Introducción
En el hábitat natural de nuestros ancestros, la actividad física era esencial para la supervivencia. Se trataba de un ambiente hostil, con escasez de alimentos y peligros varios que llevaba a los seres humanos a optimizar las vías metabólicas aeróbicas y a conservar energía para futuras hambrunas.
Actualmente, el promedio de actividad física en las sociedades occidentales está muy por debajo de los niveles que serían normales para nuestra carga genética. El estilo de vida sedentario sumado al exceso de ingesta de alimentos ha superado al tabaquismo como principal causa prevenible de muerte en los Estados Unidos.
La actividad física ha demostrado tener efectos beneficiosos en el metabolismo de la glucosa, en la función del músculo esquelético, en la fuerza de los músculos de la ventilación, en la estabilidad ósea, en la coordinación locomotora, en el bienestar psicológico y en otras funciones del organismo.
El objetivo de esta revisión es conocer los mecanismos fisiológicos y bioquímicos involucrados en los efectos cardiovasculares inducidos por el ejercicio.
Efectos cardíacos del ejercicio
El mantenimiento de la masa y de la función del ventrículo izquierdo (VI) depende del ejercicio regular. Períodos prolongados de inactividad física conducen a una reducción significativa de la masa del VI y a una disminución en la distensibilidad cardíaca, lo cual da como resultado un volumen sistólico reducido. Por su parte, en personas sanas previamente sedentarias, un programa de ejercicios moderado de 12 semanas de duración indujo una hipertrofia cardíaca leve, demostrada en imágenes de resonancia magnética. Estos hallazgos destacan la plasticidad de la masa del VI y su función, en relación con el nivel de actividad física.
En teoría, los tejidos con menor tasa de división celular son más susceptibles al daño acumulado por el estrés oxidativo que los tejidos con altas tasas de replicación. Si bien la expresión de enzimas antioxidantes no disminuye con la edad, sí se reduce su actividad. El ejercicio físico regular demoraría la acumulación de especies reactivas de oxígeno (ROS) ya que mejora los mecanismos antioxidantes del miocardio.
Por otra parte, las proteínas de shock térmico están involucradas en el plegado de proteínas nuevas o dañadas. La sobreexpresión de estas proteínas protege a los cardiomiocitos del daño isquémico y se asocia con una mayor supervivencia celular. La síntesis de proteínas de shock térmico en respuesta al estrés se ve reducida con la edad, pero se encuentran niveles más elevados asociados con el ejercicio físico, lo que estaría indicando una mayor resistencia a los eventos isquémicos.
Otro efecto de la edad es el aumento exponencial de la muerte de los cardiomiocitos por apoptosis o necrosis. El entrenamiento físico parece tener un efecto protector contra la apoptosis cardíaca, ya que modula genes relacionados con este tipo de muerte celular.
Se ha demostrado que la actividad física regular a lo largo de la vida previene la disfunción del VI en la edad avanzada. Este hallazgo también indicaría que la falta de actividad física podría ser un factor de mayor importancia para la aparición de afecciones cardíacas que la edad en sí misma.
En individuos normales, la actividad física regular intensa de 5 o 6 horas por semana da como resultado una adaptación cardíaca conocida como corazón del atleta. En este caso, se produce una hipertrofia miocárdica compensatoria fisiológica mediada por un aumento en la expresión cardíaca del factor de crecimiento 1 similar a la insulina y por la activación de la fosfoinositol 3 quinasa.
Por otra parte, la actividad extenuante prolongada puede conducir a reducciones transitorias de las funciones sistólica y diastólica del VI. Más aún, el ejercicio extenuante prolongado puede llevar a una disfunción miocárdica isquémica en ausencia de estenosis coronaria.
Las lesiones por isquemia/reperfusión (I/R) tienen una relevancia importante en el contexto de un infarto de miocardio seguido de una intervención terapéutica de reperfusión. Datos epidemiológicos indican que el ejercicio regular reduce el riesgo de muerte durante un episodio de I/R. La acumulación de productos del estrés oxidativo tiene un papel esencial en la fisiopatología de la lesión por I/R, y la cantidad de estos productos depende de la duración de la anoxia previa a la reoxigenación. La principal fuente de ROS parecerían ser las mitocondrias. En modelos con animales se ha demostrado que el ejercicio tiene un efecto protector contra el estrés oxidativo ya que genera la expresión de enzimas antioxidantes clave y produce cambios en el metabolismo mitocondrial. Además, aumenta la expresión de los canales de potasio sensibles al ATP del sarcolema, lo cual acelera la repolarización de los cardiomiocitos al incrementar el flujo de potasio hacia el exterior y acortar el potencial de acción, evitando la sobrecarga de calcio.
En el caso de las personas con insuficiencia cardíaca sistólica, el entrenamiento físico no sólo no empeora la fracción de eyección del VI, sino que tiende a mejorar el gasto cardíaco máximo. De hecho, se ha observado un efecto de remodelación inversa del VI con leves mejorías en la fracción de eyección y reducciones en el diámetro diastólico final del VI. Además, en estos pacientes se reduce la frecuencia cardíaca en reposo, lo que indica una disminución del tono simpático. Este hecho ha sido confirmado por la reducción en los niveles de catecolaminas que, a su vez, se acompaña de una disminución en los niveles de angiotensina II, aldosterona y factor natriurético atrial luego de varias semanas de entrenamiento. Los pacientes con insuficiencia cardíaca diastólica también se ven beneficiados por el entrenamiento físico. Los ejercicios de resistencia tienen un efecto protector contra la disfunción diastólica del VI en personas sanas; en sujetos enfermos, estos ejercicios mejoran la función diastólica. Además, el ejercicio regular también juega un papel en la prevención de la esclerosis de la válvula aórtica.
Efectos vasculares del ejercicio
La disfunción endotelial es una condición sine qua non para la aterogénesis y su prevención es necesaria para evitar el progreso a la aterosclerosis. Si bien los efectos del ejercicio en la microcirculación han sido estudiados ampliamente, se conoce poco acerca de los cambios vasculares inducidos por el ejercicio en la circulación venosa.
En personas sanas, el ejercicio de alta intensidad conduce a un remodelamiento de la aorta, mientras que los ejercicios de resistencia producen una disminución en la rigidez aórtica. Asimismo, este tipo de ejercicios brinda mejorías en la función endotelial coronaria, al atenuar la vasoconstricción arterial paradojal de los vasos epicárdicos. El ejercicio también tendría efectos positivos sobre las arterias periféricas.
A diferencia del flujo laminar, el patrón del flujo aterogénico incluye turbulencias y flujo inverso, condiciones que se asocian con altas tasas de proliferación de células endoteliales y apoptosis, aumento en la producción de ROS y de marcadores inflamatorios. La función endotelial depende en gran medida de la enzima óxido nítrico sintasa endotelial (NOSE), la cual produce óxido nítrico a partir de L-arginina. El óxido nítrico produce relajación de las células del músculo liso vascular. La disminución en la disponibilidad del sustrato de la NOSE, una reducción en la cantidad o en la actividad de esta enzima y la regeneración vascular a partir de células progenitoras endoteliales (CPE) son mecanismos potenciales de disfunción endotelial. El ejercicio aumenta la expresión vascular de la NOSE, así como de enzimas antioxidantes como la superóxido dismutasa y la glutatión peroxidasa, y disminuye la expresión de los receptores tipo 1 para la angiotensina II. Por otra parte, el ejercicio es uno de los factores que desencadena la movilización de las CPE desde la médula ósea; estas células contribuyen de manera crítica con el mantenimiento de la integridad endotelial.
Las arterias de resistencia de mediano y gran tamaño están expuestas a la influencia de la vasodilatación mediada por el endotelio, mientras que las arteriolas de pequeño tamaño están sujetas al control metabólico y miogénico. El entrenamiento físico incrementa la sensibilidad de los vasos de resistencia y optimiza la respuesta a la adenosina, la cual funciona como un sensor de los niveles de oxígeno miocárdico.
Asimismo, el ejercicio induce un incremento significativo en el número de capilares del músculo. Este proceso de angiogénesis está coordinado por factores que se liberan de los tejidos ante la necesidad de vascularizarse. Uno de los factores más conocidos es el factor de crecimiento endotelial vascular, que es un potente activador de la proliferación endotelial. Varios estudios han demostrado que el ejercicio aumenta la transcripción de este factor.
Con respecto a la circulación venosa, la edad altera la composición de la pared de las venas, lo cual da como resultado una menor distensibilidad. Sin embargo, tanto en jóvenes como en personas mayores, los ejercicios de resistencia generan una distensibilidad venosa 70% a 120% mayor en comparación con sujetos sedentarios de la misma edad.
Por último, la hipertensión pulmonar frecuentemente acompaña a la insuficiencia cardíaca o a las enfermedades valvulares. Durante mucho tiempo se consideró al ejercicio como potencialmente perjudicial para esta afección y se desalentó su práctica. Sin embargo, estudios recientes han demostrado que el ejercicio no produciría un aumento de la presión arterial pulmonar en reposo en pacientes con insuficiencia cardíaca crónica. De hecho, la resistencia vascular pulmonar en reposo y durante el ejercicio disminuye luego de 6 meses de entrenamiento.
Conclusión
En resumen, los efectos cardíacos del ejercicio incluyen una protección contra la lesión por I/R como resultado del aumento en la actividad antioxidante, además de la mejoría de las funciones sistólica y diastólica del VI en la insuficiencia cardíaca crónica. Los efectos vasculares se basan en la vasodilatación de las arterias de resistencia inducida por el endotelio, un mayor control miogénico y un aumento en la vasodilatación de las pequeñas arterias. La regeneración vascular por movilización de CPE es estimulada por el ejercicio. Recientemente, una mejoría en la vasodilatación endotelial también ha sido confirmada en las arterias pulmonares.
La comprensión de los mecanismos moleculares involucrados en el ejercicio es esencial para optimizar las intervenciones terapéuticas que incluyen al ejercicio físico por su probada eficacia clínica y para identificar nuevos objetivos farmacológicos. Aunque todavía se desconocen los mecanismos moleculares respecto de ciertas áreas, como es el caso del sistema venoso, indudablemente los beneficios derivados del ejercicio físico deben alentar su uso en la práctica clínica.
♦ Artículo redactado por SIIC –Sociedad Iberoamericana de Información Científica