el programa de ejercicio combinado de 14 semanas. Los criterios de exclusión incluyeron enfermedades cardiovasculares o respiratorias graves, cirugía mayor reciente, deterioro cognitivo diagnosticado o trastornos psiquiátricos graves. Además, se aseguró que estos participantes no habían estado involucrados en ningún programa de ejercicio físico durante al menos seis meses. Un total de 49 mujeres mayores se inscribieron en este estudio. Formamos una cohorte de 42 mujeres mayores, de entre 50 y 70 años, y las clasificamos en tres grupos distintos de acuerdo con su índice de masa corporal (IMC), siguiendo las pautas establecidas por la OMS (19) y: peso normal (IMC <25), sobrepeso (25 ≤ IMC <30) y obeso (30 ≤ IMC <40). Se excluyó un participante (obesidad mórbida) debido a un IMC ≥ 40 (Fig. 1).
Diseño de estudio
El diseño del estudio se describe de manera más exhaustiva en el estudio de Da Silva Rodrigues (20). Brevemente, este estudio longitudinal examinó los beneficios físicos de un programa de ejercicio combinado de 14 semanas que consta de 30 minutos de ejercicios cardiorrespiratorios aeróbicos en una cinta de correr o bicicleta, seguido de 30 minutos de ejercicios de fuerza muscular (press de banca, curla de piernas, extensión de la pierna, press de pierna 45 °, barra de trícpes, remolcado, curla de brazo y latido desplegable). Los participantes realizaron la capacitación tres veces por semana (totalizando 180 minutos por semana) durante 14 semanas. La periodización adoptada para este estudio implicó un enfoque progresivo. Durante las primeras dos semanas, los participantes participaron en 30 minutos de ejercicio aeróbico al 50% de su frecuencia cardíaca, acompañados de ejercicios de fuerza que consisten en 15 a 17 repeticiones máximas. Posteriormente, en las siguientes semanas previas a la finalización del programa de 14 semanas, los participantes realizaron ejercicio aeróbico al 70% de su reserva de frecuencia cardíaca y de 10 a 12 repeticiones máximas para cada ejercicio de fuerza (9). Para rastrear las intensidades adoptadas en nuestro protocolo de entrenamiento, utilizamos un monitor de frecuencia cardíaca (Polar Team2) durante la sesión de entrenamiento. Para calcular la reserva de la frecuencia cardíaca, se usó la siguiente fórmula: % de reserva de frecuencia cardíaca = intensidad objetivo (en decimales) × ((frecuencia cardíaca máxima (MHR): la frecuencia cardíaca de la tasa cardíaca) + frecuencia cardíaca en reposo). El MHR se determinó usando la fórmula; MHR = 220: edad del participante, mientras que la frecuencia cardíaca en reposo se midió después de que el participante había descansado en posición supina durante diez minutos.
Se tomaron mediciones antropométricas como el peso corporal y la altura para calcular el IMC. El porcentaje de grasa corporal (% de grasa) se evaluó utilizando la escala digital G-Tech (modelo BALGL200). Se tomaron mediciones de la presión arterial con un monitor automático de la parte superior del brazo digital (Omron® modelo HEM-7113) para presiones sistólicas y diastólicas. Para las evaluaciones bioquímicas, incluidas el colesterol total, HDL, LDL y triglicéridos, se analizó el plasma de una muestra de sangre en ayunas de 18 horas utilizando el avellano Wiener BT 3000 más automotriz. Las evaluaciones se realizaron en tres puntos de tiempo diferentes: línea de base (pre), 7 semanas (post7) y 14 semanas (post14) después del inicio del programa de capacitación. Además, las pruebas de rendimiento físico se realizaron antes y después del entrenamiento con ejercicio, incluida la prueba de sentada, la flexión y la extensión del codo (EFE), y la capacidad aeróbica se evaluó utilizando una prueba de caminata de seis minutos (6MWT) (21), que mide la distancia a pie cubierta en metros en seis minutos. Los perfiles de DNAM de sangre antes y después del ejercicio combinado se midieron mediante un beadchip metilationépico infinitum (850k).
Análisis de datos
Los perfiles de metilación se analizaron utilizando el paquete de bioconductores en R Studio (versión 4.2.2). Sondas con detección pag-Los valores superiores a 0.01 fueron excluidos del análisis. Luego, los datos se normalizaron utilizando el método Preprocessnoob en el paquete Minfi. Para abordar el sesgo de tipo de sonda, el conjunto de datos se ajustó tanto para las sondas Infinium I (tipo I) e Infinium II (tipo II) (22). Además, se eliminaron 43,254 loci con sondas de reacción cruzada y 59 sondas SNP explícitas (sondas «RS») del conjunto de datos (23). Para abordar los posibles efectos por lotes como una variable técnica, la función de combate del paquete SVA (24) se utilizó para detección y corrección. Además, para tener en cuenta la heterogeneidad de tipo celular en la sangre, la corrección se realizó utilizando el método RefbaseeWas basado en referencia (25) del paquete de campeón. El nivel de metilación de cada sitio de CpG se evaluó calculando un valor β que varía de 0 a 1, en función de la relación de intensidades fluorescentes. El análisis de metilación diferencial se realizó utilizando el paquete Limma (26) identificar posiciones metiladas diferencialmente (DMP) en muestras de sangre de …
