FISIOLOGÍA HUMANA Mitocondrias y ejercicio físico

 

por Lic. Ortiz, Jonathan Nahuel 17 mayo, 2020

En el siguiente artículo, analizamos la relación entre mitocondrias y ejercicio físico. Cómo influye la actividad física sobre la cantidad y calidad de mitocondrias, exponiendo como principal variable de importancia la función mitocondrial en la salud.

En el siguiente artículo, analizamos mitocondrias y ejercicio físico. Cómo influye la actividad física sobre la cantidad y calidad de mitocondrias, exponiendo como principal variable de importancia la función mitocondrial en la salud.

Las mitocondrias son orgánulos celulares encargados de suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular (respiración celular). ​

Actúan como centrales energéticas de la célula y sintetizan ATP a expensas de los sustratos metabólicos (glucosa, ácidos grasos y aminoácidos) que llegan a dicha organela. Por ello, veremos fácilmente la relación entre mitocondrias y ejercicio. Ante la actividad física, la demanda energética aumenta, lo cual influye enormemente en la actividad mitocondrial.

¿Qué son las mitocondrias?

Antes de analizar la relación entre mitocondrias y ejercicio, es preciso definir las mismas. Las mitocondrias son orgánulos citoplasmáticos que se alojan dentro de las células de todo nuestro cuerpo, por lo tanto, lógicamente las vamos a encontrar en los tipos de fibras musculares con una gran presencia.

Estas operan como centrales energéticas, en donde su función principal es la de obtener energía a través de la oxidación o utilización de moléculas que ingresan a sus crestas.

Este producto final desarrollado dentro de las mitocondrias  permitirá que nuestro cuerpo se mueva, ya que, posee la energía para hacerlo.

Esta energía se denomina adenosíntrifosfato (ATP),  siendo un compuesto fundamental que permite que se obtenga el combustible químico necesario a nivel celular, para garantizar los diversos procesos fisiológicos para la vida, como por ejemplo, la respiración celular.

Este proceso de síntesis energética se lleva a cabo en el interior de la célula (citoplasma), aprovechando como principales combustibles los ácidos grasos, el piruvato y el lactato (productos de la glucólisis) y algunos aminoácidos, donde estas moléculas ingresan a las mitocondrias a través de las membranas por diferentes transportes dependiendo de su composición e identidad para ser oxidadas (1).

Figura 1. Estructura de la mitocondria.

Su estructura o citoesqueleto se caracteriza por ser alargado, aunque sumamente variable dependiendo de que tejido se trate.

Si hablamos de la relación entre mitocondrias y ejercicio, tenemos que saber que el número y cantidad de mitocondrias varia muchísimo acorde a las necesidades energéticas que tenga el tipo de célula en cuestión.

Por ejemplo, las fibras lentas tipo I suelen tener un mayor número de mitocondrias, ya que, trabajan principalmente con aporte de oxígeno, mientras que las fibras tipo II, poseen menor cantidad de mitocondrias por su disposición energética y tipo de trabajo en donde la cantidad de oxigeno es menor (2).

Mitocondrias y ejercicio: función principal de las mitocondrias

Básicamente la función más importante de las mitocondrias es la de producción de energía, principamente ATP, por lo tanto vemos claramente la relación entre mitocondrias y ejercicio físico.

Como se mencionó anteriormente es el combustible para que se lleven a cabo la mayor parte de los procesos celulares, por ejemplo, sin ATP nuestros músculos no podrían contraerse y tampoco se podría producir la contracción muscular, ya que, en el final del recorrido, gracias al ATP, obtenemos la energía mecánica.

Estas organelas entonces, oxidan diferentes productos para generar energía la cual el organismo utiliza para múltiples fines que permitan sostener la homeostasis celular. Entre estos productos metabólicos que llegan a las crestas mitocondriales, los ácidos grasos son los principales responsables en garantizar la beta-oxidación (3).

Entre otras funciones de importancia, también se ha asociado a las mitocondrias como un potencial almacén de calcio y un factor fundamental asociado a la calidad de vida, ya que, los genes mitocondriales, el número de mitocondrias y su participación tendría una relación muy estrecha con la apoptosis, el cáncer, el envejecimiento y otras problemáticas metabólicas.

Aspectos que dan a pensar, que una correcta función mitocondrial y su desarrollo (biogénesis mitocondrial) serían factores importantes a tener en cuenta de cara a mejoras en la salud, y donde el único que puede estimular positivamente estos procesos es el ejercicio físico (4)

Rol de las mitocondrias en la homeostasis del calcio

Por parte del calcio, se sabe que es un catión muy importante en los organismos al funcionar como segundo mensajero en diversas cascadas de señalización y mediar muchas funciones dentro de las células.

Por ejemplo, el Ca2 participa en el crecimiento celular, lo que en definitiva se traduce en un aumento del número de mitocondrias, se involucra en la comunicación entre distintas células y tiene un papel importante durante la muerte celular, ya sea por apoptosis o necrosis.

Múltiples estudios han encontrado en los últimos años que la mitocondria juega un papel fundamental en la homeostasis del calcio.

La absorción de este ión trae consecuencias fisiológicas de alta importancia para las células de todo el organismo, además de que evita que se enciendan cascadas de señalización en determinado momento al reducir la concentración de calcio en el citoplasma (5).

Por otro lado, se sabe que el calcio libre en la matriz mitocondrial aumenta la tasa de síntesis de ATP al modular la actividad de diversas enzimas que tienen como sustrato productos del ciclo de Krebs, lo cual, nos permite no solo aumentar la función mitocondrial, sino el volumen de energía que se va a proveer a todo el cuerpo.

También hay que tener que la vitamina D tiene un papel de gran importancia a la hora de que este calcio se absorba.

 

Figura 2. Función de las mitocondrias y ejercicio.

Producción de energía en las mitocondrias

Las mitocondrias son fundamentales en la respiración celular y obtención de energía (ATP) para llevar a cabo la mayoría de los procesos celulares y fisiológicos, por ejemplo, sin ATP no podríamos realizar la contracción muscular.

La energía se produce mediante una serie de reacciones químicas acopladas de una cadena de transporte de electrones al oxígeno, transformando en ATP la energía que se va generando en dichas organelas.

Estas reacciones químicas  que permiten la producción de energía, se producen gracias a la acción conjunta de una serie de proteínas y otras sustancias transportadoras de electrones que están situadas en la membrana interna de la mitocondria y que constituyen el sistema de fosforilación oxidativa.

 

Figura 3. Producción de energía por la mitocondria.

La salud mitocondrial es un mediador importante de la función celular en una variedad de tejidos, esta organela contribuye a la vitalidad de todo el cuerpo en la salud y la enfermedad, siendo un factor indispensable y que inclinaría la balanza hacia una mejor calidad de vida en general.

Las mitocondrias y su correcto funcionamiento son cruciales para la vida, ya que, no solo son fundamentales en la oxidación de sustratos energéticos en presencia de oxigeno para generar ATP, sino que, además tienen un papel importante en el equilibrio del calcio y las reacciones redox, las cuales son procesos que llevan a la modificación del estado de oxidación de los compuestos (6).

Salud mitocondrial y envejecimineto

Como toda estructura celular, las mitocondrias también están expuestas a daños con el correr del tiempo y la falta de movimiento, siendo el gen mitocondrial muy susceptible a problemas causados por el estrés metabólico, el envejecimiento biológico y el sedentarismo.

Esto hace que cada mitocondria sea algo imprescindible, además del hecho de crear nuevas organelas, mantener o restaurar las que están sanas y desechar las que fueron o han sido dañadas por este estrés metabólico.

Figura 3. Factores que influyen en la salud mitocondrial.

El desarrollo de la vida útil de las mitocondrias comienza desde la biogénesis mitocondrial hasta la eliminación de las mitocondrias dañadas, lo cual se determina en última instancia por el volumen funcional total mitocondrial.

Pese a esto, hay que tener en cuenta que uno de los aspectos más importantes es la calidad y el funcionamiento de estas mitocondrias en el tejido muscular, ya que, estas son determinantes en la homeostasis fisiológica, metabólica y  por ende tambien, en el desarrollo físico en general, sea el tipo de entrenamiento que sea.

El aumento de mitocondrias envejecidas a la par de un estilo de vida sedentarios o falto de actividad física, puede perjudicar al funcionamiento del músculo esquelético, tanto desde su rol metabólico como endocrino.

Por otro lado, una alimentación rica en grasas saturadas, multiprocesados, tabaco y alcohol, tambien va a terminar afectando a este entorno en donde se desenvuelven las mitocondrias a nivel del tejido muscular.

Muchos estudios que analizaban la relación entre mitocondrias y ejercicio, han demostrado que el empobrecimiento de la función mitocondrial se ha asociado a factores como hiperglucemia y síndrome metabólico, posiblemente como resultado de un entorno catabolismo de muchos precursores de especies reactivas de oxigeno y por la acumulación de agentes provenientes del metabolismo de las grasas.

Es por esto, que es fundamental para cualquier tejido u órgano, principalmente para el músculo esquelético, lograr mediante un proceso selectivo eliminar los desechos y mitocondrias dañadas a la vez que se restaura la función y biogénesis mitocondrial.

Músculo esquelético y su influencia en la calidad mitocondrial

Se sabe que las primeras adaptaciones fisiológicas a nivel del músculo esquelético son relacionadas con la capilarización, flujo sanguíneo y la transformación de fibras musculares tipo a fibras con un potencial más oxidativo.

Es decir, fibras que de alguna forma aumentan su contenido mitocondrial y funcionamiento con respecto a la presencia de oxígeno, algo muy interesante, si se tiene en cuenta que el aumento de la biogénesis mitocondrial se relaciona con una mejor salud en términos generales.

Por otro lado, la notable plasticidad de las mitocondrias les permite ajustar su volumen, estructura y capacidad en las fibras musculares en condiciones de ejercicio, lo cual es útil y determinante en la mejora de la salud metabólica en individuos con diversas enfermedades o edades avanzadas.

Factor de gran importancia y altamente relacionado con un volumen y función mitocondrial muy bajos, en donde estos procesos se ven reducidos y limitados en ciertos aspectos. Es así, que el ejercicio físico produce nuevas adaptaciones a nivel mitocondrial y esto ayuda a mejorar el rendimiento físico y la salud.

A la hora de analizar la relación entre mitocondrias y ejercicio, podemos resaltar que el ejercicio físico a lo largo del tiempo provoca una remodelación de la red mitocondrial a través de la fusión, biogénesis y la eliminación de mitocondrias dañadas a través de la mitofagia, que es la  forma especializada de autofagia por la cual se degradan y reciclan selectivamente las mitocondrias.

Por último y relacionado con el tejido adiposo y la composición corporal, recientemente se ha puesto mucho énfasis en el papel de la biogénesis mitocondrial en el tejido adiposo, se ha observado que sujetos con sobrepeso u obesidad y resistencia a la insulina, han reducido el contenido y la función mitocondrial producto de su condición.

Pese a esto, diferentes tratamientos como el ejercicio físico que aumentaron la biogénesis mitocondrial, tuvieron efectos positivos en la mejoría de la resistencia a la insulina y la obesidad (7).

Conclusión sobre mitocondrias y ejercicio físico

En este artículo hemos tratado la relación entre mitocondrias y ejercicio físico. Hemos podido ver que el ejercicio físico entonces es una medida fundamental a tomar para mejorar la salud desde todos sus aspectos, no sólo para garantizar el correcto funcionamiento mitocondrial, sino para aumentar la biogénesis y la remoción de mitocondrias envejecidas o dañadas por otras nuevas.

Una mayor cantidad y calidad de mitocondrias va a mejorar la función del músculo esquelético y esto se traducirá en dos cosas, una mejor relación con nuestro cuerpo en el rendimiento físico y una mejor calidad de vida y salud metabólica.

Las mitocondrias son organelas especializadas que cumplen con un rol muy importante en la salud, donde al parecer el ejercicio fisco es la mejor forma de estimular y mantener en óptimas condiciones su número y función específica.

Podemos ver una relación directa entre las mitocondrias y el ejercicio físico; ya que las mitocondrias son fundamentales en la respiración celular y obtención de energía (ATP) para llevar a cabo la mayoría de los procesos celulares y fisiológicos, por ejemplo, sin ATP no podríamos realizar la contracción muscular.