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Es interesante poder ir dándose
cuenta con el avance de la investigación científica, como
prácticamente toda nuestra biología esta orientada a satisfacer las
necesidades energéticas del tejido muscular, como si la prioridad
del sistema esta localizado en metabolizar a todo nivel el alimento
para finalmente entregarlo en forma de sustrato que permita la
conversión de energía de todas las células del cuerpo pero en mayor
cantidad a la del tejido muscular. Por otro lado no es difícil
imaginar que si nuestras necesidades alimenticias eran cubierta por
la caza casi brutal del animal por parte del hombre para poder
sobrevivir y así reproducirse, la maquinaria genética o humana debía
adaptarse a esa forma de vida, es decir, a la que nos permitía o
permite aprovisionarnos de energía.
Esta introducción casi banal, es
necesaria para entender que nuestra realidad ambiental es totalmente
diferente para lo cual estamos dotados, y nuestra biología esta
enfermando debido a la mala adaptación genética al medio ambiente
actual.
Finalmente,
la biología molecular ha podido describir que una gran parte de los
mecanismos de regulación de una serie de fenómenos que podríamos
sintetizar como fenómenos sico-neuro-inmuno-endocrinos, parten de
señales de origen muscular en que según el estado de los depósitos
energéticos, es un aviso de que mecanismos se deben poner en marcha
para poder tenerlos en buena condición con el fin de sobrevivir y
ponernos a salvo. No olvidemos que en esas condiciones funciono y
evoluciono el hombre por millones de anos. (¡).
En este
articulo espero entregar una síntesis de los mecanismos investigados
en la actualidad por los cuales el tejido muscular puede regular el
metabolismo de los ácidos grasos y la glucosa.
Creemos que
este articulo permitirá al profesional y estudiante de cualquier
carrera relacionada con la salud y el bien estar del ser humano
abrirse un horizonte mas amplio del que esta habituado y poder
entender que múltiples funciones de nuestro organismo están
comandadas por necesidades energéticas que son mas de 50 veces
superiores a las que tenemos en reposo y que este estado, el de
reposo, en la medida que se hace cada vez mas ininterrumpido, mas
alteraciones ocurren a nivel de señales hacia los comandos centrales
del sistema nervioso y endocrino, interrumpiéndose como las bien
descrita en el síndrome de insulino-resistencia (SIR) donde
claramente la cascada de señales de insulina esta interrumpida por
acumulación de triglicéridos no metabolizados por el musculo
entorpeciendo así también el metabolismo de la glucosa.
Abordaremos este complejo fenómeno en 7 etapas:
1.
AMPK y el consumo de glucosa del musculo
2.
Señales hacia el transporte de glucosa durante el ejercicio
3.
Activación de GLUT4
4.
Regulación y metabolismo de las grasas en reposo y ejercicio
5.
Rol de los lípidos intramusculares y el SIR
6.
AMPK y los cambios metabólicos después del ejercicio
7.
Interacción y regulación de grasas y CH durante el ejercicio.
*Carlos
Saavedra es Master en Ciencias del Ejercicio de la Universidad
Laval de Canadá y esta revisión fue posible gracias a una
invitación del Instituto UKK de Medicina Preventiva de Tampere en
Finlandia y mediante una beca otorgada por el Instituto Nacional de
Deportes de Chile.(Febrero 2005.)
AMPK Y EL CONSUMO DE GLUCOSA DEL MUSCULO.
La AMP-activada
proteína kinasa,(AMPK) es una enzima que es activada cuando existe
un cambio en los depósitos energéticos de la célula debido
principalmente por mecanismos de contracción importante y también se
ha visto que es activada por la hipoxia. Son varios lo estudios que
indican su rol importante en el consumo de glucosa lo que ha sido
demostrado fisiológica y farmacologicamente. En vitro este mecanismo
ha sido posible de observar incluso de manera independiente de los
mecanismos de insulina. En la medida que AMPK activa el consumo de
glucosa, descienden los niveles de glucosa sanguínea. La magnitud de
estos fenómenos es dependiente de el contenido de glicógeno, del
grado de entrenamiento del musculo y del tipo de fibras musculares
que lo componen.
Es razonable
pensar que las acciones fisiológicas o farmacológicas (metformina)
sobre esta proteína podrán ser una expectativa interesante en le
prevención y tratamiento de la diabetes tipo2. En este articulo
dejaremos de lado los mecanismos de adaptación por intermedio de la
acción farmacológica que ayuda en los procesos experimentales a
corroborar el fenómeno fisiológico.
Ya en el ano
2000 varios autores
(1)
establecieron que AMPK jugaba un rol clave en la regulación del
metabolismo de la glucosa y de las grasas durante el ejercicio y su
activación es mediante la fosforilación de unas de sus unidades
estimulada o gatillada por la perdida de relación de AMP/ATP y de la
relación creatina/fosfocreatina propias de la contracción muscular
de mediana a alta intensidad
(2,3)
y las consiguientes disminuciones del pH, la inhibición de la
glicólisis, isquemia y otros fenómenos propios de la contracción
muscular.
AMPK durante el
ejercicio esta claramente demostrado que aumenta su actividad y la
magnitud de la actividad es dependiente de la intensidad del
ejercicio ya que se ha visto que la subunidad alfa no se altera con
ejercicio de baja o mediana intensidad.(4)
Con la
información existente hasta hoy, podemos entender la utilidad de
este fenómeno ya que como sabemos en diabéticos la señal de insulina
hacia los transportadores de glucosa, GLUT4, esta interrumpida,
debido a la inhibición de una serie de otras proteínas señales de
dicha cascada, por lo que se puede deducir que también la señal a
AMPK estaría interrumpida y por lo tanto no habría transito en la
glucosa extra o intra celular como por ejemplo en el diabético tipo
2. Sin embargo se ha podido comprobar en sujetos diabéticos que la
contracción muscular activa AMPK al igual que el sujetos controles,
(5).
Esto deja abierta la expectativa de que la activación muscular en
sujetos con alteraciones en la cascada de insulina poseen mediante
el ejercicio la posibilidad de activar AMPK de manera independiente
de la cascada de insulina. La literatura, mediante esta evidencia,
descarta que la inhibición de la cascada de insulina a nivel de
fosfatil-inositol-3-kinasa por los triglicéridos pueda, durante el
ejercicio, inhibir la estimulación provocada por el ejercicio (6).
Por otro lado estimulando al musculo y provocando los efectos del
ejercicio que estimulan AMPK, pero bloqueando farmacologicamente
AMPK, los efectos sobre el consumo de glucosa desaparecen, dejando
en evidencia que AMPK juega un rol vital en este fenómeno del
consumo de glucosa y las variaciones en la magnitud del fenómeno
varia en parte por la composición del musculo.
Otro fenómeno
implicado en el consumo de glucosa gatillado por AMPK es la
concomitancia que posee el hecho de que existe por acción no aun
precisada, una acción de AMPK sobre la sensibilidad del receptor de
insulina asociada a la disminución de triglicéridos (Tg)
intracelulares, que como vimos también entorpecen la señal de
insulina y la disminución de Malonyl CoA un subproducto que junto a
Tg están implicados en la patogénesis de la insulino resistencia.
Es interesante
poder integrar a esta disminución de los niveles de glicemia, no
solo el hecho de la acción de AMPK del tejido muscular sino que
también a la acción de la AMPK hepática, donde se ha visto que el
fármaco estimula AMPK del hígado provocándose una menor liberación
de glucosa hepática al torrente sanguíneo. Los métodos utilizados
para corroborar esta hipótesis aun no permiten a ciencia cierta
llegar a una conclusión.(8)
El otro fenómeno
que debemos adherir y que ha sido observado en numerosas
experiencias es que AMPK también estimula la translocación de los
transportadores de glucosa, GLUT4.
(9).
Por lo que también es un fenómeno que potencia el aumento de
sensibilidad de los receptores y de la cascada de señales. Siguiendo
con los efectos aditivos que tiene la estimulación de AMPK en el
consumo de glucosa sanguínea, esta otro, que es la presencia de
oxido nítrico, un potente vasodilatador también incrementado durante
el ejercicio. Varios trabajos demuestran que la presencia de oxido
nítrico, estimula AMPK y este a su vez el metabolismo de glucosa
(9)
Una serie de
otras moléculas han sido asociadas al consumo de glucosa (ERK, PYK,
PLD,PKC, etc.) pero hasta la fecha aun no esta claro si juegan un
rol concomitante con AMPK.
Como dijimos
anteriormente, la magnitud de la actividad o activación de AMPK
dependía de la intensidad del ejercicio pero también es muy
dependiente del grado de depleción o del contenido de los depósitos
de glicógeno. La supercompensacion de glicógeno definitivamente
inhibe la actividad de AMPK, la translocación de GLUT4 y el consumo
de glucosa por parte del musculo.(10)
Es interesante
citar los estudios que indican que ante una misma intensidad de
ejercicio en vitro y/o ante la adición de un fármaco estimulador de
AMPK, los efectos son diferentes dependiendo del tipo de musculo y
del tamaño de este, siendo los rápidos y los pequeños los mas
sensibles a dichos estímulos.(11)
también debemos citar el hecho de que los diversos tipos de
entrenamiento también afectan de manera diferente la posibilidad de
fosforilación de las distintas subunidades de AMPK y esto según una
apreciación personal es debido a que en un gesto o movimiento
estructurado como un trote o un remo o incluso un levantamiento de
un peso donde están involucrados diversos grupos y músculos, algunos
se estimulan o se exigen a diferentes porcentajes de sus máximas
capacidades en un mismo gesto, encontrando por lo tanto, frente a un
mismo estimulo, diferentes umbrales de excitación para cada musculo,
que pueden cumplir o no los requeridos para experimentar
adaptaciones importantes, en este caso las de AMPK.
En conclusión:
estamos frente a una proteína que juega un rol vital en el
metabolismo de la glucosa, que es dependiente del tipo de intensidad
de sus efectos estimuladores y que coinciden plenamente con los
provocados por el ejercicio. también depende del estado de la
relación de substratos como ATP, PC y del nivel de los depósitos
energéticos, por lo que se puede constatar la importancia de la
estimulación de AMPK por el ejercicio en la perspectiva y pronostico
de la prevención y tratamiento de la diabetes tipo 2.
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