Utilidad de la combinación de hipoxia intermitente y ejercicio físico en el tratamiento de la obesidad.
Publicado 27 de diciembre de 2018, 8:33
RESUMEN
La obesidad es un problema de salud pública importante en todo el mundo y es un factor de riesgo importante para varias enfermedades crónicas como la diabetes tipo II, eventos cardiovasculares adversos y características relacionadas con el síndrome metabólico. Se han aplicado diferentes tratamientos para abordar la acumulación de grasa corporal y sus manifestaciones clínicas asociadas. A menudo, la pérdida de peso relevante se logra durante los primeros 6 meses bajo diferentes tratamientos dietéticos. Desde este punto, se alcanza una meseta y puede ocurrir una recuperación gradual del peso perdido. Por lo tanto, se están investigando nuevos enfoques de investigación para asegurar el mantenimiento del peso. Investigaciones pioneras han informado que las variaciones de oxígeno en los sistemas orgánicos pueden producir cambios en la composición corporal. Se han informado posibles aplicaciones de la hipoxia intermitente para promover la salud y en diversos estados fisiopatológicos. El estímulo hipóxico, además de la dieta y el ejercicio, puede ser un enfoque interesante para perder peso al inducir niveles más altos de noradrenalina basal y otros cambios metabólicos cuyos mecanismos aún no están claros. De hecho, las situaciones hipóxicas aumentan el diámetro de las arteriolas, producen vasodilatación periférica y disminuyen la presión arterial. Además, el entrenamiento hipóxico aumenta la actividad de las enzimas glucolíticas, aumentando el número de mitocondrias y los niveles de GLUT-4 del transportador de glucosa, así como la sensibilidad a la insulina. Además, la hipoxia aumenta la serotonina en la sangre y disminuye los niveles de leptina mientras se suprime el apetito. Estas observaciones permiten considerar la hipótesis de que la hipoxia intermitente induce la pérdida de grasa y puede mejorar la salud cardiovascular, lo que podría ser de interés para el tratamiento de la obesidad.
Obesidad: prevalencia, causas y complicaciones.
La obesidad es un importante problema de salud pública en la mayoría de los países [ 63 ], que se caracteriza por un exceso de grasa corporal, cuando alcanza valores superiores al 20% en hombres y al 30% en mujeres adultas [ 20 , 66 ].
Los principales factores etiológicos que causan el exceso de peso corporal se asignan a comer en exceso y a una actividad física baja, lo que conduce a un balance energético positivo y produce un aumento de la grasa corporal [ 91 ]. Además, existen otras causas, como el componente genético, la distribución de la ingesta de energía a lo largo del día, la composición dietética de los macronutrientes, el descanso del sueño, las alteraciones endocrinas o la capacidad individual de oxidar los sustratos de energía [ 26 , 70 , 93 , 146 ]. Por lo tanto, la obesidad es una enfermedad crónica multifactorial que resulta de la interacción entre el genotipo, el ambiente y los patrones de actividad física [ 14 , 91 , 95 ].
La obesidad es considerada como uno de los principales factores de riesgo en la aparición de enfermedades crónicas asociadas, como hipercolesterolemia, diabetes tipo II (T2D), trastornos cardiovasculares y características del síndrome metabólico [ 101 ]. Por otro lado, cuanto mayor es el IMC y la circunferencia de la cintura, mayor es el riesgo relativo de comorbilidades [ 118 ].De hecho, la obesidad se ha convertido en la segunda causa de muerte prematura y evitable, justo después del tabaco [ 14 , 49 ].
Tratamientos para la obesidad: dieta, ejercicio, farmacología y cirugía bariátrica.
Las dietas bajas en calorías, los programas de actividad física (típicamente aeróbicos) y la terapia conductual son estrategias comunes para perder peso en el paciente obeso [ 121 ]. Estos tipos de intervenciones son a menudo el primer paso en cualquier enfoque terapéutico para tratar la obesidad. En general, debe probarse al menos durante 6 meses antes de considerar la introducción de cualquier otra estrategia terapéutica [ 79 ]. Las necesidades y características de un tratamiento contra la obesidad se determinarán con respecto al riesgo estimado en el paciente obeso y según los criterios clínicos para la intervención terapéutica [ 53 ]. Además, existen diferencias interindividuales en la respuesta a diferentes intervenciones dietéticas o al ejercicio físico debido a la predisposición genética [ 90]., 112 ]. Por lo tanto, se han informado algunos intentos de establecer diferencias según el genotipo, aunque la información sobre el éxito del tratamiento es relativamente escasa.
Se han aplicado otros enfoques terapéuticos para inducir la pérdida de peso, que pueden incluir ejercicio, apoyo psicológico, terapia con medicamentos y, por último, tratamiento quirúrgico [50 ], siendo los dos primeros también estrategias de prevención. Por lo tanto, todavía se buscan enfoques a largo plazo para mantener la pérdida de peso.
En términos generales, las pérdidas de peso se logran durante los primeros 6 meses de tratamiento. Desde este punto, a menudo se alcanza una meseta, y comúnmente se produce una recuperación gradual del peso perdido [ 39 ]. Este resultado se ve facilitado por el hecho de que la adherencia a la dieta y la actividad física a menudo disminuye y también debido a una posible adaptación metabólica [ 10 ], por lo que se han buscado terapias de larga duración.
Tratamientos dietéticos y nutricionales.
Las pautas de tratamiento más comunes para la obesidad, actualmente en uso, son los enfoques dietéticos y nutricionales [ 1 ]. La restricción no debe resultar en una ingesta calórica inferior a 1,000–1,200 kcal / día en mujeres y 1,200–1,600 kcal / día en hombres (excepto en el caso de obesidad mórbida), ya que esos valores son la ingesta de energía mínima, lo que asegura una ingesta equilibrada de micronutrientes en las cantidades solicitadas [ 2 , 10 , 103 ]. Una restricción de energía de 500–1,000 kcal / día en comparación con la dieta habitual produce una pérdida de peso de 0.5–1.0 kg / semana, lo que representa un promedio de 8–10% del peso corporal inicial en 6 meses [ 1 ]. Sin embargo, esta pérdida de peso no es completamente lineal [ 8 ].
Existe cierta controversia con respecto a la distribución de macronutrientes que deben prescribirse, siendo el enfoque clásico, con respecto a las 1,000–1,600 kcal / día, una distribución de 20% de proteínas, 50% de carbohidratos y 25–35% de grasa [ 48 ], aunque También se pueden aplicar dietas moderadas altas en proteínas (30% de energía) [ 80 ]. Se han observado reducciones de peso a corto plazo, pero el peso se recupera a largo plazo [ 5 ]. Parece que una de las causas de la interrupción de la pérdida de peso es una reducción del gasto energético basal [ 106 ]. La ingesta de proteínas se mantiene alta en algunos casos con el objetivo de disminuir la pérdida de masa corporal magra y retrasar la estabilización del peso [ 1, 28]. Sin embargo, hay varios problemas sin resolver, como la prescripción de dietas moderadamente altas en proteínas (20 a 35% de la energía) durante la fase de mantenimiento del peso o el efecto beneficioso de algunos alimentos con un índice glucémico más bajo o una carga glucémica en el peso corporal [ 2 , 36 , 80 , 144 ]. Teniendo en cuenta las dietas altas en proteínas o bajas en grasa, es importante aumentar la cantidad de fibra (más de 30 g / día) y la grasa monoinsaturada para facilitar el mantenimiento de un perfil lipídico circulante saludable [ 114]. En conclusión, se puede observar que la adherencia es baja en muchas de las dietas extremas, con diferentes proporciones de macronutrientes, siendo la causa de que a largo plazo a menudo no sean eficaces y las personas obesas necesiten otros tipos de ayuda [ 39 ].
Programas de actividad física
Algunas pautas establecen que se requieren 60 a 90 minutos de ejercicio diario moderado para el tratamiento de la obesidad [ 67 ]. Tradicionalmente, se ha recomendado el ejercicio aeróbico para perder grasa corporal, pero estudios recientes muestran que los ejercicios de fuerza-resistencia (circuitos de 6 a 10 ejercicios y 10 a 15 repeticiones, con una frecuencia de 2 a 3 veces por semana) pueden ser más eficaz [ 154 ], particularmente para reducir la grasa abdominal [ 60 , 97 ] y el tejido adiposo visceral [ 62 ].
Los programas de fuerza-resistencia tienden a quemar principalmente la grasa abdominal, a diferencia del ayuno [ 141 ]. También favorecen el bajo apetito al estimular la hormona liberadora de corticotropina [ 115 ]. El tratamiento más efectivo para mejorar los parámetros de salud y la composición corporal parece ser el entrenamiento de fuerza o el entrenamiento de fuerza combinado con el entrenamiento de resistencia aeróbica, que mejora tanto los biomarcadores de salud como el contenido de grasa [ 133 , 135 , 142 , 145 ].
Dado que el costo energético de todos los modos de ejercicio, excepto caminar, parece ser beneficioso, se debe dar prioridad a las preferencias de los obesos para promover el cambio de comportamiento de la actividad a largo plazo [ 137 ]. Además, se sabe que el ejercicio físico aumenta la secreción de endorfinas [ 74 ], mejora el estado de ánimo y ayuda al paciente a mantener la motivación y al cumplimiento del tratamiento.
El entrenamiento de fuerza-resistencia (SRT) se asocia con un gran gasto de energía durante la sesión de ejercicios [ 30 ]. Algunos estudios han informado que la SRT regular es eficaz para promover la pérdida de peso en sujetos obesos, disminuyendo la masa grasa y aumentando la masa corporal magra y, por lo tanto, tiene poca influencia o ningún cambio efectivo en el peso corporal total [ 59 , 120 , 132 ]. La SRT previene la pérdida de masa corporal magra, secundaria a la restricción dietética [ 134 ], y reduce el estrés oxidativo inducido por el ejercicio y la homocisteína, independientemente de la adiposidad [ 125 ]. Un mecanismo potencial para esta reducción podría incluir la regulación positiva de la enzima antioxidante inducida por la contracción [ 139 ].
Varios estudios han demostrado una disminución en el tejido adiposo visceral después de los programas SRT [ 38 , 139 ] que parecen reducir los depósitos de grasa visceral a través de los efectos inmediatos (durante la pérdida de peso y el mantenimiento del peso) y los efectos retardados (durante la recuperación de peso). Además, se ha demostrado que la SRT moviliza preferentemente el tejido adiposo visceral y subcutáneo en la región abdominal [ 31 , 38 , 61 , 105 ]. Este tipo de procedimiento de entrenamiento mejora la captación de glucosa estimulada por la insulina en pacientes con tolerancia a la glucosa alterada o T2D [ 41]]. Los aumentos posteriores en la masa muscular, pueden regular los niveles de glucosa y las respuestas de insulina a la carga de glucosa y, por lo tanto, mejoran la sensibilidad a la insulina [ 22 , 132 ]. Además, la SRT de alta intensidad disminuye los niveles de hemoglobina glucosilada (HbA1c) en los diabéticos, independientemente de la edad [ 13 , 127 ]. Además, la SRT se considera un coadyuvante potencial a la farmacoterapia para el tratamiento de trastornos metabólicos, al disminuir algunos de los principales factores de riesgo del síndrome metabólico [ 46 , 132 , 133].
Durante las primeras 2 semanas de SRT, la intensidad debe mantenerse a un nivel adaptativo para que los pacientes aprendan las técnicas de ejercicio y su masa muscular probablemente no aumente. A partir de la tercera semana, el objetivo del entrenamiento es la hipertrofia [ 159 ]. Los participantes deben comenzar con tres series por grupo muscular por semana, en tres días no consecutivos de la semana. Una serie debe constar de 10 a 15 repeticiones correspondientes a 60 a 70% de una repetición de peso máximo por 2 a 3 sesiones por semana, lo que probablemente sea beneficioso para maximizar los efectos sobre la salud del aumento de la masa muscular esquelética [ 155]. El número de series de entrenamiento para cada músculo por semana debe incrementarse progresivamente cada 4 semanas en una serie hasta un máximo de diez series por semana. El programa SRT debe consistir en ejercicios para todos los grupos musculares principales [ 132 , 142 ].
Tratamientos farmacológicos
Si no se ha logrado el objetivo de perder peso después de 6 meses de buena adherencia a una terapia que combina dieta y actividad física, se puede considerar la prescripción de un tratamiento farmacológico, siempre con algunas limitaciones y consideraciones [ 45 ]. Con respecto a la terapia farmacológica, se pueden mencionar los supresores del apetito, los bloqueadores de la absorción / digestión de los alimentos y los estimuladores de la termogénesis [ 16 , 65 , 82 ]. Existe una larga lista de posibles fármacos, incluidos tesofensina y agonistas y antagonistas de péptidos y orexígenos inductores de saciedad, que confirman un futuro brillante para el tratamiento de la pandemia de obesidad [ 119]. Sin embargo, todos conllevan efectos adversos bien conocidos y algunos de ellos muestran una tasa de beneficio / riesgo muy dudosa. Se han considerado otros productos o plantas alternativas no farmacológicas, pero ninguno de ellos ha demostrado ser una eficacia y / o seguridad a largo plazo [ 42 , 107 ]. De hecho, en Europa, el único tratamiento farmacológico aceptado es la prescripción de Orlistat, un inhibidor de la lipasa, combinado con una dieta baja en grasas [ 71, 119 ].
Cirugía bariátrica
Finalmente, la cirugía puede ser un tratamiento efectivo a largo plazo de la obesidad mórbida, al reducir algunas manifestaciones clínicas asociadas con la obesidad [ 88 ]. Este enfoque podría indicarse en sujetos con IMC> 40 kg / m 2 o IMC> 35 kg / m 2 en presencia de comorbilidades o con un control metabólico inadecuado [ 117 ]. La diabetes es la comorbilidad más rápida corregida después de la cirugía bariátrica, logrando mejoras significativas en el control glucémico o la erradicación de la enfermedad entre 80% y 95% en 10 años [ 23 , 37]. Esta cirugía conlleva serias complicaciones postoperatorias directamente relacionadas con la severidad de la obesidad; también el sexo masculino y el aumento de la edad se asociaron globalmente con un mayor riesgo de complicaciones [ 138 , 140 ].
Terapia hipóxica y sus aplicaciones.
Una de las alternativas para tratar las enfermedades de alta prevalencia parece ser la terapia hipóxica, que se usa comúnmente en la práctica médica hoy en día y está bien posicionada en el campo de la medicina tradicional / alternativa, la hipopiterapia. La pregunta sigue abierta si la hipoxia o la reoxigenación son las responsables de la formación de señales adaptativas y cuál es su significado funcional. Los estudios experimentales no se han centrado adecuadamente en las características genotípicas y fenotípicas de la respuesta del cuerpo a la hipoxia. Hasta ahora, lo que se sabe es que se suprime el apetito, y se pierde un porcentaje de masa corporal a grandes alturas [ 126 , 156 ]. Además, las variaciones de oxígeno en el sistema orgánico producen cambios en la composición corporal [ 111]. Estos hallazgos pueden ser de gran interés para el tratamiento de la obesidad. Por lo tanto, esta revisión se centrará en los métodos de hipoxia y sus posibles aplicaciones.
Métodos de exposición hipóxica y de entrenamiento hipóxico.
En general, hay dos tipos de estímulos de hipoxia: (1) Exposición hipóxica intermitente (IHE, por sus siglas en inglés): exposición pasiva a la hipoxia que dura desde unos pocos minutos hasta horas que generalmente se repite durante varios días. Estas exposiciones hipóxicas intermitentes se intercalan con la exposición a normoxia o niveles más bajos de hipoxia. IHE plantea la cuestión de la duración mínima de la exposición para inducir la eritropoyesis. Se ha sugerido que se necesitan 180 minutos diarios de IHE para aumentar la eritropoyetina endógena (EPO), pero en la gran mayoría de los protocolos, esto parece ser inconsistente [ 19 , 40 , 75 , 148 ]. La oxigenación cerebral disminuye, mientras que la oxigenación muscular aumenta debido a una mayor capacidad para extraer O 2.para contrarrestar la reducción de la disponibilidad de O 2 , como lo demuestra la disminución de la desoxihemoglobina durante el ejercicio intenso [ 92 ]. (2) El entrenamiento hipóxico intermitente (IHT) consiste en la actividad física en condiciones hipóxicas (por períodos cortos) y permanecer en condiciones normóxicas por el resto del tiempo. Esta es otra forma de beneficiarse del estímulo hipóxico sin sufrir los efectos perjudiciales de una exposición prolongada a la hipoxia. Este método induce adaptaciones moleculares específicas a nivel muscular que no ocurren en condiciones normóxicas [ 116 , 148 ].
Varios métodos de IHE y / o IHT son actualmente realizados por atletas de élite: el tradicional "high-train high live", "live low train high", "live high train low" o el uso de O 2 suplementario cuando se entrena en altitud ( LH + TLO2) [ 148 ]. Más recientemente, se ha investigado el interés en los métodos hipóxicos intermitentes: IHE e IHT. El desarrollo tecnológico de varios dispositivos hipóxicos también ha permitido combinar estos métodos [ 143 ]. A pesar de las diferencias sustanciales entre estas formas de entrenamiento hipóxico y / o exposición, todos estos métodos tienen el mismo objetivo, inducir adaptaciones fisiológicas y mejorar el rendimiento deportivo [ 158 ] (Tabla 1 ).
tabla 1
Diferentes métodos de exposición hipóxica y de entrenamiento hipóxico.
| Métodos de exposición hipóxica y / o entrenamiento. | Exposición hipóxica, pasiva (IHE) | Entrenamiento hipóxico, activo (IHT). |
| IHE + normoxia | LL - TH | |
| IHE + suplementario O 2 | GOLPEE | |
| LHTL: método de generación hipóxica: (1) altitud natural (IH), (2) dilución de nitrógeno (NH), (3) filtración de oxígeno (NH) | AHCT | |
| LHTH (IHE + IHT) | ||
| Ejemplos | (1) 5-5 ′ ambiente aire (FiO 2 = 20.5%) - gas de aire hipóxico (FiO 2 = 9–12%) / 60–180 ′ por día / 2–4 semanas [ 15 , 68 ] | (1) 90–120 ′ ambiente aire (FiO 2 = 16.7–14.6%) [ 108 ] o altitud (2,000–3,000 m) intensidad baja a moderada / 4–5 sesiones / semana / 3–8 semanas [ 17 ] |
| (2) 8–12 h para dormir (FiO 2 = 11.2–15.6%) por día / 3 semanas [ 15 , 158 ] | (2) 30–60′ambient air (FiO 2 = 16.7–11.2%) [ 57 , 100 , 143 ] o altitud (2,000–5,000 m) ejercicio de alta intensidad / 2–4 sesiones / semana / 3–6 semanas [ 19 , 75] | |
| Utilidad | Pre-aclimatación en escaladores [ 17 ] | Realizado por atletas [ 17 , 19 , 57 , 75 , 81 , 108 , 116 , 143 , 158 , 163 ] |
| Enfermedades del corazón [ 24], respiratorias [ 9 , 68 , 69 ] y del sistema nervioso [ 129 , 161 , 162 ] | Pre-aclimatación en escaladores [ 54 ] | |
| Riesgo metabólico y cardiovascular [ 12 , 24 , 29 , 43 , 63 , 77 , 162 ] | ||
NH normobárico hipoxia, HH hipobárico hipoxia, LH que vive alto, TH entrenamiento alto, TL entrenamiento bajo, LHTL que vive alto entrenamiento bajo, LHTH que vive alto entrenamiento, LL que vive bajo, IHE exposición hipóxica intermitente, IHT entrenamiento hipóxico intermitente, IHIT intermitente Entrenamiento por intervalos hipóxico, altitud AHCT / entrenamiento hipóxico continuo
Las estrategias utilizadas experimentalmente difieren mucho en la duración del ciclo, el número de episodios hipóxicos por día y el número de días de exposición. Por lo tanto, los protocolos varían de aquellos que examinan el efecto de tan solo 3 a 12 episodios de hipoxia relativamente cortos (2 a 10 min) intercalados con episodios de 2 a 20 min de normoxia en un solo día [ 15 ] a los que examinan más tiempo Exposiciones diarias (1–12 h) en períodos que oscilan entre 2 y 90 días [ 19 , 143 ] y aquellos que consideran ciclos sinusoidales cortos de hipoxia / normoxia (30–90 s) de 7–8 h diarias durante 30–70 días [ 75 ]. Independientemente del programa, el resultado convincente es que estos episodios repetidos de hipoxia provocan cambios persistentes en una variedad de respuestas fisiológicas [ 27 ,58 , 92 , 122 , 124 ].
Hipoxia intermitente y sus aplicaciones en estados fisiológicos y patofisiológicos.
Ciertamente, hay adaptaciones a la hipoxia crónica que no son necesariamente beneficiosas. La hipoxia intermitente crónica aumenta significativamente la masa cardíaca del ventrículo derecho [ 25 ]. Ocasionalmente se ha asociado con remodelación vascular pulmonar e hipertensión pulmonar [ 96 ]. Varias investigaciones y ensayos identificaron efectos fisiológicos en diferentes células, tejidos y sistemas y trastornos respiratorios (Tabla 2 ).
Tabla 2
Mecanismos compensatorios y respuestas a la hipoxia.
| Sistema respiratorio | Sistema cardiovascular | Celular y metabólico. | Regulación del peso corporal |
| Hiperventilación [ 155 ] | Disminuye los niveles basales de leptina [ 72 ] | ||
| Aumenta la capacidad de difusión pulmonar de CO y O 2 [ 149 ] | Aumenta la vasodilatación periférica [ 63 ] | ||
| Incrementa la reserva de CO 2 al dormir [ 69 ] | Aumenta el diámetro de las arteriolas [ 63 ] | Aumenta las enzimas glucolíticas y el número de mitocondrias [ 46 ] | La noradrenalina basal sigue siendo alta después del tratamiento [ 84 ] |
| La disminución de SaO 2 fue menor [ 110 ] | Aumenta la afinidad de Hg – O 2 [ 32 ] | Transportadores de O 2 , Fe y glucosa [ 109 ] | Aumenta los niveles de serotonina en la sangre [ 51 ] |
| Respuesta ventilatoria durante el ejercicio aumentado [ 54 ] | Mejora la sensibilidad a la insulina [ 87 ] | ||
| Mejora la función respiratoria [ 68 ] | Aumenta la pérdida de peso corporal [ 84 ] |
Exposición hipóxica intermitente
Un porcentaje significativo de la población obesa sufre de apnea obstructiva del sueño (AOS) [ 94 ]. La OSA se caracteriza por periodos transitorios de desaturación de oxígeno seguidos de reoxigenación y es una causa importante de daño sistémico (estrés oxidativo, inflamación, actividad simpática, remodelación de la vasculatura y disfunción endotelial) y / o efectos protectores (precondicionamiento como cardioprotectores). Rara vez se le ha dado importancia a esta condición (OSA) en pacientes obesos, aunque muchos sujetos con OSA son obesos, y la obesidad es un factor de riesgo independiente para muchas comorbilidades asociadas con la OSA [ 104]] .Así, se ha especulado que la hipoxia intermitente crónica causada por la AOS en pacientes obesos podría ser uno de los mecanismos subyacentes en la paradoja morbimortalidad de la obesidad. Además, la OSA aumentó los niveles de neuropéptido Y en plasma, un péptido estimulante del apetito, independientemente del peso corporal [ 136 ]. Esta es una característica controvertida ya que los riesgos relacionados con la salud endocrina causados por los trastornos respiratorios del sueño amenazan con exacerbar la regulación metabólica ya comprometida y el control del peso corporal normal en esta población obesa [ 102]]. Se requieren pruebas experimentales de modelos humanos para dilucidar dichos riesgos y facilitar las decisiones clínicas sobre a quién tratar. Curiosamente, la IHE induce una disminución del espasmo bronquial, una ventilación pulmonar más uniforme y aumenta la sensibilidad de la ventilación a la hipoxia [ 9 ].
Watson et al. [ 152 ] exploraron las contribuciones genéticas de los trastornos del sueño en más de 1,800 pares de gemelos y encontraron que el 10% de los efectos genéticos aditivos comunes representaban el 10% de la asociación fenotípica entre la obesidad y el insomnio. Se necesitan estudios de ajuste de modelos genéticos similares para evaluar la contribución genética de la reducción del sueño al IMC [ 94 ].
La deuda de hipoxia intermitente del sueño ejerce profundos efectos sobre las hormonas metabólicas y las firmas moleculares [ 4 ]. Estos cambios están acompañados por un aumento de la ingesta de alimentos y el almacenamiento de energía, lo que potencia el desarrollo de resistencia a la insulina, T2D, hipertensión y enfermedades del corazón [ 113 ]. Los informes recientes proporcionan nuevos conocimientos sobre los posibles mecanismos para explicar los efectos de la OSA en el metabolismo de los lípidos y la glucosa al inducir la activación simpática, aumentar la inflamación sistémica, estimular las hormonas contrarreguladoras y los ácidos grasos o causar lesiones directas en las células beta pancreáticas [ 44 ].
Últimamente, se ha demostrado que la hipoxia a través de los cambios de expresión del factor inducible por hipoxia (HIF) -1 ayuda a regular la función mitocondrial. Es interesante observar que a menudo hay defectos en la función mitocondrial en muchos procesos fisiopatológicos, que parecen mejorar con los estímulos de la IHE [ 130 ].
Entrenamiento hipóxico intermitente.
Las aplicaciones potenciales del IHT en salud y en diversos estados fisiopatológicos son numerosas [ 9 , 76 ], ya que podría ser un método no farmacológico para mejorar algunas funciones fisiológicas y la rehabilitación en pacientes con diferentes enfermedades crónicas [ 63 ]. El entrenamiento hipóxico incrementó la capacidad de trabajo físico de aproximadamente el 5% en los sujetos ancianos sanos y el 10% en los sujetos ancianos [ 155 ].
La respuesta ventilatoria a la hipoxia aumenta durante el ejercicio submáximo e induce una disminución de la preaclimación hipóxica más pequeña en la saturación de oxígeno arterial (SpO 2 ) [ 54 , 110 ]. Además, se ha demostrado que la IHT eleva la sensibilidad barorreflexa a niveles normales y aumenta selectivamente la respuesta ventilatoria hipercápnica, el tiempo total de ejercicio, los niveles de hemoglobina total en sangre y la capacidad de difusión pulmonar del monóxido de carbono en pacientes con asma bronquial y enfermedad pulmonar obstructiva crónica [ 149 ].
Algunos efectos favorables de la IHT están condicionados al desencadenar una adaptación a la hipoxia a largo plazo, lo que lleva a cambios positivos en los órganos internos. Estos fenómenos han sido bien estudiados en personas jóvenes y de mediana edad. En los sistemas cardiovasculares, se redujo la reacción simpático-suprarrenal al estrés y al flujo sanguíneo a lo largo de los vasos del sistema miocirculatorio a expensas de aumentos en el diámetro de las arteriolas [ 63 ]. En las personas de edad avanzada, el IHT tuvo una influencia positiva en el sistema antioxidante, junto con la activación de las enzimas de defensa antirradical y una disminución de los productos de la peroxidación de lípidos en los tejidos [ 18 ].
Algunos estudios han investigado la influencia de varios regímenes de IHT en la secreción de citoquinas relacionada con la inflamación causada por el ejercicio agudo [ 151 ]. La hipoxia (IH) intermitente grave o IH moderada (12-15% O 2 , 1 h / día, 5 días / semana durante 8 semanas) mejoraron los efectos del ejercicio severo sobre la secreción de IL-1β. Una posible razón de este resultado es que el entrenamiento aumenta los niveles de citoquinas antiinflamatorias circulatorias, como IL-6 e IL-10, con la producción inhibida de IL-1β durante el ejercicio severo [ 150 ].
La función neuroprotectora de la EPO ha sido demostrada [ 129 ] al mostrar que la hipoxia normobárica redujo el riesgo de enfermedad cardiovascular [ 99 , 155 , 164 ], mejoró la función respiratoria [ 68 ] y produjo la protección del SNC [ 89 ] y la reprogramación del metabolismo basal [ 7] ]. Por otro lado, se sabe que el entrenamiento en hipoxia y normoxia redujo la concentración circulante de ácidos grasos libres, colesterol total y colesterol HDL. Sin embargo, no redujo los niveles de homocisteína, una molécula ácida implicada en la enfermedad cardíaca [ 98 ].
Al mismo tiempo, se ha demostrado que la IHT puede normalizar la presión arterial en pacientes hipertensos [ 123 , 124 ]. Además, se ha demostrado que la presión arterial sistólica se reduce después de IHT, causando un efecto hipotensor [ 43 ]. Por lo tanto, se ha confirmado que el ejercicio físico en la hipoxia disminuye el riesgo de enfermedad cardiovascular [ 12 , 24].
Por otro lado, el envejecimiento está asociado con cambios en la regulación de la respiración, en particular, en la sensibilidad respiratoria al IHT. Una teoría del envejecimiento sostiene que las especies reactivas de oxígeno desempeñan un papel clave en este proceso. Estas especies también se han implicado en la detección del cuerpo carotídeo O 2 . Los estudios han investigado la respuesta ventilatoria hipóxica (HVR, por sus siglas en inglés) y la actividad de las enzimas antioxidantes en personas jóvenes y mayores sanas en la adaptación al IHT [ 76 ]. Los ancianos demostrado disminución HVR y actividad de la catalasa de sangre sobre un fondo de fuerte correlación negativa entre los niveles de final de la espiración CO 2 actividad tensión y la superóxido dismutasa (SOD). La adaptación a IHT dio como resultado un aumento de la actividad de HVR y SOD en ambos grupos [ 76 ].
Además, los resultados de estudios clínicos han demostrado que la IHT en pacientes ancianos puede ser útil y valiosa, lo que lleva a una reducción de los síntomas clínicos de angina y de la duración de la isquemia miocárdica diaria, la normalización del metabolismo lipídico, la optimización del consumo de oxígeno y la mejora de la función endotelial vasomotora. Debido a la mayor formación de óxido nítrico, la normalización de la microcirculación y el aumento de la tolerancia al ejercicio [ 77 , 78 ].
Hipoxia intermitente y sensibilidad a la insulina.
Se ha encontrado que la aclimatación a una altitud de 4.000 m en la IHE disminuye la glucosa en la sangre, paralelamente a una mayor rotación de glucosa, tanto en reposo como durante el ejercicio [ 21 ]. Este aumento de la captación muscular de glucosa se acompaña de una mayor sensibilidad a la insulina [ 11 , 131 ]. Asimismo, se informó que en la altitud alta (2,600 m), la HbA1c disminuyó significativamente en las personas obesas 4 semanas después de la estancia de altitud [ 84 ].
Un aumento en la grasa corporal está relacionado con una disminución en la sensibilidad a la insulina en individuos obesos y ancianos, y un estudio reciente mostró que el entrenamiento hipóxico agudo mejoró la tolerancia a la glucosa, y que el ejercicio combinado en estado hipóxico mejoró aún más la sensibilidad a la insulina en T2D [ 87 ]. Otro ensayo demostró que la mejora de la tolerancia a la glucosa IHE 4 h después de la exposición se puede atribuir a las mejoras en la sensibilidad a la insulina periférica en los machos sedentarios con T2D. Por lo tanto, puede mejorar el control glucémico a corto plazo [ 85 ].
Al igual que los efectos del ejercicio, el aumento de la epinefrina durante el IHE, que se informó en humanos sanos, pudo haber contribuido a la utilización de glucógeno a través de los aumentos en las concentraciones de monofosfato de adenosina cíclica, lo que potencialmente llevó a un aumento posterior de la sensibilidad a la insulina [ 72 ]. Del mismo modo, se ha descrito que los programas de IHE e IHT realizados en condiciones hipóxicas aumentaron los niveles de GLUT-4 del transportador de glucosa [ 33 ].
La hipoxia y el ejercicio han mostrado un efecto aditivo sobre la sensibilidad a la insulina [ 87 ], lo que sugiere que la señalización de la insulina y el transporte de glucosa dependiente de la insulina podrían haberse incrementado luego del ejercicio hipóxico [ 33 , 34 ]. Esta mejora aditiva también podría atribuirse a un aumento en la intensidad relativa del ejercicio practicado en la hipoxia [ 56 ]. En resumen, el ejercicio hipóxico agudo podría mejorar el control glucémico a corto plazo en individuos sedentarios con resistencia a la insulina.
Entrenamiento de hipoxia intermitente y mecanismos moleculares.
En los últimos años, se han descrito ciertas proteínas involucradas en el proceso de detección y regulación de las concentraciones de oxígeno en los tejidos. Tales proteínas pueden tener un papel predominante en el HIF y en la regulación de la hidroxilasa [ 92 ].
Existe una gran demanda de oxígeno durante la actividad física, independientemente del tipo y la intensidad del ejercicio [ 73 ]. A pesar de eso, hay una condición general de isquemia-reperfusión debido al alto voltaje generado por los músculos durante las contracciones máximas o submáximas. En otras palabras, hay ciclos de hipoxia-hiperoxia [ 35 ]. La actividad física lleva a un aumento de los radicales libres de oxígeno, pero no está del todo claro si el fenómeno relacionado con el aumento de los radicales libres es la hipoxia o la hiperoxia. Sin embargo, parece que la hiperoxia es el factor más probable [ 157 ]. Otros investigadores han sugerido que los radicales libres son posibles mediadores de la respuesta a la hipoxia [ 3]]. Sin embargo, no ha sido posible comprender completamente la interacción entre hipoxia-hiperoxia, radicales libres, HIF y señalización intracelular ni en el músculo esquelético ni en otras células aún [ 157 ].
Hay informes que muestran que después de 6 semanas de entrenamiento físico, los niveles de ARNm de HIF-1 aumentan (entre 58% y 82%) solo en sujetos entrenados en un entorno hipóxico (3,850 m), tanto a baja como a alta intensidad, en comparación con otros grupos que se entrenaron en normoxia a bajas y altas intensidades de ejercicio [ 58 , 148 ]. Estos estudios sugieren que no hay aumentos de HIF-1 en ambientes normóxicos y que en la hipoxia solo son relevantes los efectos logrados debido al entrenamiento físico en normoxia.
Por otro lado, los niveles de ARNm del gen de la fosfofructoquinasa, una enzima clave en la glucólisis, aumentan, ya que se ha demostrado que solo se produce en el IHT de alta intensidad [ 148 ]. Este hallazgo de que la intensidad del ejercicio en la hipoxia puede tener diferentes efectos a nivel metabólico, y que podría estar relacionado con las variaciones entre la hipoxia y la hiperoxia producida, debe aclararse más.
Existe una extensa lista de genes regulados por la hipoxia [ 122 ], muchos de los cuales están involucrados en el crecimiento y la diferenciación [ 153 ]. Además, también se sabe que el ejercicio regula la expresión de muchos genes, pero los mecanismos a menudo son desconocidos y los genes que controlan este fenómeno (y favorecen la salud cardiovascular) todavía están bajo investigación. Los episodios regulares de actividad física pueden causar cambios en la expresión génica que se acumulan con el tiempo y, en última instancia, afectan a los fenotipos, como el peso corporal, el perfil de lípidos en la sangre y el desarrollo de tumores. Además, la actividad aguda puede afectar la expresión génica y los fenotipos de manera diferente dependiendo de si el individuo está regularmente inactivo o activo [ 128]. El conocimiento de estos genes ayudaría a comprender, por ejemplo, cómo el ejercicio conduce a la hipertrofia muscular. Este resultado sugiere que se necesitan más estudios para evaluar la relación entre la hipoxia y los genes regulados por el HIF-1.
Las adaptaciones al ejercicio o la hipoxia se aplican cada vez más de forma preventiva o como tratamiento a diferentes situaciones fisiopatológicas y, por lo tanto, comienzan a tener importancia mundial [ 27 ]. La expresión de HIF está regulada al alza con el ejercicio y podría ser un factor importante que regula las respuestas de genes adaptativos al ejercicio [ 86 ]. Por lo tanto, es importante que solo el entrenamiento de alta intensidad en condiciones hipóxicas lleve a adaptaciones que incluyan la regulación y el aumento de HIF-1, como un mecanismo para compensar la disponibilidad reducida de oxígeno. Parece que la contracción muscular intensa y la deficiencia de oxígeno son esenciales para generar algunos ajustes. Por lo tanto, se ha observado que el músculo genera una serie de adaptaciones importantes cuando se entrena en hipoxia [ 58 ] .].
Sin embargo, en la actualidad, existe escasa información sobre cómo las diferentes intensidades y la contracción cinética del músculo afectan la activación de HIF-1 y otras proteínas [ 58 ]. La única información disponible es que la vida media de HIF-1 es inferior a 5 min [ 55 ]. Por esta razón, los protocolos de entrenamiento en la hipoxia intermitente suelen ser de 5′ – 5 ′, hipoxia-normoxia. Esta situación puede explicar por qué el entrenamiento en el nivel del mar no es suficiente para alterar la cascada HIF-1 [ 86 ]. Aunque puede ser sorprendente, los estudios desarrollados por Lundby y sus colegas indican que el entrenamiento regular reduce la hipoxia observada después del ejercicio agudo. Por lo tanto, no hay cambios importantes en el HIF-1, ya que existían al comienzo de la capacitación [ 100]. Aunque la hipoxia celular persiste, el HIF-1 no se ve afectado por igual y, como consecuencia, se vuelve tolerante a la hipoxia. Según Lundby et al [ 86 ], existen otros mecanismos que explican los efectos producidos por el entrenamiento crónico intermitente en la hipoxia. El óxido nítrico (un vasodilatador potente) puede estar involucrado en este mecanismo de adaptación, pero no se han encontrado estudios que demuestren esta hipótesis. Los radicales libres de oxígeno pueden ser el otro factor involucrado en este mecanismo [ 29 ], ya que se sabe que aumentan en la hipoxia y que, al mismo tiempo, son mediadores de las adaptaciones musculares [ 57 , 58 , 64 ].
Hipoxia intermitente y ejercicio: posibles aplicaciones en la obesidad.
El oxígeno juega un papel importante, como aceptador de electrones en la larga cadena de reacciones producidas para obtener energía en forma de ATP, tanto en humanos como en otros organismos superiores. Los bajos niveles de oxígeno conducen a la hipoxia tisular; los niveles altos de oxígeno conducen a la hiperoxia por inflamación [ 140 ]. Los dos estados conllevan diferentes efectos, y los cambios en la composición corporal pueden ocurrir debido a ellos [ 111]. Los estudios muestran que se suprime el apetito y que existe una pérdida de masa corporal a grandes alturas [ 126 , 156 ]. Del mismo modo, se ha observado que las variaciones de oxígeno en el sistema orgánico producen cambios en la composición corporal [ 111 ].
La exposición aguda a la hipoxia, tanto en humanos como en ratas, produce un aumento en los niveles de serotonina en sangre [ 51 ]. Además, la hipoxia causa un aumento en el sistema adrenérgico [ 6 , 159 ]. La ingesta de alimentos, la ingesta de proteínas y la selección de carbohidratos, así como el peso corporal, están parcialmente reguladas por la serotonina, un compuesto que después de la administración a ratas produce anorexia [ 51 ].
Las ratas sometidas a una gran altitud (Cerro de Pasco, Perú, 4,340 m) durante hasta 84 días mostraron una respuesta adaptativa fisiológica con una ganancia de peso corporal reducida (−15%), aumento de peso del ventrículo derecho (+ 100%) y aumento de hematocrito ( + 40%) en comparación con los animales a nivel del mar. Estos parámetros clásicos de adaptación a gran altitud fueron acompañados por un aumento en las enzimas mitocondriales del corazón: la actividad de los complejos I-III en un 34% y la actividad de la óxido nítrico sintasa mitocondrial y la expresión en más del 75% [ 160 ].
el mismo modo, en sujetos obesos, se sabe que la leptina participa en la regulación del peso corporal y en el control de los recursos energéticos [ 12 , 139 ]. Se ha observado que la hipoxia aguda disminuye los niveles de glucosa en la sangre y de leptina basal [ 72 ]. Estas observaciones nos permiten considerar la hipótesis que IHE definió como situaciones de exposición a bajas concentraciones de oxígeno ambiental alternando con períodos de normoxia [ 61].] puede provocar una disminución del apetito y la pérdida de grasa, lo que podría ser de interés para el tratamiento de la obesidad. Por otro lado, el IHE puede reducir no solo el peso corporal al aumentar la concentración de leptina y mejorar la expresión de la leptina en el hígado, sino que también puede disminuir la glucosa sérica, el colesterol en la sangre y, al mismo tiempo, prevenir la esteatosis en las células hepáticas de manera efectiva, en ratones obesos [ 83 ]. Además, se ha descrito que los individuos obesos que permanecen 1 semana a 2.650 m de altitud (sin ejercicio) perdieron peso y redujeron la presión arterial [ 84 ]. Se puede plantear la hipótesis de que agregar ejercicio al estímulo IHE podría provocar más cambios cardiovasculares y una mejor salud y composición corporal.
La actividad física en la hipoxia aumentó el número de mitocondrias, la densidad capilar [ 107 ] y las enzimas oxidativas musculares y cambió las vías de producción de energía con potencial para un aumento en la lipólisis [ 116 ]. Se producen respuestas adaptativas al tracto respiratorio y al sistema cardiovascular, y al mismo tiempo, se incrementan la eficiencia mitocondrial, la regulación del pH / lactato [ 81 , 164 ] y el rendimiento físico [ 17 , 108 , 143 ].
Existe evidencia científica que sugiere que una menor degradación del factor alfa inducible por hipoxia (HIF-1α) causada por condiciones de hipoxia, junto con la actividad física, puede resultar muy eficaz y ser parte de las principales aplicaciones médicas a largo plazo [ 27 ]. Después de 6 semanas de entrenamiento en IH, hubo un aumento dramático en las concentraciones de ARNm de muchos genes, como HIF-1α (+ 104%), transportador de glucosa-4 (+ 32%), fosfofructoquinasa (+ 32%), citrato sintasa (+ 28%), anhidrasa carbónica 3 (+ 74%) o transportador de monocarboxilato 1 (+ 44%) [ 148 ]. Estos resultados demostraron que el entrenamiento en IH a alta intensidad es probablemente una buena manera de favorecer la utilización de oxígeno dentro del músculo.
Por lo tanto, el estímulo hipóxico, además de la dieta y el ejercicio, puede ser otro incentivo poderoso para perder peso, que puede tener efectos a medio y largo plazo (a diferencia de la terapia de dieta y la actividad física solamente), ya que los efectos de la hipoxia se mantienen durante 1 mes después. -Tratamiento, debido a los aumentos de noradrenalina basal y otros posibles cambios que quedan por aclarar [ 84 ].
Propuesta de nuevo modelo de entrenamiento hipóxico.
El protocolo de entrenamiento hipóxico de intervalo comprende exposiciones repetidas a la respiración con aire hipóxico, alternado con el aire del ambiente respiratorio (normóxico). Durante el curso de entrenamiento, se realizan ejercicios de fuerza-resistencia (20 ') y ejercicios aeróbicos de alta intensidad (30-40'). El aire hipóxico disminuye gradualmente del 16.7% al 11.2% (SpO 2 , 89–75%) para proporcionar una adaptación gradual y evitar el sobreentrenamiento. Las sesiones se repiten de tres a cuatro veces por semana durante períodos de 3 a 6 semanas, y la duración de la sesión está en el rango de 40 a 60 ′ (Tabla 3 ).
Tabla 3
Nuevo método de IHT (propuesto por los autores de esta revisión)
| Método | 40–60 ′ ambiente aire (FiO 2 = 16.7–11.2%) o altitud (2.000–5.000 m) / series de ejercicios de fuerza-resistencia (20 ′) + ejercicio aeróbico de alta intensidad (30–40 ′) / 3–4 sesiones / semana / 4–6 semanas | |
| Conjuntos y tiempos de recuperación. | Ejercicio entre series, 20–180 ′ ′ | |
| Recuperación entre series, 2–6 ′ | ||
| Target SpO 2% | Ejercicio entre series, 75–80%. | |
| Recuperación entre series, 80–89%. | ||
| Carga de estímulo de hipoxia (HSc) | HSc = SpO 2 % × t (tiempo en minutos) | |
| 3,400–4,800 unidades | ||
| Sesiones totales | 16–24 | |
| Aplicaciones | Enfermedades de alta prevalencia. | Deportes |
| Obesidad | Atletas de élite (ejercicios deportivos específicos) | |
| Pacientes hipertensos | Pre-aclimatación en escaladores. | |
| T2D | ||
| OSA | ||
OSA apnea obstructiva del sueño, diabetes T2D tipo 2
La respuesta fisiológica se controla mediante un pulsioxímetro, un dispositivo que mide la SpO 2 y la frecuencia cardíaca. También se pueden controlar otros parámetros fisiológicos, por ejemplo, la presión arterial y la actividad cardíaca mediante un electrocardiograma. El monitoreo de los parámetros fisiológicos del usuario nos permite evitar los efectos indeseables de una sobredosis. Los hipoxicadores avanzados controlados por biofeedback son capaces de ajustar la concentración de oxígeno en el aire hipóxico inhalado automáticamente, compensando la variabilidad individual [ 15 , 143 ].
El parámetro de carga de estímulo de hipoxia (HSc = SpO 2 % x tiempo en minutos) proporciona una medida objetiva del estrés hipóxico administrado durante la sesión IHT, en comparación con el registro simple de la fracción inhalada de oxígeno (FiO 2 ). HSc proporciona la dosis recibida por una persona al final de la sesión y compensa la variabilidad individual en los estudios científicos para garantizar que los sujetos estén correctamente controlados para la exposición individual. Se acepta que la hipoxia tisular se desarrolla solo cuando la SpO 2 cae a 90% o menos. Esto se debe a la curva de disociación de la oxihemoglobina. La SpO 2 superior al 90% produce muy pocos efectos o disminución de la presión parcial arterial. Debido a todos estos datos, nuestro protocolo de IHT comprende rangos de SpO 2 Entre el 75% y el 89%.
Observaciones finales
El ejercicio de alta intensidad y la hipoxia intermitente a corto y largo plazo pueden tener importantes aplicaciones médicas en problemas fisiopatológicos con trastornos metabólicos-musculares, como la obesidad. Sin embargo, hoy en día, hay pocos estudios e iniciativas clínicas para utilizar los estímulos de actividad física intensa o hipoxia intermitente, con la incertidumbre de que los pacientes pueden no soportar este tipo de entrenamiento o que el entrenamiento puede no resultar muy agradable para ellos. Aunque no es posible permanecer a gran altura y permanecer en muchos países, debido a las condiciones orográficas, la tecnología actual permite simular los efectos de la altitud (hipoxia) a nivel del mar, a través de instrumentos que reducen el contenido de oxígeno en el aire inspirado. (hipoxia normobárica) (fig. 1 ).
La hipoxia intermitente puede tener muchas aplicaciones para mejorar la salud cardiovascular, el gran problema de salud pública en las sociedades occidentales [ 24 ]. De manera similar, mantenerse en situaciones de altitud o hipóxicas puede ayudar a perder peso y normalizar la presión arterial. En resumen, el IHT es un método no farmacológico para mejorar los recursos funcionales de un organismo sano y la rehabilitación en pacientes con diferentes enfermedades crónicas. El estímulo IHT podría ser una gran herramienta y muy práctico para el uso clínico en pacientes obesos al reducir el apetito y regular la deposición de grasa.
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Traducción del artículo:
Urdampilleta, A., González-Muniesa, P., Portillo, M. P., & Martínez, J. A. (2012). Usefulness of combining intermittent hypoxia and physical exercise in the treatment of obesity. Journal of physiology and biochemistry, 68(2), 289-304.