*El presente artículo ha sido elaborado
con la colaboración de investigadores de diversos laboratorios de investigación
en el área y con el contenido del Master en Fisiología Molecular
del Ejercicio de la Universidad de Aberdeen, Escocia y la colaboración
de los ex alumnos del diplomado, Felipe Argandona,(nutricion) y de, Joaquin
Perez, (Educación Fisica). (más información en www.biosportmed.cl).
Si queremos entender en profundidad el fenómeno causa-efecto de múltiples
respuestas a nivel de sistemas debemos detectar y comprender los fenómenos
fisiológicos y bioquímicos responsables de este, lo cual depende
principalmente de un órgano constituido por sus respectivos grupos de
células Por lo que entender el fenómeno celular y sus componentes
moleculares es fundamental si queremos una explicación mas exacto y rigurosa
del fenómeno del cual nos ocupamos.
El desarrollo de nuevas técnicas experimentales está permitiendo
una mejor comprensión de la estructura, función, regulación
celular y sus distintos componentes. Un ejemplo de esto es la aplicación
de métodos bioquímicos y electrofisiológicos, los cuales
han permitido el estudio de la membrana plasmática, permitiendo comprender
como esta controla el transito de moléculas e incluso la interpretación
de señales a nivel intracelular. Por lo tanto, el avance en las técnicas
de laboratorio es de vital importancia para nuestro objetivo final que es el
estudio de las respuestas y adaptaciones a nivel celular y molecular relacionadas
con el ejercicio. Por lo tanto, desde nuestro punto de interés vale la
pena preguntarse:
• ¿De que depende una función celular normal?
• ¿Cuanto es posible aumentar la capacidad funcional de la célula
a la cual estamos dirigiendo un estimulo?
• ¿Que es lo que nos permite incrementar la capacidad funcional
y de que moléculas depende la magnitud y velocidad de estas adaptaciones?
¿Es posible que nuestros sistemas centrales se desarrollen
a una esperada magnitud, pero nuestro rendimiento en salud y performance se
correlaciona con dichos cambios?
Si, esto puede pasar debido a que el transporte de determinados sustratos y
el traspaso de barreras tengan limitantes que no conocemos. Por lo tanto, es
evidente que usando nuevos enfoques en bioquímica, genética, biología
molecular y estereoquímica, es posible descubrir y caracterizar el funcionamiento
de receptores de membrana y nucleares, los cuales modulan, junto a otras proteínas
señales, la comunicación de las células con su medio ambiente
y con otras células. Además, el uso de la espectroscopia fluorescente
y de oligonucleótidos insensibilizadores, revela la complejidad de las
señalizaciones intracelulares, las cuales se traducen en información
para una respuesta celular conectando los diferentes organelos celulares y controlando
la expresión génica.
¿Qué grado de dependencia tenemos de los genes y como la calidad
del estimulo influye en los cambios que nos proponemos para cierto grupo de
células?
El enorme trafico intracelular existente, depende de una infinidad de proteínas
señales que permiten finalmente que el estimulo enviado por el receptor
de una hormona o citokina llegue hasta la proteína diana permitiendo
así iniciar los procesos de transcripción y traducción
de proteínas estructurales y funcionales, lo cual hoy en día es
digno de estudiar y comprender. El estudio de estos fenómenos es posible
gracias al desarrollo de nuevas técnicas de genética molecular
como la transferencia de genes y modelos animales transgénicos. Esto
nos ha ayudado a entender como diversos tipos de estímulos, como el ejercicio,
son capaces de influir directamente en el proceso de traducción de información
genética en proteínas. Aunque el código genético
humano ahora paso a estar secuenciado, queda aun en proceso mucho trabajo para
elucidar su significando. Esto incluye investigación sobre la regulación
y función de un gen único y el estudio de cómo las proteínas
son procesadas y reguladas (genómica funcional).
¿Debemos adaptar nuestro conocimiento clásico de la fisiología
a estos enormes avances de las ultimas dos décadas?
El avance de esta área hace posibles enormes progresos en biología
humana y esto está afectando nuestro conocimiento en fisiología
del ejercicio. Tradicionalmente el centro de la fisiología del ejercicio
pasó a ser de la respuesta del cuerpo, sus órganos y tejidos hacia
la demanda fisiológica de la actividad física. Esta perspectiva
fue ampliándose cuando se volvió disponible la bioquímica
enzimática, lo que permitió realizar estudios más minuciosos
sobre los procesos metabólicos y entonces sus adaptaciones al ejercicio
fueron mejor entendidas. Los recientes progresos en técnicas moleculares
han extendido significativamente el campo de la fisiología del ejercicio
y esto permitió dirigir las investigaciones hacia los mecanismos involucrados
en un nivel celular y molecular.
¡Tenemos un deber, ético y moral que es el de transferir el conocimiento
básico del laboratorio al campo o de la ciencia a la medicina!
Esto avances todavía no se ven reflejados en los libros tradicionales
o clásicos sobre fisiología del ejercicio, es decir un nuevo enfoque
acerca de los efectos de la actividad física sobre los niveles celulares
y moleculares. El focalizar sobre las bases moleculares y celulares de las adaptaciones
del ejercicio, tiene el propósito de entregar una impresión de
cómo este puede afectar y modular la homeostasis celular. También
permite obtener una visión profunda de los mecanismos básicos
y fundamentales asociados con cambios en el volumen sistólico, homeostasis
de gases sanguíneos, alteraciones del pH, presión sanguínea
y cambios osmóticos en respuesta al ejercicio y los caminos por los cuales
estos son traducidos en cambios celulares específicos.
La convicción de hace dos décadas en que la explicación
de los fenómenos de adaptación al ejercicio estarían mas
bien a nivel periférico que central, permite de mejor forma correlacionar
los “macro-parámetros” como el volumen cardiaco, su contractibilidad
y la hipertrofia del miocardio hacia los “micro-parámetros”
tales como la regulación del factor de crecimiento, gradientes de calcio
intracelular y factores de transcripción.
• ¿Cómo puede el ejercicio mejorar el metabolismo
de la glucosa a nivel celular?
• ¿Por qué las células musculares vasculares producen
menos tono en respuesta al mismo estímulo después del entrenamiento
aeróbico?
• ¿Cómo se puede, mediante el ejercicio, modular la actividad
de células responsable de nuestro sistema inmunológico?
Para poder responder seriamente dichas preguntas, debemos comprender los mecanismos
básicos que son alterados a nivel celular y molecular por el ejercicio
físico. Si bien los efectos del ejercicio físico en el deporte
es una evidencia, actualmente el ejercicio y sus efectos en la salud y la enfermedad
también lo son. Si bien el aumento de la capacidad funcional de órganos
y sistemas permite mejorar el rendimiento físico o deportivo, el estudiar
a fondo dichos cambios o mecanismos de adaptación también entrega
evidencias sobre el potencial del entrenamiento físico en la prevención
y terapia de enfermedades crónicas.
La incidencia de enfermedades crónicas, tal como la diabetes tipo 2,
y enfermedad cardiovascular se ha incrementado dramáticamente con enormes
efectos sobre los sistemas públicos de salud.
Como indican numerosos estudios epidemiológicos y fisiológicos,
la inactividad física es un factor de riesgo común para enfermedades
como arteriosclerosis, hipertensión, intolerancia a la glucosa, obesidad,
síndrome metabólico cardiopatía coronaria, cáncer
de colon y diabetes de tipo 2.
Por lo tanto, dedicar el conocimiento a comprender y saber mas sobre las causas
celulares y moleculares de estas enfermedades y los caminos por los cuales estas
son afectadas por el ejercicio físico, es un deber de toda actividad
profesional relacionada con la salud.
No en vano en los países desarrollados se han estructurados centros de
investigación y formación profesional en el area tales como:
• The Copenhagen Muscle Research Centre (University
of Copenhagen, Dinamarca)
• Muscle Signaling Laboratory (University of Copenhagen, Dinamarca
• Protein Chemistry & Metabolism (St. Vincent's Institute, Australia)
• Functional Molecular Biology (University of Dundee, Escocia)
• Division of Molecular Physiology (University of Dundee, Escocia)
• Research Section of Metabolism (Joslin Diabetes Center, EEUU)
• Research Group of Skeletal muscle biology (Institute of Physiology,
Suiza)
• Protein Phosphorylation Unit (University of Dundee, Escocia)
• Centre of Inflammation and Metabolism (University of Copenhagen, Dinamarca)
• Department of Cellular and Molecular Physiology (Yale University, EEUU)
Esto permitirá un mejor entendimiento, además
de elevar el nivel conceptual y de discusión sobre la importancia y eficacia
de las estrategias de prevención primaria. Además es importante
enfatizar que el entrenamiento físico es un fármaco tremendamente
efectivo en el tratamiento de estas enfermedades que están en parte asociados
con estilos de vida sedentarios pero mucho más aun con la disminución
de la condición física o capacidad funcional, entendiendo esto
desde un punto de vista metabólico.
Otros aspectos a considerar.
Combatir el sedentarismo es combatir la inmovilidad pero no la mala condición
física de la población y combatir la obesidad es combatir el exceso
de peso pero no las alteraciones metabólicas que la caracterizan. Basta
con revisar los estudios epidemiológicos y veremos que gordos entrenados
mueren menos que flacos en mala condición física y también
podemos observar ¡flacos diabéticos, insulino resistentes e hipertensos!
Extendiendo el conocimiento de la biología molecular y celular en fisiología
del ejercicio, podría ayudar al desarrollo y mejoramiento de los métodos
tradicionales que se han aplicado en medicina y nutrición que no han
obtenido el efecto deseado. También es de vital importancia perfeccionar
los regímenes de entrenamiento incluidos en los programas de ejercicios
para el rendimiento físico y los destinados a la prevención y
terapia de enfermedades crónicas no transmisibles.
La fisiología celular y molecular del ejercicio esta al servicio hoy
de lectores estudiantes de pregrado y postgrados en fisiología del ejercicio,
deportes y nutrición, así como también para estudiantes
de biología, medicina y fisiología humana con un interés
en la actividad física. Seria de gran ayuda para fisiólogos del
ejercicio, especialistas en medicina deportiva, kinesiología, nutricionistas
deportivos y médicos con intereses en los planes de la medicina preventiva
y hasta la terapéutica.
Tenemos la esperanza de que los docentes y formadores de biólogos, médicos,
nutricionistas, kinesiólogos y educadores físicos puedan, con
estos conocimientos, asesorar programas gubernamentales y de privados o particulares
que han sido literalmente un fracaso en el control de las enfermedades crónicas
y factores de riesgo.
También deberían alcanzar un amplio poder para
incentivar a estudiantes para hacer más investigación en esta
relativamente nueva y excitante área del conocimiento: La fisiología
molecular del ejercicio.
Santiago de Chile, Mayo, 2007
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