​Resumen de Ejercicio de Resistencia y Microbiota

Las demandas fisiológicas y bioquímicas del ejercicio de resistencia provocan respuestas tanto musculares como sistémicas en nuestro organismo. Los atletas de resistencia exponen sus cuerpos a circunstancias fisiológicas extremas que alteran la homeostasis del cuerpo interno, generando un estrés en los órganos y en el funcionamiento “normal” de los diferentes sistemas del cuerpo.

Este esfuerzo físico tan intenso durante un tiempo prolongado significa que todo el cuerpo inicia una respuesta de defensa a través de la síntesis de proteínas de fase aguda, libera diferentes hormonas, y se establecen cambios en el equilibrio de fluidos y metabólicos. Las principales adaptaciones al ejercicio de resistencia normalmente incluyen una mejora de las funciones mecánicas, metabólicas, neuromusculares y contráctiles en el músculo, un reequilibrio de electrolitos, una disminución en el almacenamiento de glucógeno, y un aumento en la biogénesis mitocondrial en el tejido muscular. Además, el ejercicio de resistencia tiene un profundo impacto sobre el estrés oxidativo, la permeabilidad intestinal, el daño muscular, la inflamación sistémica y las respuestas inmunológicas. También se ha observado aumento de la temperatura corporal y aumento de la deshidratación, lo que provoca la liberación de adrenalina y glucocorticoides como una forma de restablecer el equilibrio homeostático.

Imagen tomada de: O’Sullivan, O., Cronin, O., Clarke, S. F., Murphy, E. F., Molloy, M. G., Shanahan, F., & Cotter, P. D. (2015). Exercise and the microbiota. Gut microbes, 6(2), 131-136.

En este sentido, el intestino humano alberga una amplia gama de microorganismos que afectan significativamente la nutrición del organismo, la función metabólica, el desarrollo intestinal y la maduración del sistema inmunológico y las células epiteliales. La microbiota intestinal promueve la digestión y la absorción de alimentos para la producción de energía del organismo. También desempeña un papel fundamental en la función del sistema inmunológico del organismo, la protección contra patógenos, y la estimulación y maduración de la célula epitelial. En atletas de resistencia se ha observado que presentan una alta prevalencia de infecciones del tracto respiratorio superior y problemas gastrointestinales, incluyendo una mayor permeabilidad de la pared epitelial gastrointestinal, también llamada "intestino con filtraciones", alteración del grosor de la mucosa y tasas más altas de translocación bacteriana. La comprensión del efecto del ejercicio sobre la composición y estructura de la microbiota intestinal está todavía en sus inicios y la función de la microbiota en la adaptación al ejercicio sigue siendo gran desconocida, aunque unos pocos estudios han demostrado el impacto que tiene el ejercicio sobre la composición de la microbiota intestinal.

Un estudio observacional reciente comparó el perfil bacteriano fecal de los jugadores de rugby de élite masculinos con sujetos sanos no atletas mostró que los atletas tenían niveles más bajos de bacteroidetes y mayores cantidades de firmicutes que los controles. Después de analizar la composición de la microbiota intestinal de los participantes del American Gut Project, se llegó a la conclusión de que el aumento de la frecuencia moderada de ejercicio, de no hacer nunca ejercicio a realizar ejercicio de diario, causa una mayor diversidad entre los firmicutes phylum (incluyendo Faecalibacterium prausnitzii, y especies del género Oscillospira, Lachnospira, y Coprococcus) que contribuyen a un ambiente intestinal más saludable.

En los limitados estudios disponibles en modelos animales, el ejercicio en ratas se asoció con mayor cantidad de bacteroidetes y menor cantidad de firmicutes en materia fecal, mientras que la microbiota fecal después de 6 semanas de actividad de ejercicio presentó una mayor abundancia de especies seleccionadas de firmicutes y géneros más bajos de Bacteroides/Prevotella. De manera similar, a nivel de la filogenia, el ejercicio redujo los bacteroides, mientras que incrementó los firmicutes, proteobacterias y actinobacterias en ratones. Además, la microbiota intestinal puede mejorar algunos de los otros trastornos inducidos por el ejercicio en el tracto gastrointestinal como el estrés oxidativo y los niveles de hidratación.

Dado el papel fundamental de la microbiota intestinal en la regulación del metabolismo energético, la hidratación, la respuesta inflamatoria y el estrés oxidativo, el objetivo de este artículo (revisión sistemática) fue revisar los artículos publicados a partir de 2007 que permiten una mayor comprensión de cómo la microbiota intestinal puede ejercer efectos beneficiosos sobre los atletas de élite. Con un enfoque específico en el entrenamiento de resistencia. Una vez podamos entender lo que ocurre en el deportista, sería muy interesante entender que puede estar ocurriendo en las personas sedentarias y que tienen un exceso de peso, para poder dar soluciones y herramientas a los profesionales del ámbito de la salud.

El impacto que la microbiota del tracto gastrointestinal tiene en la salud y el rendimiento, incluyendo el metabolismo de los nutrientes, el crecimiento y la maduración de la respuesta inmune, la protección contra patógenos y la estimulación de la proliferación de células epiteliales, se está haciendo cada vez más evidente. En los seres humanos, hay cada vez más pruebas de que las perturbaciones de la composición y las funciones de la microbiota intestinal pueden desempeñar un papel importante en el desarrollo del metabolismo y las enfermedades del organismo. La percepción actual es que la composición y estructura de la microbiota están reguladas principalmente por la dieta, los antimicrobianos y las conductas de estilo de vida, la genética del organismo, las interacciones microbios-microbianas, el estado inflamatorio y la interferencia entre el organismo y el microorganismo. En general, la composición de la microbiota intestinal se estima analizando muestras fecales frescas porque son relativamente fáciles de obtener. La fuerza de las asociaciones entre las muestras fecales y la riqueza de especies, los enterotipos, que son clasificaciones de ecosistemas bacteriológicos, y la composición de la comunidad bacteriana en el intestino enfatiza la importancia de la evaluación de la muestra fecal en los estudios de asociación de todo el metagenoma intestinal.

Ya se conoce el efecto del ejercicio de resistencia sobre el profundo impacto en el metabolismo de otros tejidos además del músculo esquelético, incluyendo el corazón, el cerebro, el tejido adiposo y el hígado (Fig. 1).

Al revisar el papel que tiene la microbiota en la regulación del ejercicio, pudimos identificar un gran número de funciones biológicas que encajan perfectamente en el contexto bien caracterizado de la regulación adaptativa en respuesta al ejercicio de resistencia, incluyendo el metabolismo energético, la respuesta inflamatoria, la resistencia al estrés y el estrés oxidativo. Estos cambios pueden ayudar a suministrar energía a los músculos que trabajan o a controlar las reacciones inflamatorias excesivas. Pueden estar involucrados en la "saciedad" y la inmunosupresión transitoria que puede ocurrir durante y/o después del ejercicio de resistencia. Además, descubrimos hasta qué punto los probióticos, junto con la composición de la dieta y el tipo de ejercicio y la intensidad, afectan la salud y el rendimiento de los atletas.

Como se ha dicho anteriormente, la disponibilidad de energía es un factor limitante importante en el rendimiento durante el ejercicio de resistencia. Dadas estas necesidades energéticas durante el ejercicio de resistencia y la relación compleja y recíproca recientemente descrita entre la microbiota intestinal y el metabolismo energético de todo el cuerpo, no es de extrañar que estén aumentando los esfuerzos para identificar los mecanismos mediante los cuales la microbiota intestinal ejerce efectos positivos en el rendimiento de los atletas de élite. La fermentación de los carbohidratos es una actividad central de la microbiota intestinal humana, que impulsa el metabolismo energético, aunque la gama de productos finales generados por la digestión de proteínas es más amplia que la de los carbohidratos. En el colon, los polisacáridos complejos derivados de plantas (como la celulosa, β-glucan, xylan, mannan y pectina) son digeridos y posteriormente fermentados por los microorganismos intestinales para convertirlos en ácidos grasos de cadena corta (AGCC) y gases (Fig. 2), que también son utilizados como fuentes de carbono y energía por otras bacterias más especializadas como los acetógenos reductores, las bacterias reductoras de sulfato y los metanógenos. Las AGCC afectan a una serie de procesos del organismo, como la utilización de energía, la señalización de los microbios organismoes y el control del pH del colon, con los consiguientes efectos en la composición de la microbiota, la motilidad intestinal, la permeabilidad intestinal y la proliferación de células epiteliales.

La mayoría de los artículos revisados no identifican específicamente un papel ergogénico de la terapia probiótica, pero sugieren que la función inmune es mejorada, los efectos de las especies reactivas de oxígeno son neutralizados y la permeabilidad de la mucosa intestinal es normalizada, lo que podría mejorar el rendimiento en atletas que se someten a un entrenamiento físico intenso. Por lo tanto, la suplementación de probióticos podría actuar como una ayuda ergogénica indirecta.

Por último concluyen que, la microbiota intestinal pueden utilizarse como fuentes desarrollo de energía en el hígado y las células musculares y mejorar el rendimiento de resistencia al mantener la glucemia a lo largo del tiempo. Dado que muchos planes dietéticos de resistencia se basan en altos niveles de proteínas y carbohidratos, un desafío clave es diseñar dietas que limiten los perfiles microbianos que producen metabolitos tóxicos a partir de la degradación de proteínas al tiempo que aumentan el número de microorganismos que mejoran el metabolismo energético, reducen el estrés oxidativo y regulan la inflamación sistémica. Actualmente, la principal estrategia dietética para modular la microbiota intestinal incluye probióticos. En los atletas, la administración de diferentes cepas de Lactobacillus y Bifidobacterium puede ayudar a mantener un estado de salud general, mejorar la función inmunológica, mejorar la permeabilidad de la mucosa intestinal, reducir el estrés oxidativo y obtener energía de fuentes de carbohidratos de origen vegetal. Al comprender mejor los mecanismos por los cuales la microbiota responde al ejercicio, esperamos desarrollar nuevas estrategias terapéuticas y nutricionales para modular la microbiota y mejorar el rendimiento y la salud general del atleta. Por lo tanto, es importante para la investigación futura separar las influencias respectivas que el ejercicio de alta intensidad y la microbiota intestinal tienen sobre el sistema inmunológico, el sistema redox y el metabolismo energético, y rastrear el impacto que los alimentos funcionales tienen sobre la microbiota intestinal. En el futuro, puede ser posible utilizar el perfil de la microbiota intestinal como una herramienta para predecir el rendimiento y detectar posibles trastornos antes que las herramientas de diagnóstico convencionales.

Referencia del artículo

Mach, N., & Fuster-Botella, D. (2017). Endurance exercise and gut microbiota: A review. Journal of sport and health science, 6(2), 179-197.

Referencias interesntes que aparecen en el resumen del artículo:

• Marchesi, J. R., Adams, D. H., Fava, F., Hermes, G. D., Hirschfield, G. M., Hold, G., ... & Thomas, L. V. (2015). The gut microbiota and host health: a new clinical frontier. Gut, gutjnl-2015.
• Hsu, Y. J., Chiu, C. C., Li, Y. P., Huang, W. C., Te Huang, Y., Huang, C. C., & Chuang, H. L. (2015). Effect of intestinal microbiota on exercise performance in mice. The Journal of Strength & Conditioning Research, 29(2), 552-558.
• Belkaid, Y., & Hand, T. W. (2014). Role of the microbiota in immunity and inflammation. Cell, 157(1), 121-141.
• Neish, A. S. (2014). Mucosal immunity and the microbiome. Annals of the American Thoracic Society, 11(Supplement 1), S28-S32.
• O’Sullivan, O., Cronin, O., Clarke, S. F., Murphy, E. F., Molloy, M. G., Shanahan, F., & Cotter, P. D. (2015). Exercise and the microbiota. Gut microbes, 6(2), 131-136.
• Cronin, O., Molloy, M. G., & Shanahan, F. (2016). Exercise, fitness, and the gut. Current opinion in gastroenterology, 32(2), 67-73.
• Karl, J. P., Margolis, L. M., Madslien, E. H., Murphy, N. E., Castellani, J. W., Gundersen, Y., ... & Gautam, A. (2017). Changes in intestinal microbiota composition and metabolism coincide with increased intestinal permeability in young adults under prolonged physiological stress. American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology, 312(6), G559-G571.
• Hold, G. L. (2014). The gut microbiota, dietary extremes and exercise. Gut, 63(12), 1838-1839.