¿Alguna vez te has preguntado qué es exactamente la autofagia y para qué sirve o qué genera en nuestro organismo?
Quizás este concepto se hizo muy famoso a finales del año pasado (a pesar de que es un concepto del cual se sabía varios años atrás) cuando el biólogo celular japonés especializado en autofagia, Yoshinori Ohsumi, recibió el premio nobel de medicina quien por medio de todos los experimentos realizados pudo "responder" de una u otra forma a la pregunta: ¿se comen las células a sí mismas?
Para explicar este término o concepto, para exponer qué genera en nuestro organismo cuando se promueve o cuando se inhibe, tomaré como referencia algunos artículos con estudios llevados a cabo en seres humanos sobre este tema, especialmente uno realizado en el 2016 por Yubisay Mejías Peña (entre otros autores) quien es Doctora en Ciencias de la Actividad Física y el Deporte graduada de la Universidad de León, España, estudio titulado como:
"Efectos del entrenamiento aeróbico sobre los marcadores de autofagia en los ancianos."
Quiero aclarar que no pretendo realizar ninguna especie de plagio, y simplemente he querido redactar información acerca de este tema (autofagia) y del estudio mencionado (además de otros) cuyas citas textuales iré dejando a lo largo de los párrafos, y en cuanto al link de los estudios los dejaré al final en el apartado de Referencias.
De entrada quiero dar gracias a la ya mencionada Doctora Yubisay Mejías Peña por otorgarnos el tiempo para exponernos (a unos colegas y a mi) los resultados del estudio por medio de una charla realizada en el salón VIP de la Liga Vallecaucana de Atletismo de la ciudad de Cali, Colombia, el día 28 de enero de 2016, razón principal por la cual me motivé a realizar mi propio análisis de la autofagia en general.
¿Qué es la autofagia y por qué es tan importante?
Por supuesto antes de proceder me parece muy pertinente mencionar de una manera muy "general" qué es en sí la autofagia, aunque no lo haré de una forma muy detallada con tanto factor bioquímico puesto que podría llegar a ser muy confuso o aburridor, y por esta razón realizaré un breve resumen de lo que este concepto significa y sus acciones principales, o de hecho decir ¿por qué la autofagia es un proceso tan importante en el organismo de los seres vivos, especialmente en los humanos?
En términos muy pero muy simples podríamos decir que se trata de un proceso bioquímico de características catabólicas por medio del cual o bien la célula realiza acciones de reciclaje o bien la células realiza acciones de supervivencia (degradando proteínas funcionales) cuando existe un déficit de nutrientes en el organismo.
Por esta razón yo he optado por dividirla en dos tipos: Autofagia positiva y Autofagia negativa.
1. La autofagia positiva es todo lo que tiene que ver con la acción de reciclar y/o desechar moléculas que se van acumulando dentro de las células que ya no son funcionales, o sea "que estorban" y que de hecho en muchos casos pueden llegar a ralentizar o volver menos eficiente la acción de las células por la "contaminación" o saturación que se genera.
Cuando la autofagia positiva reduce su acción por causa del paso de los años, del sedentarismo y/o por el aumento exagerado de la masa corporal grasa (obesidad), que puede a su vez inducir a la disminución en la producción y/o acción de la hormona insulina (hormona muy involucrada en este proceso), se comienzan acumular demasiados productos de desecho en la célula por lo cual se produce el efecto de Apoptosis (muerte celular programada por la misma célula).
2. La autofagia negativa se genera cuando la célula debe empezar a comerse a sí misma, cuando por falta de nutrientes (por causa de ayunos prolongados, dietas improvisadas y por ende incompletas) se lleva al organismo a entrar en un estado de inanición y por ende las células en su afán por sobrevivir hasta donde más se pueda empezarán a degradar proteínas funcionales (proteínas ya sintetizadas y que en condición normales de buena nutrición y de NO obesidad No deberían tener que ser utilizadas en factores energéticos).
Por supuesto esta degradación para sobrevivir en condiciones extremas (por ejemplo en condición de cautiverio, naufragio, ayuno voluntario extremo, etc.) será realizada hasta cierto punto y ya luego no quedará de otra que la muerte celular programada (apoptosis).
Los expertos en el tema que puedan leer los anteriores dos conceptos adaptados según mi criterio, tal vez puedan estar algo o muy en contra, o tal vez no pero sí entonces probablemente quieran complementar muchísimo más lo escrito al respecto, pero como ya lo mencioné antes:
No abarcaré este tema en profundidad (añadiendo conceptos bioquímicos) puesto a que puede tornarse confuso y probablemente aburridor para la gran mayoría de personas que no pretenden hallar información científica sino más bien algo muy global, conciso, bien explicado y fundamentado, y por esta misma razón tampoco escribiré la parte estadística de los estudios analizados de forma muy detallada (quienes quieran saber con más profundidad al respecto deberán visitar los enlaces que dejaré al final).
Continuando... la acción de la autofagia sucede principalmente gracias a los Lisosomas que son orgánulos relativamente grandes encargados del reciclaje de los desechos para poder convertirlos en materia útil o de degradar macromoléculas que con el tiempo pasan NO ser funcionales para luego excretarlas, o también actúan en la degradación de moléculas funcionales cuando se activa la autofagia negativa.
"Se trata de unos orgánulos celulares capaces de "digerir" grandes cantidades de proteínas, carbohidratos, lípidos, e incluso otros orgánulos celulares", según explicó el Instituto Karolinska, encargado de entregar el Nobel de Medicina a Yoshinori Ohsumi, biólogo celular japonés especializado en autofagia.
Sin la autofagia, las células morirían cuando la ingesta de nutrientes cesa, y por esta razón este proceso (autofagia negativa) es esencial cuando la célula tiene "hambre". Si no existiera la autofagia (en su forma negativa) muy probablemente cuando haya un déficit de nutrientes habría una muerte celular muy rápida en los distintos sistemas de nuestro organismo, hasta ocasionar una muerte total del ser humano.
Este proceso tanto en su forma positiva (autofagia positiva) como negativa (autofagia negativa) se ve mermado en quienes padecen enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer, el Parkinson, entre otras, teniendo en cuenta que la autofagia positiva permite también eliminar agentes patógenos que invaden las células y a la vez regenerar o reparar las células dañadas, por lo cual el cáncer también está muy asociado a la disminución de la autofagia en el organismo afectado, o por lo menos en las células afectadas por esta patología.
¿Qué factores incrementan la acción de la autofagia?
Hasta aquí podríamos decir que una alimentación adecuada, es decir consumir alimentos bajos en grasas saturadas o trans, bajos en químicos, altos en propiedades antioxidantes y que aporten una cantidad adecuada de nutrientes micro y macro que eviten acumulaciones excesivas de grasa corporal, y la práctica constante de ejercicio físico principalmente aquel de alta intensidad más aun si involucra acciones con cargas externas retadoras (pesas), aumentaría la eficiencia de la autofagia positiva gracias a las adaptaciones fisiológicas positivas que obtendría el organismo, o sea que se volvería más eficiente el proceso de degradación y eliminación de toxinas o agentes patógenos que se "estancan" en las diferentes células.
Lo contrario, bien sea una alimentación altamente Calórica llegando al punto de hacer que una persona acumule grasa corporal en exceso o bien sea una dieta bestialmente hipocalórica y por supuesto también contando los estados de largo ayuno (hasta llegar prácticamente a un estado de inanición), o bien debilita las acciones de la autofagia positiva o bien maximiza las acciones de la autofagia negativa (hacer que las células se coman a sí mismas para intentar sobrevivir el mayor tiempo posible).
Esta es una de las muchas razones de peso por las cuales No deberías realizar ejercicio físico en ayunas, mucho menos si se trata de ejercicios de alta intensidad porque entonces la autofagia negativa aumentaría su umbral de acción puesto a que no habrían suficientes nutrientes ni para sobrevivir por mucho tiempo ni mucho menos para entrenar a máxima capacidad, por lo cual aunque no lo parezca, el realizar ejercicios de alta intensidad que además podrían llevarse a cabo en jornadas muy prolongadas podría resultar bastante nocivo para la salud.
Ahora bien, ¿recuerdas que antes mencioné algo con relación a la insulina? Pues, la regulación de la autofagia en general por medio de insulina y aminoácidos y el Papel de la autofagia en las células pancreáticas b y la activación de la mTOR, una estructura proteica como vía de la autofagia, requiere la entrada tanto de la ya mencionada insulina (hormona que estimula su producción con la ingesta de alimentos) como también de aminoácidos.
La activación de mTOR estimula la síntesis de proteínas y simultáneamente inhibe la autofagia a través de la fosforilación de la proteína quinasa Atg1. La autofagia basal es necesaria para mantener la arquitectura y la función de los islotes de células b.
La autofagia estimulada se produce en respuesta a la resistencia a la insulina en las células b. Queda por aclararse el mecanismo mediante el cual los ácidos grasos libres (FFA) estimulan la autofagia.
Las especies reactivas del oxígeno (ROS) podrían estar implicadas (Meijer & Codogno, 2008).
Podría decirse que la falta de aminoácidos en el plasma sanguíneo y por ende en muchos tejidos activaría o aumentaría la acción de la autofagia negativa, o sea promovería que las células tengan que "autocomerse" para que ellas, y por supuesto nuestro organismo, puedan sobrevivir, como sucede en estados de ayuno prolongados (recuerda que por esta misma razón, como ya lo mencioné en un párrafo anterior, no es bueno que te ejercites en estado de ayuno).
Ahora bien, aquello que activa la secreción de insulina como lo vendría a ser primordialmente la ingesta de nutrientes (proteínas, carbohidratos, grasas) promueve la activación del complejo proteico mTOR que promueve los efectos anabólicos en el organismo (la síntesis de proteínas como también la síntesis de glucógeno y de triglicéridos).
Y entonces aquí el punto a tener en cuenta para evitar que la activación de la acción de la mTOR pueda contribuir al envejecimiento (como se explicará en los siguientes párrafos) y al exceso de grasa corporal y por ende la obesidad (que puede disminuir la acción de la autofagia positiva: reciclaje, excreción de desechos, etc.) es el llevar a cabo una nutrición adecuada y el practicar ejercicio físico de alta intensidad de manera constante (al menos 3 veces a la semana de manera intercalada).
Hay que tener en cuenta que se cree que el sistema endocrino, particularmente la insulina, gestiona la regulación de la autofagia "en vivo". La autofagia hepática es suprimida por la insulina (se disiminuye o cesa la acción de la autofagia negativa) y potenciada por el glucagón (que activa la autofagia negativa promoviendo la degradación de proteínas funcionales para su posterior acción como recurso energético) (Mortimore y Pösö, 1987).
Además, recientes estudios genéticos realizados en la especie de moscas "Drosophila" han demostrado la importancia fisiológica de la acción "en vivo" de la insulina en cuanto a la inhibición de la autofagia (Rusten et al. 2004; Scott et al. 2004).
Otras hormonas y factores de crecimiento también parecen contribuir a la regulación de la autofagia. Es bien sabido que la inanición de suero puede inducir autofagia en muchos tipos de cultivos de células analizados.
El factor de crecimiento hematopoyético interleuquina-3 (IL-3) suprime la autofagia mediante, al menos en parte, la regulación de la disponibilidad de nutrientes (Lum et al. 2005b; see below).
Para entender lo anterior y en sí todo lo relacionado con los tipos de autofagia (positiva y negativa) debemos hacernos otras preguntas como por ejemplo:
¿Qué son AMPK, mTOR y SIRT1?
Son estructuras de naturaleza proteica que tenemos en las distintas células de todo nuestro cuerpo (que son algunos marcadores de la autofagia), aunque el AMPK es algo más compleja llegando al punto de ser catalogada como una enzima. Con el siguiente esquema y la explicación correspondiente del mismo podrás entender muchas más cosas acerca de la autofagia.
- Las flechas negras que a su vez terminan en punta nos dan a entender que un elemento activa o favorece la acción del siguiente.
- Las líneas rojas que a su vez termina con una cabeza plana nos dan a entender que un elemento desactiva o desfavorece la acción del siguiente.
De lo anterior explicado y por supuesto siguiendo el esquema ilustrado de fondo blanco podría concluirse lo siguiente:
- La restricción Calórica no exagerada (comer alrededor de un 30% menos de lo que se suele comer, según explican algunos expertos) activa la acción de la AMPK y reduce la secreción de la insulina. Todo esto a su vez baja la acción de la mTOR.
Entonces al subir la acción de la AMPK se reduciría la acción de la mTOR y al mismo tiempo aumentaría la acción de la SIRT1 (Cantó & Auwerx, 2011).
- Entonces, aumentando la acción de las estructuras proteicas SIRT1 y AMPK se incentivaría la acción de la autofagia positiva (teniendo en cuenta que una restricción Calórica exagerada podría en algún momento activar la acción de la autofagia negativa) mientras que mTOR reduciría su acción. Estas 2 estructuras (SIRT1 y AMPK) también favorecen la creación de nuevas mitocondrias y el metabolismo de oxidación de grasas.
- Mientras que un mTOR elevado (gracias a los entrenamientos de alta intensidad, por ejemplo) por su parte vendría a ser un gran aliado para todo lo que tiene que ver con acciones de tipo anabólico, como lo vendría a ser por ejemplo la hipertrofia muscular esquelética, aunque al mismo tiempo este factor (aumento de la mTOR) podría llegar a favorecer el envejecimiento y el desgaste celular.
Aunque probablemente esto estaría más relacionado a la producción de radicales libres que se producen como causa de los entrenamientos de alta intensidad y no al aumento de la mTOR ocasionado en sí gracias a los entrenamientos de alta intensidad, o por lo menos esa sería mi hipótesis, y por esta misma razón pienso que no tendría sentido que un factor para aumentar la acción de la autofagia positiva inhiba o disminuya un mismo factor que también puede estimular la eficiencia de la misma autofagia positiva.
- FOXO también podría ejercer ciertas ventajas especiales sobre la autofagia, e independientes de la vía AMPK, aunque no hay análisis certeros sobre este complejo.
Bueno, el anterior esquema es un modelo muy a nivel macro o global de la autofagia.
En las siguientes imágenes se muestran modelos más detallados de este proceso cuando ocurre dentro de la célula, aunque debo decir que yo no sé explicarlo de manera detallada, pero de igual forma los pongo porque son parte de las proteínas marcadoras del proceso autofágico, algunas de las cuales fueron analizadas en el estudio mencionado del cual formó parte la doctora Yubisay Mejías Peña.
Análisis del estudio sobre los marcadores de la autofagia
El estudio del cual formó parte la doctora Yubisay Mejías Peña, publicado el 3 de marzo de 2016, tiene como título: "Efectos del entrenamiento aeróbico sobre los marcadores de la autofagia en los ancianos". No obstante, no solamente se realizó un entrenamiento de estructura cíclica a umbrales aeróbicos con picos de intensidad (para el trabajo de la resistencia aeróbica) sino que también se realizó una intervención con entrenamientos de fuerza y en plataformas de vibración (Mejías-Peña et al., 2016).
El objetivo general de este estudio era el de profundizar en los mecanismo moleculares involucrados en la regulación de la autofagia a través de los receptores TLR (marcadores de inflamación a nivel del citoplasma celular) en personas mayores sometidas a entrenamientos de fuerza, resistencia y en plataformas de vibración.
Los objetivos específicos de este estudio comprendía principalmente 2: 1) comprobar si los programas de entrenamiento prescritos son capaces de influir en la modificación de la expresión genética de ciertos marcadores de la autofagia. 2) recomendar el tipo de ejercicio físico más eficiente en ancianos para aumentar el nivel de autofagia positiva (bueno, realmente este último apartado en cuanto a la autofagia positiva lo agregué yo).
Población:
59 personas adultos mayores (edad, 69,7 ± 1,0 año), hombres y mujeres, distribuidos de forma aleatoria en 4 grupos:
1) grupo de fuerza, 15 personas.
2) grupo de resistencia-aeróbico, 16 personas.
3) grupo de plataformas de vibración, 15 personas.
4) grupo control, 13 personas.
Cabe resaltar que esta misma intervención se realizó también en jóvenes para comparar resultados con las muestras de sangre tomadas en los ancianos o adultos mayores (como les quieras llamar).
Metodología:
Programa de entrenamiento por 8 semanas.
Lo primero que se realizó fue una evaluación médica previa de cada participante, la firma de un consentimiento para formar parte del estudio, la toma de variables antropométricas, determinación del RM y prueba de fuerza isométrica, y como criterio de inclusión debía tratarse de adultos mayores que No hubieran realizado ejercicio físico por un período relativamente largo de tiempo, personas totalmente sanas y que por supuesto no estuvieran consumiendo medicamentos que surtieran algún efecto sobre el sistema endocrino.
Luego se procedió a tomar muestras de sangre de cada persona, cada muestra de 30mL la cual fue inmediatamente centrifugada para separar los elementos a estudiar (células mononucleares) del plasma sanguíneo.
Se procedió a congela a -80°C cada prueba puesto que las células suelen ser muy inestables si no se las conserva a muy bajas temperaturas. El análisis fue realizado por medio de la Técnica Western Blot la cual permite identificar la proteína de interés dentro de una muestra determinada mediante el uso de anticuerpos específicos contra dicha proteína.
El grupo de fuerza realizó distintos ejercicios con cargas iniciales al 60% de su RM, y fueron aumentaron gradualmente al 70% y finalmente al 80% del RM, con una frecuencia de entrenamiento de 3 veces por semana (cada una de 20 a 40 minutos) con uno o máximo dos días de descanso entre sesiones.
El grupo de resistencia-aeróbico realizó el trabajo en un ciclo-ergómetro.
Cada sesión tuvo una duración de 28 minutos y fue dividida en distintas fases: una fase inicial de 5 minutos como calentamiento y adaptación, y luego una fase media donde se aumentaba la intensidad hasta el 75% de la frecuencia cardíaca máxima de cada quien.
Los últimos 5 minutos (fase inicial) eran para volver a la calma por lo cual se disminuía la intensidad (menor ritmo cardíaco).
Cabe resaltar que a partir de la tercera ellos(as) realizaban sprints por un minuto, o sea aumentaban la intensidad y por ende el ritmo cardíaco un tanto por encima del 75% de la FCmáx, y esto lo hacían cada 5 a 7 minutos.
El grupo que realizó su trabajo en plataformas de vibración realizó sesiones con ejercicios variados, como por ejemplo sentadillas con ángulos de flexión de rodilla de entre 120° y 130°, con piernas separadas al ancho de los hombros, mientras permanecían "aguantando" la vibración de la plataforma.
El grupo control no realizó algún tipo de entrenamiento durante las 8 semanas que duró el estudio.
Resultados:
Bueno, no quiero que al leer la gran cantidad de nombres de las proteínas analizadas se aburran y abandonen la lectura o se puedan enredar y no entiendan, así que mencionaré solamente tres marcadores proteicos de la autofagia que son los receptores TLR2, TLR4 y MyD88.
Los TLR vienen a ser marcadores de inflamación a nivel del citoplasma celular.
Entonces, en el grupo que realizó entrenamientos de fuerza se encontró un diferencia significativa en cuando a la reducción de los Marcadores TLR2, TLR4 y MyD88, al igual que en el grupo que realizó entrenamientos en plataforma de vibración (aunque los resultados no fueron tan altos como los obtenidos en el grupo que realizó entrenamientos de fuerza).
En el grupo que realizó entrenamiento de resistencia-aeróbico No se observaron cambios significativos en los marcadores TLR2 y TLR4 aunque si en el marcador MyD88.
Conclusiones del estudio y generales:
Los procesos de inflamación en edades mayores suelen ser considerados como algo normal que hace parte del proceso del envejecimiento, y por esta razón no suelen ser catalogados como procesos patológicos.
Los entrenamientos de fuerza muestran resultados significativos en cuanto a la disminución de la inflamación a nivel del citoplasma (gracias a la adaptación fisiológica positiva que se genera), inflamación que muchas veces puede estar asociada con la manifestación de enfermedades crónico-degenerativas por causa de la disminución en la acción de la autofagia positiva, principalmente.
O sea el sedentarismo extremo o un inadecuado plan de entrenamiento.
El entrenamientos de fuerza y el de resistencia-aeróbico arrojó mejoras en las capacidades funcionales que tienen que ver con el aumento en el consumo máximo de oxígeno (más en el grupo resistencia-aeróbico) y en el aumento de la fuerza (más en el grupo de entrenamiento de fuerza).
Por obvias razones al no ser estimulados de forma directa el sistema cardio-respiratorio ni el sistema nervioso, aquellos que realizaron entrenamientos en plataforma de vibración no obtuvieron mejoras en estas capacidades funcionales mencionadas.
Principalmente gracias a los entrenamientos de alta intensidad, teniendo en cuenta al entrenamiento de la fuerza como uno de ellos, los individuos evaluados pudieron mejorar la acción de la autofagia positiva que en este caso se encarga de disminuir la inflamación gracias al reciclaje y la excreción de productos de desecho.
Aspectos finales a tener muy en cuenta:
Los entrenamientos más adecuados para estimular la autofdagia positiva vendrían a ser los de alta intensidad, sobretodo aquellos que involucran cargas externas.
Así que el simple hecho de salir a caminar, realizar un "trotesito" suave u otros tipos de ejercicios a muy baja intensidad, no será suficiente para una persona joven y mucho menos para un adulto mayor en pro de mantener un buen estado de salud en cuanto a estimular sus procesos autofágicos positivos.
Si estos resultados fueron sorprendentes (de una u otra forma) en adultos mayores, en personas de menor edad sí que podrían ser más notorios.
Sería genial poder realizar un estudio de este tipo en atletas de alto rendimiento para poner a prueba lo relacionado a la restricción Calórica y lo relacionado a la acción de la autofagia, sobre todo en cuanto a lo que tiene que ver con el complejo mTOR y su relación con la insulina.
Sería genial además que en un estudio similar se pudiera tener también muy en cuenta la parte nutricional.
Todo lo anterior demuestra que la práctica constante de ejercicio físico (sobretodo aquel de alta intensidad), es la mejor ayuda para mejorar el estado de salud, para erradicar enfermedades.
Aumentar la acción de la autofagia positiva también puede ayudar a retrasar el envejecimiento celular, y ayudaría al organismo a curarse sin la necesidad de tomar los muchas veces muy innecesarios y dañinos medicamentos.
Por supuesto la parte nutricional también es muy importante al igual que evitar malos hábitos como fumar, tomar alcohol y trasnochos constantes que puedan alterar el ritmo circadiano y por ende el sistema nervioso y endocrino.
Referencias:
Cantó, C., & Auwerx, J. (2011). Restricción de calorías: ¿Es AMPK un sensor y efector clave? Physiology (Bethesda, Md.), 26(4), 214–24.
Lum, J.J., Deberardinis, R.J., Thompson, C.B.(2005b) Autophagy in metazoans: Cell survival in the land of plenty. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 6:439–448.
Meijer, A. J., & Codogno, P. (2008). Autofagia: un proceso dulce en la diabetes. Metabolismo celular, 8(4), 275–276.
Mejías-Peña, Y., Rodriguez-Miguelez, P., Fernandez-Gonzalo, R., Martínez-Flórez, S., Almar, M., de Paz, J. A., … González-Gallego, J. (2016). Efectos del entrenamiento aeróbico en marcadores de autofagia en ancianos.. AGE, 38(2), 33. http://doi.org/10.1007/s11357-016-9897-y.
Mortimore, G.E., Pösö, A.R. (1987) Intracellular protein catabolism and its control during nutrient deprivation and supply. Annu. Rev. Nutr. 7:539–564
Rusten, T.E., Lindmo, K., Juhasz, G., Sass, M., Seglen, P.O., Brech, A., Stenmark, H.(2004) Programmed autophagy in the Drosophila fat body is induced by ecdysone through regulation of the PI3K pathway. Dev. Cell 7:179–192.
https://selfhacked.com/2014/11/03/mtor-natural-mtor-inhibitors/
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