Las Mitocondrias en detalle

Las mitocondrias son el centro de la salud así que vamos a ver en detalle como aumentarlas. Gracias a su ubicuidad en todas las células y por ende funciones fisiológicas, pero, ¿ como intervenir sobre ellas? mediante la optimización de los ritmos circadianos, el metabolismo, la microbiota, el tejido músculo-esquelético.

Índice

●Las mitocondrias centro integrador fisiológico
●Biogénesis mitocondrial
●Factores inductores de la biogénesis mitocondrial
●Respecto al ejercicio de fuerza
●VO2max, entreno de fuerza y HIIT
●Proteína mitocondrial Humanina
●Ejercicio ayuno y dieta
●Hormona tiroidea
●Conclusiones

Las mitocondrias son esenciales para el funcionamiento de un organismo ya que se encargan de homeostasis energética donde cualquier interrupción conlleva una adaptación hacia estados de enfermedad. Por lo que deben entenderse como el centro integrador de la red fisiológica: reloj circadiano-metabolismo-microbiota intestinal-sistema inmunológico.

Las mitocondrias centro integrador fisiológico

Las mitocondrias son nuestras centrales energéticas (la oxidación completa de la glucosa por parte de las mitocondrias produce hasta 33,45 moléculas de ATP, CO2 y agua, de cada molécula de glucosa) las cuales nos confieren estados de salud, ya que proveen de energía a nuestras células para que puedan realizar correctamente sus funciones. Estás se encuentran en abundancia en el tejido muscular siendo así muy sensibles al entorno. Es decir, al ejercicio físico y al sedentarismo. 

La disfunción energética mitocondrial es la causa de muchas enfermedades sobre todo crónicas, debido a la otra cara de producción energética, la generación de especies reactivas de oxígeno, mitofagia, apoptosis y fenómenos de degradación y síntesis mitocondriales. Sucesos importantes para el correcto equilibrio y funcionamiento fisiológico.

La relación entre la luz y las mitocondrias ejerce un baile energético capaz de modular toda la señalización comunicación y sincronización de todos los sistemas fisiológicos ya mencionados. Así es, el tipo de luz ya sea infrarroja, roja, ultravioleta así como el tiempo de exposición activan bio-ritmos circadianos celulares que resultan en estados de salud más o menos óptimos.  

Biogénesis mitocondrial

Antes que nada, hay que matizar bien el término biogénesis mitocondrial, el cual, induce a pensar que se crean nuevas mitocondrias, cuando lo que ocurre en realidad es que se crean nuevas proteínas y cofactores que complementan y mejoran la funcionalidad mitocondrial. Para incidir en estos procesos de mejora funcional, se ha comprobado que el ejercicio es el principal promotor. Por otro lado, respecto a la mitofagia, esto es, la apoptosis o suicidio celular de mitocondrias dañadas o disfunciónales, proceso promovido que ocurre de manera normal y que se puede inducir mediante estados de ayuno y otra vez: ejercicio físico.

Factores inductores de la biogénesis mitocondrial

Contracciones musculares promovidas por el ejercicio

El calcio y el lactato se generan con la contracción muscular, ambos son imprescindibles junto con la glucosa y ácidos grasos en la señalización celular para mantener la oxidación y obtener ATP. Con la oxidación promovida por las contracciones musculares se translocan genes mitocondriales aumentando la biogénesis mitocondrial. 

Pero, ¿por qué la biogénesis mitocondrial se relaciona con el ejercicio de resistencia más que con el ejercicio de fuerza?

Por la PGC-1 un coactivador que regula los genes del metabolismo energético. Es decir, el regulador de la biogénesis mitocondrial, actúa como nexo de unión entre los estímulos fisiológicos externos y la biogénesis mitocondrial. El PGC-1 es muy sensible a la exposición al frío, ejercicio físico y estados de autofagia inducidos por el ejercicio físico, situaciones que requieren una mayor producción de ATP.

Pero el factor clave para entender por qué es el ejercicio de resistencia quien produce mayor biogénesis mitocondrial que el de fuerza, es la relación entre PGC-1 y las fibras musculares tipo 1 lentas o de larga duración en las cuales el contenido de mitocondrias es alto. (Fibras aeróbicas ricas en mioglobina y con mayor resistencia a la fatiga). 

Aunque, el entrenamiento de fuerza no estimula de igual manera que el de resistencia la biogénesis mitocondrial, es muy posible que dichas contracciones musculares generen isoformas del PGC-1 que sigan generando adaptaciones celulares que mejoren la eficiencia mitocondrial. Además de los eventos de fosforilación que tienen lugar tras la actividad contráctil estimulando la fosforilación de kinasas involucrada en la biogénesis mitocondrial.

Respecto al ejercicio de fuerza

Siguiendo en la línea defensiva de que el ejercicio de fuerza también promueve la biogénesis mitocondrial de manera indirecta, quiero nombrar otras rutas más conocidas que también promueven dicha biogénesis y pertenecen al ejercicio de fuerza:

El ejercicio de fuerza genera ROS y antioxidantes enzimáticos que funcionan como cofactores en las mitocondrias, aumenta la síntesis de proteínas y orgánulos como los ribosomas que conducen a una mayor biogénesis mitocondrial, mejora el funcionamiento ribosomal de las mitocondrias, mejora la conversión de grasa blanca a marrón siendo un eje principal en la termogénesis, mejora la flexibilidad metabólica gracias a la sensibilización de GLUT4 y mejora así de la sensibilidad de la insulina hecho que promueve una mejora en producción energética, disminuye la inflamación crónica, promueve un buen estado hormonal y seguramente existan muchos más factores que induzcan la biogénesis mitocondrial. 

VO2max, entreno de fuerza y HIIT

La intensidad y el volumen de ejercicio resultan claves para la respuesta mitocondrial, se ha comprobado como sprints interválicos de alta intensidad generan aumentos más significativos que ejercicios de menor intensidad. Muchos otros estudios relacionan la potencia máxima y VO2max de los ciclistas con la biogénesis mitocondrial. Además, añadir que el VO2max es un gran predictor de la capacidad cardiovascular muy relacionado con la longevidad y estado de salud general.

«Descubrieron que, si bien el entrenamiento de fuerza era efectivo para desarrollar masa muscular, el entrenamiento en intervalos de alta intensidad producía los mayores beneficios a nivel celular. Los voluntarios más jóvenes en el grupo de entrenamiento por intervalos vieron un aumento del 49% en la capacidad mitocondrial, y los voluntarios mayores vieron un aumento aún más dramático del 69%. El entrenamiento por intervalos también mejoró la sensibilidad a la insulina de los voluntarios, lo que indica una menor probabilidad de desarrollar diabetes. Sin embargo, el entrenamiento a intervalos fue menos efectivo para mejorar la fuerza muscular, que generalmente disminuye con el envejecimiento.»

Siguiendo con la recomendación de los autores del estudio:

«Si la gente tiene que elegir un ejercicio, recomendaría el entrenamiento en intervalos de alta intensidad, pero creo que sería más beneficioso si pudieran hacer de 3 a 4 días de entrenamiento en intervalos y luego un par de días de entrenamiento de fuerza».   

Proteína mitocondrial Humanina

Recientemente se ha descubierto un péptido sintetizado por las mitocondrias en relación a las contracciones musculares del ejercicio de resistencia (ejercicio de fuerza/hipertrofia) estando así también la humanina vinculada con el metabolismo de la glucosa y protección de tejidos. 

Ejercicio ayuno y dieta

Aparte de el PCG1 otra proteína desacopladora, la UCP3 aumenta tras el ejercicio físico en el músculo. Sin embargo, la UCP3 también aumenta durante el ayuno y comidas altas en grasas ayudando a metabolizar ácidos grasos.

Hormona tiroidea

Se ha observado como el tratamiento con hormona tiroidea debido a su acción fisiológica actúa en los receptores nucleares mitocondriales aumentando así la biogénesis mitocondrial. Tanto la hormona tiroidea como las contracciones musculares comparten las mismas vías, pero, en lo que se refiere a la biogénesis son independientes, para comprobar esto, en ratones tiroidectomizados expuestos a ejercicio físico se evidenció aumentos en la biogénesis mitocondrial. 

Es importante recalcar que tanto la hormona tiroidea y las contracciones musculares inducen biogénesis mitocondrial, en ambas situaciones aumenta la capacidad de consumir oxígeno, siendo el oxígeno el cuello de botella en la producción energética. Por lo que fomentar un estado óptimo del metabolismo tiroideo e incluir sesiones de ejercicio físico son herramientas indispensables para la salud.

Conclusiones

  • Debido a la predominancia mitocondrial en las fibras lentas tipo 1 las contracciones musculares del ejercicio de resistencia cardiovascular aumenta la biogénesis mitocondrial en mayor medida que en el ejercicio de fuerza. Aunque profundizando en el tema, cuando el ejercicio de fuerza sea llevado al fallo o con la tensión mecánica adecuada, procesos donde se reclutan todas las fibras musculares, también estará presente dicha biogénesis mitocondrial.
     
  • El ejercicio cardiovascular de resistencia y el HIIT son los caminos más directos en la biogénesis mitocondrial.
     
  • Otras herramientas como la exposición al frío y el ayuno también promueven la biogénesis mitocondrial.
     
  • Lo importante es evitar la inactividad, esta dispositiva de Fissac resume muy bien los daños de la inactividad: 
Fuente: @Fissac
  • La mejor herramienta para aumentar la biogénesis mitocondrial es el ejercicio, así que para resumir sus ya comentados beneficios otra super infografía. Porque nada supera al ejercicio físico en su dosis adecuada y de la forma que sea (hipertrofia-fuerza, cardio-HIIT). Así que realiza el que más te guste y de manera constante un mínimo de 3 veces por semana:
«También debe tenerse en cuenta que las mitocondrias son orgánulos altamente plásticos que en respuesta a los desafíos energéticos de la célula sufren varios cambios de remodelación, que incluyen de novobiogénesis mitocondrial, fusión mitocondrial y fragmentación de orgánulos disfuncionales (fisión) para su degradación por el autofagosoma (mitofagia). Es importante señalar que todos estos procesos se desencadenan por el ejercicio agudo y / o crónicos»
  • La causa de los beneficios del ejercicio constante radica en el aumento de la densidad en las crestas mitocondriales, hecho que mejora toda la función celular, y en fin último el VO2max. Esto es debido a que en las crestas se produce la fosforilación oxidativa, es decir, la producción energética (respiración celular).  
  • Dentro de toda la variedad de ejercicio, todo ejercicio será en mayor o menor medida beneficioso, pero en lo que aquí concierne, es el ejercicio intenso a intervalos de sprints el que más aumenta la respiración mitocondrial
  • Y para terminar, bajo mi punto de vista, el ejercicio con cierta intensidad siempre será más importante que incluso la nutrición, ya que está positivamente relacionado con la función mitocondrial, hecho que, en contraposición, un metabolismo mitocondrial deteriorado estará relacionado con enfermedades cardiovasculares como la insuficiencia cardíaca, diabetes, entre muchas otras.

Fuentes:
Frontiers. Mitocondrias como centro integrador fisiologico
G-se. Introducción a la biogénesis mitocondrial estimulada por el ejercicio
G-se. Profundizando en la biogénesis mitocondrial
Glut4sciencie. Lactato y biogénesis mitocondrial
EfDeportes. Biogénesis mitocondrial y ejercicio
Pubmed. El HIIT aumenta la sensibilidad a la insulina y PGC-1
PhysiologicalSociety. Ejercicio de resistencia, humanina y metabolismo de la glucosa
Hindawi. Mitocondrias y supervivencia

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