Papel de la autofagia en la respuesta adaptativa a los entrenamientos de fuerza y de resistencia en el encéfalo

Resumen

El estilo de vida en las poblaciones occidentales se caracteriza por la dieta hipercalórica y la inactividad física, lo cual está asociado a enfermedades no transmisibles. Sin embargo, tanto la dieta como la actividad física son factores modificables que, pautados de forma correcta, pueden disminuir o retrasar la aparición de enfermedades, como las patologías neurodegenerativas. En cuanto a la actividad física, descifrar los mecanismos moleculares que subyacen al ejercicio tiene un gran potencial preventivo y clínico. Las adaptaciones fisiológicas derivadas del entrenamiento favorecen, entre otros procesos, el mantenimiento de la homeostasis de todo el organismo, siendo la autofagia uno de sus principales mecanismos. Por ello, la inducción de esta vía de degradación por el ejercicio podría ser clave en la prevención de estas enfermedades. Además, la práctica de actividad física es una estrategia de bajo coste que mejora la calidad de vida y que no tiene efectos secundarios. Aunque el ejercicio físico se sustenta sobre la actividad del aparato locomotor, sus efectos pueden observarse, por ejemplo, en el sistema nervioso. Así, el entrenamiento de resistencia favorece la neurogénesis y la formación de sinapsis, lo cual revierte en una mejora a nivel de la función encefálica, jugando un papel importante en la prevención de enfermedades neurodegenerativas. Por otro lado, este tipo de entrenamiento es capaz de inducir la autofagia en el encéfalo de modelos murinos, sugiriendo así la implicación de esta vía en los procesos de adaptación al ejercicio a nivel encefálico. Sin embargo, se sabe poco de los efectos de otros tipos de entrenamiento, como el de fuerza, sobre estos aspectos. Por ello, la hipótesis que se plantea en esta Tesis Doctoral es que tanto el ejercicio de fuerza como el de resistencia producen efectos beneficiosos sobre los mecanismos de adaptación al ejercicio en el encéfalo a diferentes niveles: funcional, afectando a la conducta; celular, afectando a la neurogénesis adulta; y molecular, afectando a los niveles de proteínas presinápticas. Y para que estas adaptaciones tengan lugar es necesaria la participación de la vía autofágica. Se utilizaron dos modelos murinos con déficit parcial y sistémico de autofagia (atg4d-/- y atg4b-/-) con el objetivo de determinar si la deficiencia parcial afecta a nivel conductual. Los resultados mostraron alteraciones relacionadas con la ansiedad en el modelo atg4d-/-, mientras que ambos modelos tenían afectada la memoria a corto plazo. A continuación, determinamos las capacidades físicas tanto de resistencia como de fuerza en el modelo atg4b-/- a los 2 meses de edad, observando que presentaban una capacidad de fuerza menor que los ratones salvajes (Wt), lo cual indica que la autofagia es necesaria para la cualidad de fuerza. Con el fin de evaluar el efecto de los entrenamientos de resistencia y de fuerza sobre este modelo deficiente en autofagia, se utilizaron ratones macho Wt (n=36) y atg4b-/- (n=36), divididos en tres grupos: control, fuerza y resistencia. Se aplicó un programa de entrenamiento físico de fuerza o de resistencia durante dos periodos: intervención a corto plazo, de 2 semanas, e intervención a largo plazo, de 14 semanas. Se analizó la conducta (en la intervención a corto plazo), la neurogénesis adulta en el hipocampo, los niveles de proteínas presinápticas (CSPα y α-sinucleína) y los niveles de proteínas autofágicas (LC3 y p62) en corteza cerebral, estriado, hipocampo y cerebelo. Las principales conclusiones indican que tanto el entrenamiento de fuerza como el de resistencia generan adaptaciones en el cerebro al inducir la neurogénesis adulta en el hipocampo y aumentar la autofagia en la corteza cerebral. Sin embargo, cuando existe una deficiencia en la ruta autofágica las adaptaciones al ejercicio de fuerza se ven comprometidas. Debido al descenso de esta vía a lo largo de la vida, estos resultados apoyan los beneficios del entrenamiento durante el envejecimiento.