Estímulos de fuerza y aeróbicos desde la intimidad molecular

mTOR y AMPK en las adaptaciones al ejercicio. De lo que se cree a lo que podría ser

Jorge Roig (enero 2018)

El músculo esquelético (ME) ha sido visto como un tejido esencialmente contráctil, el que responde a diferentes formas de tensión y por ello se manifiesta con adaptaciones concretas. En los últimos años esta visión se ha ido ampliando, especialmente por cómo se lo viene estudiando y conociendo en su intimidad molecular, lo que lo muestra con otras funciones de alta relevancia.

Analizando las diferentes formas de ejercitación y cómo estas repercuten en diferentes moléculas del sarcoplasma, al presente se admite que las tensiones que entran en el territorio de la fuerza muscular y aquellas que se manifiestan dentro del ambiente aeróbico, tal como lo sostienen Egan y Zierath, representan extremos en la adaptación inducida por el ejercicio, produciendo fenotipos notablemente diferentes que están mediados por una interacción compleja entre la mTOR y la AMPK (Egan B, Zierath JR. Exercise metabolism and the molecular regulation of skeletal muscle adaptation. Cell Metab. 2013).

Dado que el ejercicio físico es considerado como un verdadero agente estresor, el organismo deberá tolerarlo y además generar adaptaciones al mismo a los fines de lograr futuras respuestas de mejor calidad funcional y con menos costo biológico final. Analizar los ajustes de los diferentes órganos y sistemas al ejercicio es de suma importancia por las consecuencias que ello tiene. Relativamente a lo anterior, vale tener presente que cada modelo de actividad que se haga inducirá un fenotipo concreto, de manera que la aplicación de ciertos ejercicios de fuerza (EF) impactará sobre el tamaño muscular y la capacidad de generar tensión, en tanto que los de tipo aeróbico incidirán sobre las proteínas mitocondriales, la densidad capilar, las enzimas que participan en los metabolismos energéticos, así como sobre proteínas sarcoméricas específicas (Baar K. Training for endurance and strength: lessons from cell signaling. Med Sci Sports Exerc. 2006).

Varios trabajos dieron evidencia que, dada la especificidad de los estímulos que pueden actuar generando adaptaciones, la aplicación simultánea de EF y EA suprime algunas vías moleculares. Así por ejemplo, Ng y colegas mostraron que los EA señalizan la vía de la AMPK inhibiendo el crecimiento fibrilar y la síntesis de proteínas, demostrando una regulación negativa de la actividad de la mTOR por parte de la AMPK. Ello finalmente se resume como una limitación sobre el crecimiento muscular por los efectos de dicho modelo de esfuerzo (Ng TL, et al. The AMPK stress response pathway mediates anoikis resistance through inhibition of mTOR and suppression of protein synthesis. Cell Death Differ. 2012). De esta manera, la activación selectiva de dos vías moleculares como la que se da por la señalización de la AMPK/PGC-1α o bien de la Akt/TSC2/mTOR, puede explicar las adaptaciones específicas al entrenamiento aeróbico o de fuerza en el músculo esquelético.

Respecto de lo anterior, varios profesionales muestran posiciones antagónicas en cuanto a la aplicación de protocolos de fuerza y aeróbicos en la misma sesión, ambos definidos bajo la denominación de método concurrente de entrenamiento. Así están los que afirman efectos inhibitorios de la AMPK sobre la mTOR cuando al EF le sucede uno de tipo aeróbico, y quienes niegan esa inhibición. Si efectivamente esto último aconteciera, evidentemente la procura de mejoras en el ámbito de la ganancia de fuerza y tamaño muscular estaría negada al aplicarse un entrenamiento de tipo concurrente. En un intento para interpretar y aclarar un poco los puntos de análisis de las partes, empecemos por reconocer que pareciera haber una limitación en el razonamiento de algunos, y no pocas veces un sesgo en esta interpretación, dado que se descontextualiza la respuesta al estímulo según sea el ejercicio aplicado. Veamos.

Para empezar, debe admitirse que los eventos moleculares inducidos por el ejercicio para el fenotipo específico ocurren durante la recuperación, lo que lleva a una adaptación concreta a la fuerza o al estímulo de tipo aeróbico. El EA aumenta la expresión génica de forma selectiva para las proteínas mitocondriales y las enzimas en las fibras muscular tipo I. Pero el EF aumenta la expresión genética selectivamente para el crecimiento muscular y el metabolismo anaeróbico en la fibra muscular tipo II. Aquí Mounier y su equipo sostienen que las dos isoformas catalíticas de AMPK tienen diversas funciones, siendo que la AMPKα1 juega un papel predominante en el control del tamaño de las células musculares mientras que la AMPKα2 media en la adaptación metabólica muscular (Mounier R, et al. Antagonistic control of muscle cell size by AMPK and mTORC1. Cell Cycle. 2011). En esta misma dirección se expresaron Lee-Young y colegas advirtiendo que la AMPKα2 generalmente se activa en el músculo esquelético para aumentar la biogénesis mitocondrial y las adaptaciones metabólicas después del ejercicio de tipo aeróbico (Lee-Young RS, Griffee SR, Lynes SE, Bracy DP, Ayala JE, McGuinness OP, Wasserman DH. Skeletal muscle AMP-activated protein kinase is essential for the metabolic response to exercise in vivo. J Biol Chem. 2009). Y en línea con todo esto, Mc Gee y colegas indicaban unos años antes que la AMPKα1 se activa preferentemente en el músculo esquelético después del ejercicio de fuerza en ausencia de adaptaciones de tipo metabólicas dependientes de la biogénesis mitocondrial (McGee SL, et al. Normal hypertrophy accompanied by phosphoryation and activation of AMP-activated protein kinase alpha1 following overload in LKB1 knockout mice. J Physiol. 2008). Así, se concluye que la AMPKα1 se activa en ausencia de stimulación de la vía aeróbica, que actúa sobre la AMPKα2.

En el análisis de todas estas reacciones, además, no puede faltar el sistema endocrino, el que ha mostrado claras respuestas según el estímulo que se aplique. Y ella responde a las condiciones y necesidades imperantes en dicho momento. Así por ejemplo, cuando el estímulo es aeróbico, incluso horas después de finalizado el ejercicio, la insulina se encuentra deprimida en sus concentraciones, lo mismo que se observa al analizarse los valores de testosterona circulante o de IGF-α, todos de potente acción anabólica proteica. Pero también se e elevadas las hormonas de acción catabólica como las catecolaminas y el cortisol. Y ello tiene una “lógica fisiológica”, porque en esas condiciones impera el reclamo y subsecuente aporte energético, algo que no podrían brindar las reacciones anabólica-proteicas, que consumen energía, o sea la situación opuesta. Sin embargo luego de un EF, estas hormonas se encuentran elevadas, lo que resulta imprescindible para favorecer el anabolismo proteico potenciado que al momento se reclama. Estas condiciones hormonales, finalmente, acaban por poner en evidencia la sinergia que se establece entre los diferentes sistemas moleculares y neuroendocrinos en post de un objetivo final deseado y en respuesta a un ejercicio en concreto.

Un punto más a aclarar acá es que la mTOR, como proteína quinasa que es, está presente en ambos tipos de fibras. Una fibra lenta está repleta de proteínas, entre las que podemos mencionar las mitocondriales, sarcolémicas, lisosómicas, sarcoméricas, sarcoplásmicas, etc. Estas también se restauran por diferentes causas, y de esa renovación, que es una respuesta anabólica a un estado previo catabólico que las involucra, se ocupa la mTOR. Y en cuanto a la AMPK, como es lógico, ella también está localizada en fibras rápidas, respondiendo a las caídas energéticas. Podrán varias las proporciones y niveles de estimulación, e incluso el tipo de proteína a sintetizar así como la magnitud de energía a regenerar asociado a la tasa energética y el nutriente a ser degradado. Pero esto es esperable que acontezca siempre y en ambos tipos de fibras. Y allí justamente puede aparecer el estímulo que facilite o inhiba la acción de los sistemas. Y es quizás por esto que el mirar una cara del prisma, y no el prisma, puede ser justamente el que conduzca a creencias y no certezas de aquello que estaría aconteciendo. El resultado final es de imaginar, lo más probable es que se esté mucho más cerca del error que del acierto, porque las cuestiones biológicas, donde lo molecular y lo hormonal son parte del mismo sistema, no forman parte de ecuaciones, y mucho menos de pareceres. Justamente allí la “creología”, que tantos adeptos tiene, lo que no tiene es espacio.

Para reflexionar…