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EL EJERCICIO MEJORA LA NEUROGÉNESIS, LA MEMORIA, EL APRENDIZAJE Y LA DEPRESIÓN

Decía Rousseau “mi mente solo funciona con mis piernas”. A lo largo de los siglos, los antiguos filósofos ya apreciaban una conexión entre músculo y cerebro. Desde un cuerpo sano, desde el movimiento, los pensamientos comienzan a fluir.

El cerebro de nuestros ancestros sufrió importantes cambios estructurales cuando éstos se pusieron de pie y comenzaron a desarrollar su musculatura. Desde una perspectiva tanto histórica como evolutiva, la relación entre músculo y cerebro es clara. Además, las últimas investigaciones sugieren que para mantener un cerebro sano es fundamental el ejercicio físico1. Éste no solo disminuye el riesgo de muerte por todas las causas, sino que además mejora la neurogénesis, la memoria, el aprendizaje y los síntomas de la depresión 2.

A continuación, vamos a explicar cuáles son los mecanismos por los cuáles el músculo actúa como órgano endocrino y modula la función cerebral.

El músculo durante el ejercicio libera diversas miocinas que modifican diferentes respuestas en el cerebro. Una de ellas es la catepsina B, que después de atravesar la barrera hematoencefálica aumenta los niveles de BDNF (factor de crecimiento nervioso) y de doblecortina. Estos dos factores aumentan la migración neuronal y la neurogénesis, mejorando por ello el aprendizaje, la memoria y el estado de ánimo.

La concentración del PGC1α (marcador de biogénesis mitocondrial) también aumenta con el ejercicio, estimulando la expresión de FNDC5, que se secreta en la circulación como irisina, miocina que atraviesa la barrera hematoencefálica e induce la expresión de BDNF en el cerebro, lo que conducirá a un mayor aprendizaje, memoria y estado de ánimo.

Además, el ejercicio modula la expresión de diversos factores que afectan a la depresión, la cual se asocia con niveles altos de KYN (quinurenina neurotóxica). El ejercicio aumenta la expresión de la enzima KAT (vía aumento del PGC1α), convirtiendo el KYN neurotóxico en KYNA, un factor neuroprotector, reduciendo así los síntomas de depresión.

La cascada de señalizaciones producidas por el ejercicio hace del músculo un verdadero órgano endocrino, resultando la relación músculo-cerebro evidente. Por ello, es de vital importancia preservar la masa muscular y realizar ejercicio físico para tener un sistema nervioso sano.

Infografía 1. Relación músculo-cerebro


REFERENCIAS

  1. Noakes, T. & Spedding, M. Olympics: Run for your life. Nature 487, 295 (2012).
  2. Pedersen, B. K. Physical activity and muscle–brain crosstalk. Nat. Rev. Endocrinol. (2019). doi:10.1038/s41574-019-0174-x

PROTÉGETE FRENTE AL ALZHEIMER, REALIZA ACTIVIDAD FÍSICA

El aumento de la esperanza de vida que se ha producido en los últimos años ha venido acompañado de un incremento en las enfermedades asociadas a la edad. Entre ellas, la más común de las demencias, el alzheimer, para la cual se estima un incremento de la mortalidad atribuible a esta enfermedad de un 46,1% entre 2002 y 2006 (1).

Diversos estudios han reconocido el papel de la actividad física como uno de los factores que podría estar implicado en la etiología de la enfermedad, confiriéndole efectos protectores sobre el riesgo de alzheimer. De hecho, la actividad física promueve factores neurotróficos, la neurogénesis hipocampal y plasticidad sináptica, reduce el estrés oxidativo y la inflamación, y modula la producción y actividad de enzimas que degradan la proteína β-amiloide, contribuyendo todo ello a mejoras cognitivas. Incluso dos recientes meta-análisis nos hablan de que, una vez establecida la enfermedad, la actividad física puede influir positivamente sobre la función cognitiva en pacientes con demencia (2) y con alzheimer y deterioro cognitivo (3).

Por ello, el grupo de investigación liderado por el Catedrático Alejandro Lucía ha tratado de determinar recientemente si ser físicamente activo protegería frente al desarrollo de alzheimer en un estudio compuesto por dos meta-análisis (4).

El primero, en el que se incluyeron 10 estudios de alta calidad metodológica, englobando a un total de 23.345 participantes, con rangos de edades comprendidas entre 70-80 años y a los que se les hizo un seguimiento de 3,9 a 31 años, halló que los mayores físicamente activos tuvieron un 35% menor riesgo de desarrollar alzheimer. El segundo meta-análisis, que comprendió 5 de los 10 estudios del primero e incluyó a 10.615 participantes, mostró que aquellos mayores que cumplieron las recomendaciones de actividad física de la Organización Mundial de la Salud durante, al menos, los 5 años previos tuvieron un 40% menor probabilidad de alzheimer.

Por tanto, aquellos mayores (con una edad media de 70-80 años) que cumplan las recomendaciones internacionales realizando al menos 150 min/sem de actividad física moderada-vigorosa –equivalente a caminar durante al menos 20-30 minutos la mayoría de días de la semana- durante los 5 años previos, tendrán un 40% menor riesgo de alzheimer que los que no las cumplan.

Estos resultados son de especial relevancia clínica dado el incremento a nivel mundial en la incidencia de alzheimer asociado con el cada vez mayor envejecimiento de la población, junto con la pandemia actual de inactividad física que subyace hoy día en nuestra sociedad, donde un tercio de los adultos son inactivos (5).


REFERENCIAS

  1. Liu, R., Sui, X., Laditka, J. N., Church, T. S., Colabianchi, N., Hussey, J., & Blair, S. N. (2012). Cardiorespiratory fitness as a predictor of dementia mortality in men and women. Medicine and Science in Sports and Exercise, 44(2), 253-259.
  2. Groot, C., Hooghiemstra, A. M., Raijmakers, P. G. H. M., van Berckel, B. N. M., Scheltens, P., Scherder, E. J. A., … & Ossenkoppele, R. (2016). The effect of physical activity on cognitive function in patients with dementia: a meta-analysis of randomized control trials. Ageing research reviews, 25, 13-23.
  3. Ströhle, A., Schmidt, D. K., Schultz, F., Fricke, N., Staden, T., Hellweg, R., … & Rieckmann, N. (2015). Drug and exercise treatment of Alzheimer disease and mild cognitive impairment: a systematic review and meta-analysis of effects on cognition in randomized controlled trials. The American Journal of Geriatric Psychiatry, 23(12), 1234-1249.
  4. Santos-Lozano, A., Pareja-Galeano, H., Sanchis-Gomar, F., Quindós-Rubial, M., Fiuza-Luces, C., Cristi-Montero, C., … & Lucia, A. (2016, August). Physical activity and Alzheimer disease: a protective association. In Mayo Clinic Proceedings, 91(8), 999-1020.
  5. Hallal, P. C., Andersen, L. B., Bull, F. C., Guthold, R., Haskell, W., Ekelund, U., & Lancet Physical Activity Series Working Group. (2012). Global physical activity levels: surveillance progress, pitfalls, and prospects. The Lancet, 380(9838), 247-257.

EL EJERCICIO FÍSICO AERÓBICO AUMENTA LA NEUROGÉNESIS EN EL HIPOCAMPO ADULTO (EN RATAS)

El ejercicio aeróbico, como por ejemplo correr, tiene efectos positivos en la estructura y funcionalidad del cerebro, aumentando los procesos de neurogénesis (proceso por el cual se generan nuevas neuronas a partir de células madre y células progenitoras) en el hipocampo adulto (NHA) y los mecanismo de aprendizaje. Sin embargo, no está tan claro si el ejercicio interválico de alta intensidad (HIIT) y el ejercicio de fuerza producen los mismos efectos sobre el NHA.

Además, la variación genética individual en respuesta al ejercicio físico probablemente desempeñe un rol clave en los efectos derivados del ejercicio en el NHA. Un grupo de investigación liderado por el Dr. Koch1 creó un modelo (genético) de dos poblaciones de ratas en función de la magnitud en las respuestas físicas, fisiológicas y metabólicas al ejercicio:

  • Ratas con baja respuesta (LRT): tras 8 semanas de entrenamiento físico disminuyen la distancia recorrida (de 620 a 555 m) en una prueba de esfuerzo máxima en cinta. Los marcadores cardiorrespiratorios también disminuyen, además de empeorar la angiogénesis en músculo esquelético.
  • Ratas con alta respuesta (HRT): en esas mismas 8 semanas de entrenamiento aumentan (de 646 a 869 m ) la distancia recorrida en una prueba de esfuerzo máxima, así como la función cardiaca, VO2max y marcadores de salud cardiorrespiratoria.

En base a todo ello, se llevó a cabo un segundo estudio 2 en el que se comparaban los efectos de diferentes tipos de ejercicio sobre la neurogénesis en estas dos poblaciones de ratas. A estas dos poblaciones se les dividió en 3 grupos: Sedentario, HIIT, y Aeróbico.

En comparación con las ratas sedentarias, la mayor tasa de creación de neuronas se observó en las ratas HRT que hicieron ejercicio aeróbico, mientras aquellas que llevaron a cabo HIIT no tuvieron mejoras significativas sobre NHA. En otro experimento dentro de este segundo estudio, la neurogénesis fue mayor en los dos tipos de rata que siguieron un entrenamiento de resistencia aeróbica con respecto a aquellas que realizaron entrenamiento de fuerza. Además, el entrenamiento de fuerza no tuvo efectos sobre la proliferación, maduración y supervivencia de neuronas del hipocampo.

Estos resultados sugieren que el ejercicio aeróbico es el más efectivo para aumentar la neurogéneis, especialmente si va acompañado de una predisposición genética que responda bien al ejercicio. Ello puede abrir nuevas (y esperanzadoras) vías en el tratamiento de enfermedades como el Alzheimer, así como herramientas que pueden utilizar profesores y padres para mejorar los procesos de enseñanza y aprendizaje de los niños. El ejercicio se convierte así en una aliado imprescindible con el que los niños pueden aprender mejor y más rápido.


REFERENCIAS

  1. Koch, L. G., Pollott, G. E. & Britton, S. L. Selectively bred rat model system for low and high response to exercise training. Physiol. Genomics 45, 606–14 (2013).
  2. Nokia, M. S. et al. Physical exercise increases adult hippocampal neurogenesis in male rats provided it is aerobic and sustained. J. Physiol. 594, 1855–73 (2016).

PERIODOS DE AYUNO PROMUEVEN SISTEMAS DE REGENERACIÓN Y MEJORAS EN LA SALUD

La composición de la dieta y el nivel calórico son factores claves que afectan al envejecimiento y a enfermedades relacionadas con la edad. Una restricción en la dieta promueve cambios metabólicos y celulares que afectan a la inflamación y al daño oxidativo, optimizando el metabolismo energético y mejorando la protección celular. El ayuno es la forma más extrema de restricción de la dieta, pues consiste en abstenerse de todo tipo de alimento (excepto el agua). Se puede aplicar de forma crónica como ayuno intermitente (IF) o periódicamente como ciclos de ayuno prolongado (PF) durante 2 o más días. En roedores, el IF promueve mecanismos contra la Diabetes, Cáncer, y enfermedades cardíacas y neurodegenerativas. En humanos, el IF y regímenes menos severos (consumir 500 kcal/día durante 2 días a la semana) tienen beneficios en la insulina, glucosa, proteína C reactiva y presión sanguínea.

Ciclos de ayuno prolongado (PF) que duran 2 o más días pero separados por una semana de dieta normal, se están convirtiendo en una estrategia muy eficaz para proteger a las células normales y a los órganos de una variedad de toxinas mientras aumentan la muerte de muchos tipos de células cancerígenas. El PF provoca un descenso en la presión sanguínea, en la insulina y en el IGF-1 además de promover regeneración de células madres embrionarias.

Sin embargo, el ayuno prolongado es de difícil cumplimiento para la mayoría de la población, pudiendo incluso provocar efectos adversos. Por ello, un grupo de investigación liderado por Longo y que acaba de publicar los datos en Cell, ha conseguido una dieta que minimiza la carga del PF y que mimetiza los efectos del ayuno (FMD), causando estrés asociado al del ayuno prolongado, como son los bajos niveles de glucosa e IGF-1 y la presencia de cuerpos cetónicos e IGFBP-1. Los investigadores hicieron dos estudios. El primero en ratones con la hipótesis de que ciclos de FMD de 4 días seguidos de dieta ad libitum pueden alargar la esperanza de vida en ratones; el segundo, un estudio clínico con 38 personas de 3 ciclos de FMD.

fissac _ ayuno, dieta y mejoras en la salud

Figura 1. Resumen de los beneficios de ciclos de ayuno en roedores y humanos 1

En el grupo de roedores los ciclos de ayuno disminuyeron el tamaño de órganos y tras volver a la alimentación normal el número de células madre y progenitoras aumentó. Ciclos de ayuno bimensuales en ratones de mediana edad provocó una disminución de la grasa visceral, la incidencia de cáncer y lesiones de la piel, rejuvenecimiento del sistema inmune y un retraso en la pérdida de masa mineral ósea. En ratones más mayores, ciclos de FMD causaron neurogénesis en el hipocampo, niveles bajos de IGF-1 y PKA, y un aumento de NueroD1 y una mejora en el rendimiento cognitivo.

En el ensayo clínico con humanos, los sujetos se aleatorizaron en dos grupos, FMD y Control. Los del primer grupo hicieron 3 ciclos de FMD de 5 días durante 3 meses para volver a su dieta normal. La dieta consistió en 5 días: primer día: 1090 kcal (10% proteínas, 56% grasa, 34% CH) y de los días 2-5, 725 kcal (9% proteina, 44% grasa, 47% CH). Aquellos que hicieron 3 ciclos de FMD disminuyeron los biomarcadores de riesgo asociados a la vejez, diabetes, enfermedades cardiovasculares y cáncer, sin efectos adversos, confirmando así que el uso de ciclos de ayuno mejora los marcadores de salud así como de esperanza de vida.

fissac _ efectos del ayuno en humanos

Figura 2. Efectos de FMD en un estudio piloto con humanos.


REFERENCIAS

  1. Brandhorst, S. et al. A Periodic Diet that Mimics Fasting Promotes Multi-System Regeneration, Enhanced Cognitive Performance, and Healthspan. Cell Metab. (2015). doi:10.1016/j.cmet.2015.05.012