Efectos del ejercicio sobre la microbiota
La microbiota del atleta es diferente a la de otras personas, no hay duda. El ejercicio se asocia con efectos tanto benéficos (incremento en la diversidad) como perjudiciales (expansión de patógenos oportunistas) para la microbiota intestinal y en otros sitios corporales, de la mano con las adaptaciones fisiológicas y metabólicas que experimenta el cuerpo del atleta, que dependen del estado fisiológico y el fenotipo individual, lo que trae como consecuencia que la composición y funciones de la microbiota sean marcadamente diferentes a las de la microbiota en una persona sana y sedentaria, sin dejar de considerar que existe variación interindividual en la microbiota de la persona que realiza uno o más deportes, gracias a los aspectos propios de la persona, comentados en las secciones previas, las demandas físicas y psicológicas de las disciplinas practicadas y los niveles de entrenamiento y competencia. Estos elementos “confundidores” hacen dificil establecer una firma microbiana óptima para los atletas, no solamente en el tracto gastrointestinal sino en todo el cuerpo, aunque ya se ha logrado identificar algunas asociaciones y correlaciones sobre el efecto del ejercicio en algunos importantes taxones que conforman la microbiota humana. La enorme mayoría de los estudios en personas físicamente activas, deportistas y atletas de élite, tiene una muestra pequeña, diseño heterogéneo y se ha centrado en la microbiota colónica, en periodos menores a 6 meses, lo que deja un vacío en el conocimiento sobre los efectos a largo plazo y, más grave aun, poca confianza en los resultados, difícilmente reproducibles; hay mucho trabajo por hacer.
En principio, la microbiota de quien practica deporte es más diversa (hay más especies microbianas) e incluye un mayor número de taxones productores de ácidos grasos de cadena corta, en una conformación que se asocia con la salud, e incluso se han identificado taxones bacterianos que tienen la maquinaria metabólica para aprovechar algunos sustratos energéticos y otorgar una ventaja en quienes tienen un número importante de los mismos, como se ha reportado con Veillonella atypica. Además, el atleta tiene una microbiota más rica que las personas con anorexia u obesidad.
La microbiota del atleta depende esencialmente de su patrón de alimentación y del tipo de deporte que realiza; por ejemplo, en quienes practican halterofilia, con una alimentación alta en proteínas y lípidos pero baja en carbohidratos y fibra dietética, la microbiota se aleja de la asociada con la salud, con un incremento en la abundancia de Faecalibacterium, Sutterella, Clostridium, Haemophilus y Eisenbergiella, mientras que en deportistas de marcha atlética, con un patrón de alimentación bajo en carbohidratos y alto en lípidos hay mayor abundancia de Bacteroides y Dorea, y una menor de Faecalibacterium. Sin embargo, la carga y el tipo de entrenamiento pueden marcar la diferencia en la composición microbiana, aun cuando el patrón de alimentación sea similar en un grupo de personas que realizan el mismo deporte. Estos cambios en la microbiota no se limitan al metabolismo energético, y pueden favorecer la biodisponibilidad de polifenoles así como el metabolismo de las sales biliares y los esteroides.
Resulta interesante, que entre atletas que practican un mismo deporte, aquellos con un índice de masa corporal por abajo de 25 Kg/m2 tienen una mayor proporción del género Akkermansia, usualmente benéfico, cuando se comparan con quienes tienen un índice por arriba de 28 Kg/m2. En ciclistas profesionales hay mayor abundancia de la arquea Methanobrevibacter smithii que en los amateur, y en aquellos que entrenan más de 11 horas a la semana se registra un incremento en el género Prevotella, lo que coincide con estudios en donde los taxones microbianos que incrementan su abundancia relativa en la microbiota colónica de los atletas son Veillonellaceae, Coriobacteriaceae, Bacteroidetes, Prevotella, Methanobrevibacter y Akkermansia.
Se conoce poco sobre los mecanismos mediante los cuales el ejercicio altera la microbiota. Dado que el ejercicio representa un desafío muy importante para la homeostasis corporal, se registran perturbaciones a nivel de células, tejidos y órganos, en respuesta a la actividad metabólica de los músculos esqueléticos en contracción, con incremento en la demanda de energía y oxígeno. Los procesos adaptativos, gracias a los cientos de miocinas secretadas por el músculo activo, son precisamente los que derivan en los beneficios del ejercicio y muy posiblemente en las alteraciones en la microbiota, ligadas a los ejes funcionales en que ésta participa, respondiendo a los cambios, derivados del ejercicio, en el microambiente en que habitan, incluyendo la inmunidad, el estado redox y la inflamación, aspectos críticos para la supervivencia microbiana; la edad y el ser un atleta de élite o no, se asocia claramente con los taxones dominantes en la microbiota colónica.
En general, se considera que el ejercicio es un promotor de la diversidad en la microbiota. Los estudios en modelos animales han mostrado que el ejercicio promueve el enriquecimiento del filo Bacteroidetes y la disminución del filo Firmicutes, siendo más efectivo en los jóvenes que en los adultos para aumentar la masa magra y la función cerebral, gracias a los cambios en el metabolismo microbiano. Estudios recientes confirman que el metaboloma del atleta depende de la modalidad practicada, y reportan cambios significativos en la biosíntesis de múltiples metabolitos luego de una carrera de medio maratón, tanto por el atleta (componentes de ácidos nucleicos, ácidos orgánicos, esteroides y aminoácidos) como por su microbiota colónica, que indudablemente se adapta al metaboloma humano modificado luego de las sesiones de ejercicio. Un estudio comparativo en atletas y personas no deportistas encontró que de las 34 categorías metabólicas microbianas valoradas, la microbiota de los atletas muestra mayor actividad en 29 categorías, incluyendo la biosíntesis de carbohidratos y cofactores enzimáticos, la biosíntesis de componentes celulares y el metabolismo energético, mientras que en las personas no deportistas con un índice de masa corporal de 26.5 Kg/m2 o mayor, la microbiota colónica es más activa en la biosíntesis de vitaminas, lípidos y aminoácidos, y en las personas no deportistas con índice masa corporal bajo hay mayor actividad microbiana dedicada a la síntesis de ácidos grasos y la degradación de aminoácidos y metabolitos secundarios que en los otros grupos, lo que se refleja en el metaboloma (medido en muestras fecales), confirmando que la microbiota del atleta sintetiza mayores cantidades de todos los ácidos grasos de cadena corta y menores cantidades de metabolitos secundarios perjudiciales a la salud humana. En los casos en que existen factores que predisponen al golpe de calor por ejercicio, conforme a la disciplina deportiva practicada, las alteraciones en el atleta y su microbiota que llevan a la hiperpermeabilidad intestinal, pueden derivar en la endotoxemia, cuando los lipopolisacáridos, peptidoglicanos y ADN microbianos cruzan la barrera intestinal y detonan una respuesta inmunitaria y el desequilibrio hídrico, por lo que se ha sugerido que la microbiota en disbiosis debe ser considerada como un factor que contribuye a esta condición. En contraste, estudios en animales sugieren que la exposición al frío altera la microbiota, pero el ejercicio, también en el frío, tiene el potencial para recuperar la eubiosis.
A pesar de la variabilidad interindividual e intraindividual en la microbiota de los deportistas, se considera que los taxones bacterianos que responden comúnmente al ejercicio incluyen al filo Proteobacteria (disminuye), la familia Rikenellaceae (disminuye), y los géneros Lactobacillus y similares (aumentan), Bifidobacterium (aumenta), Akkermansia (aumenta), Turicibacter (disminuye), Streptococcus (variable) y Clostridium (variable), contribuyendo a los efectos observados en las comunidades microbianas y el anfitrión humano, dependiendo del patrón de alimentación.
Es factible que parte de los efectos observados en la microbiota colónica, con la realización del ejercicio y el incremento en el número y función de las mitocondrias en el músculo esquelético, deriven de la interacción entre dichos organelos y la microbiota, pues varios reportes respaldan un papel regulador de las mitocondrias en las funciones intestinales, incluyendo la función barrera en el epitelio, el equilibrio redox, la detección de microorganismos infecciosos o del daño celular y la respuesta inmunitaria en la mucosa, lo que contribuye a mantener la doble capa de mucosidad y un ambiente apto para la microbiota.
La microbiota dérmica en los atletas también está sujeta a los rigores del ejercicio, respondiendo a las condiciones ambientales y al contacto con superficies o con otros atletas. Se ha demostrado que en los deportes de contacto son usuales las enfermedades inflamatorias de origen bacteriano o fúngico, la dermatitis atópica, la psoriasis, etc. que tienen el potencial de transmitirse durante los entrenamientos o las competencias; por ejemplo, en la piel de quienes practican la lucha grecorromana es factible encontrar algunos bacilos (Bacillus cereus, B. flexus, B. pumilus) y otras bacterias hemolíticas, algo inusual en otros deportes, lo que resalta la importancia de los antisépticos efectivos para la higiene personal.
El eje microbiota-intestino-cerebro y la salud mental del deportista
La actividad deportiva, realizada a nivel profesional, implica que el cuerpo del atleta está sujeto a varios agentes estresores, incluyendo el estrés psicológico, la interrupción circadiana, la privación del sueño, los ambientes extremos, los patógenos ambientales, los tóxicos y contaminantes, el ruido, la actividad física propia de la disciplina y las variaciones en la alimentación; se han presentado ya los efectos de algunos de estos estresores sobre la microbiota, por lo que esta sección está centrada en los efectos del estrés psicológico en el deportista y su microbiota.
Los atletas, en particular los de élite, están sujetos a los rigores del estrés psicológico y físico que su disciplina deportiva les presenta; el estrés puede ser definido como una condición dinámica y compleja en la cual la homeostasis del organismo es alterada o es amenazada, exponiendo al deportista a factores que sobrepasan un umbral homeostático, resultando en una respuesta al estrés, de naturaleza física, psicológica o inmunitaria. La coordinación de esta respuesta de defensa está gobernada por una ruta que une al hipotálamo, la glándula pituitaria y las glándulas adrenales, en el denominado eje hipotalámico-pituitaria-adrenal, que resulta en la liberación de compuestos químicos que alteran el comportamiento, incluyendo los glucocorticoides, los mineralocorticoides y las catecolaminas. Esto es muy importante, tanto para el atleta como para el profesional de la salud o de las ciencias del deporte, porque la exposición crónica al estrés y la producción subsecuente de glucocorticoides resultan en varios efectos adversos como son las infecciones, la osteoporosis, la diabetes, la hipertensión, la dislipidemia, la neurodegeneración y el síndrome del intestino irritable, por citar algunas condiciones, lo que refleja los cambios en las funciones de múltiples células y tejidos, las alteraciones de los procesos metabólicos, el comportamiento, el estado afectivo y la función cognitiva, particularmente en los atletas susceptibles.
Los estudios de los últimos años han proporcionado evidencia de que la población microbiana en el intestino de una persona sana tiene una influencia significativa en el eje intestino-cerebro, jugando un papel importante en las funciones de las células epiteliales, la motilidad gastrointestinal, la sensibilidad visceral, y lo que resulta especialmente interesante, en la percepción y el comportamiento. La comunicación de la microbiota se realiza no solamente con el sistema nervioso entérico, sino también con el sistema nervioso central, vía rutas neurales, neuroendócrinas, neuroinmunes y humorales. La activación del nervio vago, la producción de antígenos microbianos que reclutan y activan linfocitos B, la producción de metabolitos microbianos como los ácidos grasos de cadena corta, y la señalización enteroendócrina desde las células epiteliales del intestino, como las células I que liberan colecistoquinina y las células L que liberan el péptido tipo glucagón, el péptido YY y otros, son algunos de los mecanismos en el denominado eje microbiota-intestino-cerebro, mediante el cual se controlan diversos procesos fisiológicos centrales, como son la neurotransmisión, la neurogénesis, la neuroinflamación y la señalización neuroendócrina que están implicadas en las respuestas asociadas al estrés. La microbiota está involucrada en el funcionamiento cerebral normal, así que los cambios en la diversidad y abundancia de ciertos taxones microbianos influyen en la fisiopatología de los desórdenes neurológicos, incluyendo la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Parkinson, la esclerosis múltiple o el espectro autista, mediante procesos como la hiperpermeabilidad intestinal, la inflamación, el deterioro en la plasticidad sináptica y las alteraciones en neurotransmisores, receptores y metabolitos; se distinguen algunos taxones que biosintetizan serotonina o sus precursores (Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis, Lactiplantibacillus plantarum subsp. plantarum, Streptococcus thermophilus, Bifidobacterium infantis 35624), dopamina (Bacillus sp. JPJ, Enterococcus faecium, Bifidobacterium longum 1714), GABA (Streptomyces spp., Streptococcus salivarius, Bifidobacterium dentium, Levilactobacillus brevis, Bifidobacterium infantis, Bifidobacterium adolescentis), glutamato (Lactococcus lactis, Lactiplantibacillus plantarum subsp. plantarum, Lacticaseibacillus paracasei subsp. paracasei) y acetilcolina (Lactiplantibacillus plantarum subsp. plantarum, Lacticaseibacillus rhamnosus GG). Con la demostración de que la neurogénesis del hipocampo es regulada por la microbiota y de que esta es responsable de controlar la maduración y control de la microglía en el sistema nervioso central, la microbiota es, hoy en día, vista como una diana en la neurociencia y la psiquiatría, dando lugar incluso a la creación del término ‘psicobiótico’, un organismo vivo, que cuando se ingiere en cantidades adecuadas, produce un beneficio a la salud en los pacientes que sufren de una enfermedad psiquiátrica.
Indudablemente, el estrés psicológico o fisiológico promueve la disbiosis en la microbiota colónica y en otros sitios corporales. La disbiosis producida por la exposición crónica al estrés deriva usualmente en alteraciones de la permeabilidad gastrointestinal, la inflamación, la sintomatología asociada y las alteraciones en las evaluaciones psicológicas, luego de los eventos de entrenamiento o competencia, y son usuales registros de cambios en la abundancia relativa de más del 50% de los géneros valorados dentro de la microbiota colónica, caracterizados por un enriquecimiento de los taxones menos dominantes a expensas de los más dominantes antes del entrenamiento, con varias asociaciones entre la disbiosis, los cambios en cientos de metabolitos tanto de la microbiota como del anfitrión, la termorregulación, la permeabilidad intestinal y la inflamación, de manera dependiente de las condiciones ambientales y del nivel de esfuerzo físico y mental.
La recuperación y el mantenimiento de la eubiosis, particularmente de los taxones que influyen en el eje intestino-cerebro, es indispensable para favorecer la salud mental del atleta. Algunos probióticos han mostrado efectividad en la regulación de la ansiedad y la depresión asociadas al estrés agudo o crónico, y en el caso de los deportistas, los entrenamientos y las competencias, entre los que se encuentran Lactobacillus gasseri CP2305, Bifidobacterium longum 35624, Bifidobacterium longum 1714, la combinación de Bifidobacterium bifidum W23, Bifidobacterium lactis W52, Lactobacillus acidophilus W37, Levilactobacillus brevis W63, Lacticaseibacillus casei W56, Ligilactobacillus salivarius W24 y Lactococcus lactis W19 y W58, la combinación de Lactobacillus helveticus R0052 y Bifidobacterium longum R0175, la combinación de Lactobacillus helveticus R0052, Bifidobacterium longum R0175 y Lacticaseibacillus rhamnosus R0011, la combinación de Lactobacillus acidophilus, Lacticaseibacillus casei y Bifidobacterium bifidum, Lacticaseibacillus paracasei subsp. paracasei MCC1849, la combinación de Lactobacillus acidophilus LA-5, Bifidobacterium animalis subsp. lactis, BB-12, Lacticaseibacillus paracasei subsp. paracasei, L. CASEI 431 y Bacillus coagulans BC513, así como Lactiplantibacillus plantarum subsp. plantarum P-8.
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