La actividad física regular es ampliamente reconocida por sus beneficios para la salud física, incluyendo una mejor función cardíaca y el control del peso. Ahora, una nueva investigación sugiere que el ejercicio también puede mejorar directamente la función cerebral. Un estudio publicado en la revista Aging Cell ha descubierto un mecanismo potencial para este beneficio, mostrando que el ejercicio activa procesos celulares específicos en el cerebro relacionados con la insulina, una hormona esencial para el control del azúcar en sangre. Este hallazgo indica que la actividad física podría mejorar la forma en que las células cerebrales responden a la insulina, lo que podría ser un factor clave para mantener la salud cognitiva a medida que envejecemos.
“Creemos que este trabajo es importante porque sugiere que el ejercicio puede funcionar para mejorar la cognición y la memoria al mejorar las capacidades de la insulina para actuar sobre el cerebro”, dijo Steven Malin, profesor asociado del Departamento de Kinesiología y Salud de la Facultad de Artes y Ciencias de Rutgers y autor principal del estudio.
Para entender esta investigación, es útil entender primero la insulina y las vesículas extracelulares neuronales. La insulina es una hormona producida por el páncreas. Su función principal es regular los niveles de azúcar en sangre, garantizando que nuestro cuerpo tenga un suministro constante de energía. Cuando comemos, especialmente alimentos que contienen azúcares e hidratos de carbono, nuestros niveles de azúcar en sangre aumentan. La insulina ayuda a trasladar este azúcar, también conocido como glucosa, desde el torrente sanguíneo a las células de todo el cuerpo, donde puede utilizarse para obtener energía o almacenarse para su uso posterior.
Este proceso se conoce como sensibilidad a la insulina, que se refiere a la respuesta del cuerpo a la insulina. Cuando alguien tiene una alta sensibilidad a la insulina, su cuerpo la utiliza de manera eficaz para controlar el nivel de azúcar en sangre. Sin embargo, en afecciones como la prediabetes y la diabetes tipo 2, las células se vuelven menos sensibles a la insulina, una afección llamada resistencia a la insulina. Esto puede provocar niveles altos de azúcar en sangre y diversos problemas de salud.
Aunque la insulina es conocida principalmente por su papel en el control del azúcar en sangre en el cuerpo, también desempeña un papel importante en el cerebro. La insulina puede pasar del torrente sanguíneo al cerebro, donde influye en las regiones cerebrales implicadas en el pensamiento y la memoria. Cuando las células cerebrales se vuelven menos sensibles a la insulina, puede afectar negativamente a las funciones cognitivas. Los investigadores están cada vez más interesados en comprender cómo mantener o mejorar la sensibilidad a la insulina en el cerebro para favorecer un envejecimiento cerebral saludable.
Las vesículas extracelulares neuronales son otro elemento clave en este estudio. Se trata de pequeños sacos liberados por las células cerebrales, en concreto las neuronas. Durante muchos años se creyó que estas vesículas eran simplemente desechos celulares, pero ahora los científicos las reconocen como importantes comunicadores entre células. Las vesículas extracelulares actúan como camiones de reparto en miniatura que transportan diversas moléculas, como proteínas, de una célula a otra. En el contexto del cerebro, las vesículas extracelulares neuronales pueden transportar proteínas implicadas en la señalización de la insulina. Esto significa que al estudiar estas vesículas, los investigadores pueden obtener información sobre lo que sucede dentro de las células cerebrales en relación con la respuesta a la insulina, sin examinar directamente el cerebro en sí.
Para este estudio, los investigadores se centraron en las vesículas producidas en el cerebro que transportan proteínas implicadas en la sensibilidad a la insulina, incluida una proteína llamada Akt. Al analizar estas vesículas en muestras de sangre, los científicos esperaban comprender cómo el ejercicio podría afectar la señalización de la insulina en el cerebro.
En este estudio, los investigadores querían comprobar si el ejercicio podía mejorar la sensibilidad a la insulina del cerebro examinando las vesículas extracelulares neuronales. Reclutaron a 21 voluntarios, principalmente mujeres, con una edad media de 60 años a quienes se les había diagnosticado prediabetes. La prediabetes es una enfermedad en la que los niveles de azúcar en sangre son más altos de lo normal, pero aún no lo suficientemente altos como para clasificarse como diabetes tipo 2. Todos los participantes se consideraron sedentarios, es decir, hacían ejercicio menos de 60 minutos a la semana, y no eran fumadores. Se sometieron a exámenes médicos para asegurarse de que estaban lo suficientemente sanos como para participar y de que no tomaban medicamentos que pudieran afectar al nivel de azúcar en sangre.
El estudio se diseñó como una prueba de ejercicio a corto plazo que duró dos semanas. Durante este período, los participantes participaron en 12 sesiones de ejercicio supervisadas, cada una de ellas de 60 minutos de duración. El ejercicio se realizó en bicicletas estáticas a una intensidad moderada a alta. Para garantizar la coherencia, todas las sesiones de ejercicio fueron supervisadas individualmente por los investigadores. Antes y después de cada sesión de entrenamiento, y al principio y al final del período de entrenamiento de dos semanas, los participantes consumieron una bebida de glucosa. Esta bebida se les dio para estimular la respuesta de insulina del cuerpo.
Para medir el efecto del ejercicio sobre la señalización de insulina en el cerebro, los investigadores recogieron muestras de sangre de los participantes. Las muestras de sangre se tomaron al comienzo del estudio y nuevamente después del programa de ejercicios de dos semanas. En concreto, se extrajo sangre antes de la bebida de glucosa y 60 minutos después de consumirla. A continuación, los investigadores utilizaron una técnica especializada para aislar vesículas extracelulares neuronales de las muestras de sangre. Este proceso de aislamiento se centró específicamente en vesículas que se originaban en neuronas mediante el uso de una proteína marcadora que se encuentra en la superficie de estas vesículas.
Una vez aisladas las vesículas, los investigadores las analizaron para detectar la presencia y los niveles de varias proteínas implicadas en la señalización de la insulina. Se centraron en proteínas como Akt, que desempeña un papel vital en la respuesta de las células a la insulina. Al comparar los niveles de estas proteínas en vesículas recogidas antes y después del programa de ejercicio, y antes y después de la bebida de glucosa, los investigadores pudieron evaluar cómo el ejercicio afectaba a la señalización de la insulina en vesículas derivadas del cerebro.
El análisis de las muestras de sangre reveló que, tras el programa de ejercicios de dos semanas, se produjo un aumento del número de vesículas extracelulares neuronales que transportaban proteínas relacionadas con la sensibilidad a la insulina. Cabe destacar que la cantidad de proteína Akt dentro de estas vesículas aumentó después de cada sesión de ejercicio. Este aumento fue particularmente evidente después de que los participantes consumieran la bebida de glucosa, lo que sugiere que el ejercicio mejoraba la respuesta de insulina del cerebro ante un aumento del azúcar en sangre. En otras palabras, el ejercicio parecía hacer que las células cerebrales respondieran mejor a las señales de insulina.
Los investigadores también observaron mejoras en el control general del azúcar en sangre de los participantes. Después del programa de ejercicios, los participantes mostraron una mejor sensibilidad periférica a la insulina, lo que significa que sus cuerpos se volvieron más eficaces en el uso de la insulina para controlar el azúcar en sangre. Curiosamente, los cambios en la proteína Akt en las vesículas neuronales se relacionaron con estas mejoras en el control del azúcar en sangre e incluso con una pequeña pérdida de peso experimentada por los participantes. Esto sugiere una conexión entre los cambios inducidos por el ejercicio en la señalización de la insulina cerebral y las mejoras en la salud metabólica de todo el cuerpo.
“Hemos demostrado por primera vez que el ejercicio influye en la señalización de insulina de las vesículas extracelulares neuronales en relación con las mejoras clínicas del nivel de azúcar en sangre”, afirmó Malin. “Y utilizamos estas vesículas extracelulares neuronales como un indicador de la sensibilidad a la insulina del cerebro”.
“Si la insulina en el cerebro es insuficiente, eso significa que no sólo las células cerebrales pueden volverse disfuncionales, sino que también pueden dejar de interactuar entre sí de forma adecuada”, explicó. “Es como jugar al teléfono con un amigo. En algún momento, el mensaje se pierde cuando el cerebro se vuelve resistente a la insulina”.
Si bien este estudio proporciona información importante, es esencial considerar sus limitaciones. El estudio involucró a un número relativamente pequeño de participantes y la mayoría eran mujeres. Por lo tanto, los hallazgos podrían no ser generalizables a poblaciones más grandes y diversas, incluidos hombres y personas de diferentes edades o condiciones de salud. Además, el estudio no incluyó un grupo de control que no hiciera ejercicio. Si bien los investigadores utilizaron las mediciones iniciales como comparación, contar con un grupo de control sin ejercicio reforzaría las conclusiones. Además, el estudio midió los cambios en las proteínas dentro de las vesículas extracelulares neuronales como un indicador de la sensibilidad a la insulina cerebral, pero no midió directamente la función cerebral o el rendimiento cognitivo.
Las futuras investigaciones deberían basarse en estos hallazgos mediante la inclusión de grupos más numerosos y diversos de participantes, la incorporación de un grupo de control y el examen de los efectos de diferentes tipos y duraciones de ejercicio. También sería valioso investigar cómo estos cambios en las vesículas extracelulares neuronales y la señalización de la insulina cerebral se relacionan con las mejoras cognitivas reales. Los estudios que combinan el análisis de vesículas sanguíneas con mediciones de la función cognitiva y la obtención de imágenes cerebrales proporcionarían una imagen más completa de cómo el ejercicio beneficia la salud cerebral. La comprensión de estas conexiones podría allanar el camino para desarrollar estrategias de ejercicio más eficaces para prevenir el deterioro cognitivo y promover un envejecimiento cerebral saludable, especialmente en personas con riesgo de padecer enfermedades como la diabetes tipo 2 y la enfermedad de Alzheimer.
Fuente: Aging Cell
Articulo original:
Título: Two weeks of exercise alters neuronal extracellular vesicle insulin signaling proteins and pro-BDNF in older adults with prediabetes.
Autores: Steven K. Malin, Daniel J. Battillo, Michal S. Beeri, Maja Mustapic, Francheska Delgado-Peraza y Dimitrios Kapogiannis.