Resumen y comentarios: Dra. Margarita Morales, Directora del Postgrado en Medicina del Ejercicio y Salud, Unidad de Hipertensión Arterial, Servicio de Clínica Médica e Instituto Universitario Hospital Italiano de Buenos Aires.
Transición muscular desde la oxidación de la glucosa a la oxidación de la grasa.
El músculo esquelético se adapta a dos condiciones fisiológicamente opuestas:
a) Reducción de la energía consumida durante ele ayuno
b) Incremento de la energía liberada durante el ejercicio, en base a una mayor oxidación de las grasas.
La transición hacia una alta oxidación de las grasas suprime la utilización de la glucosa durante el ayuno y retrasa el consumo del glucógeno muscular durante el ejercicio.
Hace aproximadamente 50 años Andres, Caler y Zierler reportaron que aun en individuos voluntarios delgados luego de una noche de ayuno el músculo esquelético recurría fundamentalmente al metabolismo de las grasas para obtener energía.
Más recientemente se ha propuesto que la incapacidad para incrementar la oxidación de las grasas esta relacionada con la insulina-resistencia del músculo esquelético y quizá con la patogénesis de la obesidad.
Ukropova y col, utilizando cultivo de miocitos obtenidos por biopsia del músculo vasto lateral en humanos, encontraron que la capacidad del músculo para oxidar grasas fue mayor en individuos con incremento de la sensibilidad a la insulina, delgados y con buena capacidad aeróbica.
Los ácidos grasos inducen insulino-resistencia
El músculo esquelético juega un rol fundamental en la determinación de la sensibilidad a la insulina , ya que en este tejido es donde se produce la mayor utilización de la glucosa en respuesta al estimulo de la insulina. La alteración de la utilización de glucosa en los músculos determina la severidad de la resistencia sistémica a la insulina en enfermedades metabólicas tales como la Diabetes tipo 2 y la obesidad.
Para evaluar si la incapacidad de músculo de incrementar la oxidación de los ácidos grasos se relaciona a la patogénesis de la insulina resistencia, se debería primero aclarar la observación aparentemente contradictoria de que la elevación de los ácidos grasos del plasma pueden inducir insulina resistencia y a la vez incrementar la oxidación grasa.
Mantener de manera experimental los niveles plasmáticos de los ácidos grasos del ayuno, es suficiente para disminuir el consumo de glucosa inducido por la insulina en el músculo esquelético, alterar la supresión de la oxidación lipidica que provoca la insulina y retrasar la estimulación de la oxidación intramuscular de glucosa.
Estas condiciones experimentales que producen insulina resistencia por incremento de los niveles de ácidos grasos del plasma coinciden con los hallazgos reportados en diabetes tipo 2 y obesidad.
Estos datos respaldan la idea de que la insulina resistencia del músculo esquelético puede también manifestar una reducción de la eficiencia en la oxidación de las grasas en condiciones de ayuno en las cuales se produce un incremento de los ácidos grasos del plasma como ocurre en la obesidad y en Diabetes tipo 2.
La oxidación grasa en el músculo como un componente de la insulino sensibilidad
Los efectos del ejercicio aeróbico sobre la fisiología y la capacidad muscular para oxidar grasas muestra que la sensibilidad a la insulina del músculo esquelético se relaciona con una mayor capacidad de oxidación grasa en el metabolismo post-absortivo, aunque también manifiesta un agudo incremento de la oxidación de la glucosa en condiciones de estimulación insulinica.
Como respuesta al entrenamiento aeróbico se produce concomitantemente un incremento de la capacidad de oxidación de las grasas durante el ejercicio y un mayor consumo y metabolismo de glucosa inducida por insulina.
Por varios métodos se ha demostrado una asociación entre insulino resistencia y un incremento en el contenido de lipidos dentro de la fibra muscular, paradójicamente en atletas de resistencia (endurance), delgados insulino sensibles también se puede observar un mayor deposito de lipidos intra-miofibrilares. Probablemente en los atletas de resistencia dichos depósitos de triglicéridos intramusculares constituyan un reservorio para las altas tasas de oxidación, y sufran un a depleción aguda inducida por el ejercicio y una nueva repleción postprandial.
Surge la siguiente pregunta: ¿Existe diferencia entre sedentarios y obesos en relación al enlentecimiento del recambio de triglicéridos y la relativa menor capacidad de oxidación de ácidos grasos?
Midiendo el Cociente Respiratorio (* ) en el lecho tisular de las piernas de voluntarios metabolicamente sanos en condiciones de ayuno se observo una elevada oxidación de ácidos grasos ( cociente respiratorio bajo ) ; en estos individuos la infusión de insulina suprimió la preferencia por la oxidación de los ácidos grasos y produjo la transición hacia un predominio de oxidación de glucosa ( cociente respiratorio elevado ).El músculo esquelético sano se caracteriza por su capacidad de cambiar fácilmente entre la oxidación de ácidos grasos o de glucosa en respuesta a señales homeostáticas, (a esto se denomina Flexibilidad metabólica)
En los pacientes obesos o con Diabetes tipo 2 se observo que durante el ayuno el cociente respiratorio permaneció elevado ( menor oxidación de ácidos grasos ) y durante la infusión de insulina se manifestó una menor estimulación de la oxidación de la glucosa.. El músculo esquelético de estos pacientes presenta una menor flexibilidad metabólica, respondiendo de manera ineficiente tanto al estimulo del ayuno como al estimulo de la insulina.
Previamente Zurco y col. habían encontrado que la menor oxidación de ácidos grasos durante el ayuno predecía una posterior ganancia de peso.
Mediante un programa de moderada pérdida de peso y un incremento de la capacidad aeróbica se logro restaurar la flexibilidad metabólica en pacientes de ambos sexos con sobrepeso y obesos insulino resistentes. Sin embrago un programa de perdida de peso sin entrenamiento aeróbico no logro incrementar la oxidación de las grasas. Lo que subraya la importancia de la actividad física en la optimización de la capacidad oxidativa del músculo esquelético.
Susceptibilidad a la inhibición de la oxidación de los ácidos grasos.
La flexibilidad metabólica tiene dos facetas
a) La supresión de la oxidación de las grasas y el estimulo de la oxidación de la glucosa mediada por la insulina
b) La estimulación de la oxidación de las grasas producida por el ayuno.
En el estudio de Ukropcova y col. Unos de los hallazgos de mayor interés fue el efecto diverso de la hiperglucemia ( a través de la estimulación insulinica ) sobre la supresión de la oxidación de los lípidos en cultivo de miocitos extraídos del cuadriceps de varones sanos. Los miocitos provenientes de personas delgadas, con buena capacidad aeróbica e insulina sensibles fueron resistentes a dicha supresión.
Posibles mecanismos involucrados en la flexibilidad metabólica
¿Cuales son las características celulares de los miocitos que determinan la flexibilidad metabólica?.
Si bien son necesarias futuras investigaciones para dar una respuesta clara a esta pregunta, se piensa que las mitocondrias pueden jugar un papel fundamental.
La relativa actividad de la piruvato dehidrogenasa ( metabolismo de la glucosa)y la carnitina palmitol tranferasa ( metabolismo de las grasas )en la membrana externa de la mitocondria puede ser uno de los mecanismos involucrados.
Quizá este tipo de competición también se produzca en la matriz de la mitocondria en la interacción entre la Beta oxidación y el ciclo de los ácidos tricarboxilicos, y la liberación de NADH y FADH hacia distintos lugares en la cadena de transporte de electrones.
Apéndice
* Cociente respiratorio o relación de intercambio respiratorio VCO2 / VO2 (dióxido de carbono producido dividido el Oxigeno consumido). Permite saber qué proporción de substrato ( Hidratos de Carbono o grasas) se esta oxidando durante el metabolismo de reposo y ejercicio.
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Curso Universitario de Posgrado en Medicina del Ejercicio y Salud
Comienza el 12 de abril de 2007. El curso se desarrollará en forma quincenal los días jueves de 13.30 a 18.30 hs.Organizado por el Servicio de Clínica Médica y el Instituto Universitario del Hospital Italiano.
Destinado a médicos de especialidades relacionadas:
Clínica Médica, Cardiología, Nefrología , Traumatología, Neurología, Pediatría, Geriatría, Endocrinología, Nutrición, Reumatología y oncología.
Dirigido además a: Licenciados en Nutrición, Lic. en Kinesiología, Lic. en Psicología, Lic. y Profesores en Educación Fisica, Lic. en Enfermería.
Modalidad:
El curso se desarrollara en forma quincenal los días jueves de 13.30 a 18.30 hs.
Es de alcance Nacional.
Comienza: 12 de abril de 2007
Finaliza: 13 de diciembre 2007
Organizan:
Unidad de Hipertensión Arterial - Servicio de Clínica Medica - Hospital Italiano de Buenos Aires.
Instituto Universitario Escuela de Medicina Hospital Italiano de Buenos Aires.
Auspician:
· Sociedad Argentina de Medicina (SAM)
· Sociedad Argentina de Cardiología
· Fundación Cardiológica Argentina
· Sociedad Argentina de Hipertensión Arterial
· Federación Argentina de Cardiología
Directores: Dra.Margarita Morales Dra. Alicia Dorin
Coordinadora: Prof. Marisa de la Fuente
Jefe de Servicio: Dr. Gabriel Waisman
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