Gonzalo Muñoz Agopian
Buenos Aires
Actividad física, salud y neuroplasticidad
Physical activity, Health and Neuroplasticity
*Dr. José Alberto Angemi (jangemi@gmail.com)
Resumen: Según la Organización Mundial de la Salud, la salud de un individuo depende en un 15% del medio ambiente, un 15% de la herencia, un 15% del servicio de salud y en un 55% del estilo de vida sedentario o activo y saludable. Esto pone en evidencia la importancia de incluir en todas las edades las experiencias de movimiento.
La Actividad Física es ampliamente recomendada por distintas y prestigiosas organizaciones (entre ellas la OMS y el Center for Disease Control and Prevention, CDC) para la prevención, tratamiento, control y rehabilitación en distintas entidades médicas, de allí la importancia del tema propuesto. Se relacionarán las acciones de la Actividad Física sobre el organismo desde un punto de vista psico- inmuno- neuro- endocrinológico, haciendo hincapié en sus efectos sobre la salud en general y la neuroplasticidad en particular.
Para dicho fin se realizaron búsquedas en distintas bases de datos: Medline, Google Académico, Medes, Lilacs, DOAJ, PsycINFO y Psiquiatría.com.
Sus indicaciones son múltiples tanto sea para la prevención y/o tratamiento de distintas entidades y como actividad necesaria e indispensable para la vida humana.
Palabras claves: Actividad física.Cognición.Motricidad. Neuroplasticidad. Neurotrofinas. Psicoinmunoneuroendocrinología.
Abstract: According to the World Health Organization, the health of an individual depends on 15% of the environment, 15% of the inheritance, 15% of the health service and 55% of the lifestyle sedentary or active and healthy. This highlights the importance of including movement experiences in all ages. Physical Activity is widely recommended by various prestigious organizations (including WHO and Centers for Disease Control and Prevention) for prevention, treatment, control and rehabilitation in different medical entities, so that the importance of the proposed topic. The actions of thePhysical Activity on the organism will be related from a psychoimmunoneuroendocrinological point of view, emphasizing its effects on health in general and neuroplasticity in particular.
For this purpose, searches were made in different databases: Medline, Google Academic, Medes, Lilacs, DOAJ, PsycINFO and Psiquiatría.com.
Its indications are multiple both for the prevention and / or treatment of different entities and as a necessary and indispensable activity for human life.
Keywords: Cognition. Motricity. Neuroplasticity.Neurotrophins. Physicalactivity. Psychoimmunoneuroendocrinology.
INTRODUCCIÓN: Según la OMS (1) la salud de un individuo depende en un 15% del medio ambiente, un 15% de la herencia, un 15% del servicio de salud y en un 55% del estilo de vida sedentario o activo y saludable. Esto pone en evidencia la importancia de incluir en todas las edades las experiencias de movimiento. Moverse (en forma activa o pasiva) aumenta la autoconciencia, la sensación de seguridad, la coordinación, nuevos aprendizajes y por lo tanto mayor autonomía, mejorando la relación con otros y el mundo que lo rodea. Durante el desarrollo, permite la adquisición de conductas más complejas y adaptadas.
La motricidad es también desarrollo de la creación, espontaneidad, intuición y organización del pensamiento y de la inteligencia. 2
La Actividad Física (AF) es ampliamente recomendada por distintas y prestigiosas organizaciones (entre ellas la OMS y el CDC) para la prevención, tratamiento, control y rehabilitación en distintas entidades médicas, de allí la importancia del tema propuesto. Se relacionarán las acciones de la AF sobre el organismo desde un punto de vista psicoinmunoneuroendocrinológico, haciendo hincapié en sus efectos sobre la salud en general y la neuroplasticidad en particular.
Para dicho fin se realizaron búsquedas en distintas bases de datos: Medline, Google Académico, Medes, Lilacs, DOAJ, PsycINFO Y Psiquiatría.com.
Definiendo conceptos:La neuroplasticidad es la capacidad que tiene el sistema nervioso para cambiar su morfología o funcionalidad a través del desarrollo 3. Esto se traduce en capacidad adaptativa frente a cambios ambientales. 4
La Actividad Física (AF) es todo movimiento corporal que se produce mediante la contracción del músculo esquelético y que aumenta sustancialmente el gasto de energía. 5
La Motor Imaginery (MI) o “movimiento imaginario” se define como la estimulación mental de movimientos voluntarios sin la ejecución actual. 6 (Jeannerod 1995)
Selección de estudios
La estimulación magnética transcraneal sobre corteza motora produce respuestas excitatorias de latencia corta por estimulación directa de neuronas corticoespinales. Aglioti et al7 realizaron un estudio aplicando esta técnica. Compararon la excitabilidad corticoespinal en 10 basquetbolistas de elite con 5 periodistas deportivos especializados, 5 directores técnicos de la disciplina y 10 controles no atletas, durante la observación de tiros al aro. En los tres primeros grupos se vio incrementada la excitabilidad corticoespinal. Esta desaparecía si veían imágenes estáticas o de otra disciplina como el fútbol. Esto sugiere que el sistema motor es activado tanto en atletas como en observadores entrenados cuando miran acciones asociadas a su experiencia motora o visual dominante. Resultados similares se obtuvieron mediante RNMf comparando bailarinas clásicas y profesionales de capoeira. Las bailarinas mostraron activación observando escenas de ballet, pero no de capoeira y viceversa, indicando que la diferencia en la respuesta depende de la experiencia motora personal. 8
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Milton et al 9 investigaron la actividad cerebral mediante RNMf , comparando a golfistas profesionales versus no atletas, durante el período de práctica pre- shot. En los expertos se aumenta la actividad del lóbulo parietal, corteza premotora y occipital, mientras que en los no atletas aumentó la actividad de la corteza cingulada posterior, amígdala y ganglios basales. Concluyen que los expertos hacen foco en la planificación motora, logrando una integración entre información visual y comando motor.
Kim et al10, estudiando a practicantes de arquería, encontraron activación occipital y del girus temporal, en contraste con área frontal en no atletas. En ambos grupos se activó el cortex cingulado anterior y posterior. Esto demuestra que la práctica intensiva en atletas mejora el filtro de información irrelevante.
Un estudio realizado en basquetbolistas mostró que la extensa práctica de ese deporte aumentó el rendimiento de las habilidades motoras, modulada por la neuroplasticidad estructural de los lóbulos VI y VII en vermis cerebeloso. 11
Delpont et al 12 estudiaron potenciales evocados visuales en 24 tenistas, 24 remeros y 24 no atletas. En el primer grupo encontraron latencias P100 más cortas, demostrando que el juego con pelotas modula el procesamiento cognitivo visual. Resultados similares se observaron en esgrimistas 13, jugadoras de vóley 14 y karatecas de elite. 15
En un metaanálisis en pacientes coronarios realizado por Marzolini et al16 se demuestra que el entrenamiento en fuerza y resistencia, sólo o en combinación con ejercitación aeróbica, se asocia a mayor mejora cognitiva que si se realiza exclusivamente esta última modalidad, sobre todo en funciones ejecutivas. El entrenamiento aeróbico aumenta el control inhibitorio frontal, función afectada por la edad y que contribuye a la disminución de tareas motoras y cognitivas 17.
La actividad física podría promover la degradación del beta amiloide en ratones 18 y en humanos 19. Uno de los mecanismos involucrados en esto es el mejoramiento de la resistencia a la insulina, lo que conlleva a un aumento del metabolismo de la glucosa en lóbulo temporal medial, disminuyendo el efecto de APOE-4. 20
Un interesante estudio realizado por Brockett et al 21 en ratas, demuestra la relación entre ejercicio físico y flexibilidad cognitiva, involucrando marcadores astrocíticos y sinápticos en hipocampo y cortex prefrontal medial y orbitofrontal. Esto se puso en evidencia con inmunomarcadores para proteína S100 (implicadas en procesos de fosforilación, factores de transcripción, homeostasis del Ca, formación de citoesqueleto, crecimiento y diferenciación celular y en respuesta inflamatoria); GFAP (proteína gliofibrilar ácida, formadora de citoesqueleto en células gliales y de Schwann); aumento de densidad y longitud de espinas dendríticas y aumento del marcador PSD-95 (postsynapticdensityprotein) o SAP-90 ( synapse- associatedprotein 90), proteínas asociadas a guanilato quinasa.
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Cuando se aplica el MI (mediante programas de realidad virtual) la duración usualmente es la misma que si se ejecutaran los movimientos reales y presenta la activación de las mismas regiones cerebrales como el área motora suplementaria, el cortex premotor, la corteza motora primaria, región parietal posterior, ganglios basales y cerebelo. La activación de la corteza premotora ipsilateral y el gyruspostcentral parece ser exclusiva de la MI. Esto resulta promisorio para aumentar la performance en habilidades motrices luego de ACV. 22
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Hänggi et al.23 realizaron un interesante estudio comparando estructuras cerebrales asociadas a función sensoriomotriz en 10 bailarinas profesionales (edad 21,5 años +/- 3)vs 10 mujeres en grupo control (24,3 años +/- 5,5). La edad de comienzo de la actividad fue de 7,3 +/- 2,5 años, la duración del entrenamiento de 14,2 +/- 3,3 años y horas de práctica semanal de 35,8 +/- 7,8.
Encontraron que en el grupo de bailarinas había disminución del volumen de sustancia gris sólo en hemisferio izquierdo, involucrando putamen, cortex premotor, área motora suplementaria y girus frontal superior. En cuanto a sustancia blanca, en el mismo grupo está disminuido el volumen en ambos tractos corticoespinales, ambas cápsulas internas, cuerpo calloso y cíngulo anterior izquierdo. El hallazgo sorprendió ya que se habían reportado aumentos de dichas áreas en estudios anteriores. La explicación a estos datos estaría dada por el pruning o poda neuronal en expertos, lo que conllevaría a una optimización del hardware.
La actividad motora acuática provee una estimulación multisensorial, combinando 3 sistemas: vestibular, propioceptivo y táctil. La resistencia al movimiento es mayor que en el aire, lo que promueve una mejor coordinación y autoconciencia corporal. Proporciona 3 dimensiones de movimiento: adelante- atrás, arriba- abajo y derecha- izquierda. En estudios por espectroscopía, la inmersión activa la corteza motora y somatosensorial. También se activa el cerebelo, que interviene en memoria de trabajo y estimación realista del tiempo, componente fundamental para el desarrollo de habilidades de organización y secuenciación de acciones. En estudios de población preescolar se logró demostrar la mejoría en estas funciones, en motricidad fina y gruesa y en velocidad de procesamiento de la información 24, 25.
En un estudio longitudinal de 10 años, donde se incluyeron 630 adolescentes, se comprobó que aquellos que se involucraron en actividades deportivas regladas entre los 6 a 10 años continuaban siendo más activos de adultos 26.
Aspectos Psicoinmunoneuroendocrinológicos
El cerebro es el órgano con mayor demanda energética. Con sólo el 2% de la masa corporal consume el 20% de O2, 25% de glucosa y aproximadamente el 25% de ATP. 85% de esa energía es consumida por las neuronas en 2 actividades: propagación del potencial de acción y transmisión sináptica. En la corteza cerebral un 50% de la energía es utilizada en la regulación de los receptores glutamatérgicos postsinápticos, 21 % en potenciales de acción, 20% en mantenimiento del potencial de reposo, 5% en recaptación sináptica y 4% en reciclar neurotransmisores. En el cerebelo 54% en mantenimiento del potencial de reposo, 22% en regulación de receptores postsinápticos y 12 % en potenciales de acción 27.
La AF aumenta los requerimientos de oxígeno y glucosa, aumentando el ácido láctico y el glicerol en sangre. Esto estimula la liberación de GHRH en el núcleo ventromedial del hipotálamo, con la consiguiente liberación hipofisaria de GH. Esta última es neuroprotectora y estimula la reproducción celular 3.
El lactato (producto de la glicólisis no oxidativa) es una fuente muy importante de energía en cerebro. El mismo entra a neuronas y promueve el proceso oxidativo mitocondrial 28. El lactato regula la fosforilación del CREB (AMPc response elementbindingprotein) lo que es esencial para mantener la memoria a largo plazo 29.
El ciclo del ácido cítrico contribuye en buena medida a generar ATP en astrocitos. Éstos son la mayor reserva de glucosa en cerebro (en forma de glucógeno). Los astrocitos se comunican entre sí por uniones estrechas y con las neuronas por capilares, de allí la importancia de la vascularización cerebral. Se comportan como suplementos energéticos cuando se necesita abundante energía para la actividad sináptica glutamatérgica. La acción de transporte neurona- astrocito es esencial para las funciones cognitivas por lo que su disfunción puede causar alteraciones a ese nivel. El ejercicio físico aumenta la efectividad metabólica de esa díada por up regulation del transportador de lactato en los astrocitos 30, 31. Este mecanismo se conoce como ANLS (Astrocyte- neuronlactateshuttle).
En modelos animales los efectos del ejercicio sobre el hipocampo (promoviendo la proliferación, crecimiento y desarrollo neuronal) se realiza a través de factores de crecimiento: BDNF (Factor neurotrófico derivado del cerebro), IGF-1 (Factor de crecimiento símil insulina) y VEGF (Factor de crecimiento vascular endotelial), teniendo como resultado final el incremento de la neuroplasticidad y memoria 32. Los incrementos de los factores de crecimiento se correlacionan con el aumento de la conectividad funcional bilateral en parahipocampo y girus temporal medial 33.
El BDNF, luego del período de un año de ejercicio aeróbico, aumentó el volumen hipocampal, elevando la performance en memoria espacial y función ejecutiva 34. El alelo relacionado es el Val66Met 35.
Fediani et al36 compararon los niveles urinarios de BDNF en niños de 6 a 8 años. Un grupo de 34 de ellos fue asignado a ejercicio aeróbico con una frecuencia de 3 veces por semana y otro de 33 a una vez semanal. La duración del estudio fue de 8 semanas, tras lo cual demostraron una elevación del BDNF en el primer grupo.
Durante el ejercicio aeróbico, el cerebro (como el resto del cuerpo), necesita mayor oxigenación y calorías, resultando períodos intermitentes de hipoxia e hipoglucemia. Esto dispara la producción de HIF-1alfa (factor inducible por hipoxia) y proteínas sirtuinas (desacetilasas de histona NAD-dependientes), que a su vez promueven la síntesis de factores anabólicos como el BDNF, VEGF y NGF 37.Estos factores estimulan el desarrollo de sinapsis dopaminérgicas, colinérgicas y de neuronas sensoriales y motoras. También activa la transducción de señales a través de la dimerización y la autofosforilación del receptor TrkB, así como la producción de neuritina, estimulando la mitosis neuronal 38.
La intensidad en la realización de ejercicio aeróbico está asociada tanto al funcionamiento físico como al cognitivo. La edad tiene un peso específico en la relación entre el ejercicio y el funcionamiento físico, y esta influencia es más clara en los rangos de mayor edad (65–74 y 75–85 años con respecto a 30–49 y 50–64 años) 39. Durante el aprendizaje motor disminuye la concentración de GABA en corteza motora primaria 40.
El ejercicio físico incrementa, en músculo esquelético, la expresión de PGC-1 alfa (receptor de proliferación de peroxisoma activado- coactivador 1 alfa). Éste activa la producción de FNDC-5 (dominio de Fibronectina tipo III que contiene proteína 5), la que se cliva por proteólisis, produciendo la irisina, un fragmento de 112 aminoácidos. Esta hormona pasa a circulación, ejerciendo su efecto en adipocitos, estimulando la producción de UPC-1 (Proteína 1 desacoplada)y PGC-1alfa. Esto produce transdiferenciación de grasa blanca en parda, aumentando así el metabolismo energético 41 y la secreción de BDNF en SNC 42. Wrann et al 43 demostraron, en hipocampos de ratones, un incremento de PGC-1alfa y FNDC-5, que a su vez regulan la expresión de BDNF.
Principales factores neurotróficos involucrados durante la actividad física. BDNF: interviene en el crecimiento y supervivencia neuronal y la plasticidad sináptica. Altamente concentrado en el hipocampo y córtex. Su disminución está relacionada a atrofia hipocampal relacionada con la edad 44, 45. Actúa sobre dos receptores: TrkB (quinasa relacionada a tropomiosina B) estimulando la cascada CREB y a p75NTR (receptor para neurotrofinas), este último más afín al proBDNF, pudiendo causar apoptosis neuronal y la consiguiente afectación del aprendizaje 3. Periféricamente es sintetizado por tejido muscular (liso y estriado), endotelio y plaquetas 46.
VEGF: proteína inducible por hipoxia que promueve la formación y crecimiento de vasos sanguíneos. También se ha asociado con la mejora de la cognición 47.
IGF-1: tiene su función en el metabolismo energético y homeostasis. Modula la densidad y plasticidad sináptica, la neurotransmisión y neurogénesis en adultos48. Su descenso en el envejecimiento se relaciona con la disminución de la densidad vascular cerebral y concomitantemente del flujo sanguíneo. Es secretada en músculo e hígado en respuesta a la acción de la GH. Ejerce función trófica en neuronas glutamatérgicas. Sus niveles son muy elevados en cerebro fetal y van disminuyendo progresivamente durante toda la vida luego del nacimiento. En adultos se presenta en cerebelo, médula espinal e hipocampo. Aumenta sus niveles sanguíneos con el ejercicio físico. 49, 50, 51
PDGF-C (Factor de crecimiento C derivado de plaquetas): promueve el crecimiento de vasos sanguíneos y supervivencia neuronal 52.
NGF (factor de crecimiento nervioso): regula la síntesis de noradrenalina, interviniendo en la consolidación de la memoria. Durante el período fetal dirige el crecimiento de las vías nerviosas hacia los órganos correspondientes 53.
NT-3 y NT-4/5 (neurotrofinas 3 y 4/5): contribuye a la supervivencia y la diferenciación neuronal. Activa a receptores TrkC y TrkB 54.
GDNF (factor de crecimiento derivado de la glía): incluye la neurturina (NTN), persefina (PSPN) y la artemina (ARTN). Regula la transmisión dopaminérgica 55.
Cuando las neurotrofinas se unen a los receptores Trk se pueden activar 3 vías de señalización: la de la fosfoinositol 3-quinasa (PI3K), la de protein quinasas activadas por mitógenos (MAPKs) y la de la fosfolipasa C-γ (PLC). Todas activan el CREB, responsable final de los cambios neurotróficos 56.
La aplicación de inhibidores de la síntesis proteica en corteza motora afecta notoriamente el aprendizaje de habilidades motoras previamente adquirido. También se correlaciona con el número de sinapsis y densidad de dendritas 57.
Bloqueando en forma periférica factores neurotróficos como IGF y VEGF, se anula la neurogénesis inducida por ejercicio. La activación muscular promueve la secreción de mioquinas, las cuales influencian el funcionamiento de otros órganos, entre ellos el cerebro. El metabolismo energético muscular es regulado por la AMP-quinasa (AMPK), que es el complejo enzimático clave disparado por el descenso de la relación ATP/AMP celular. El AMPK es el centro de un sistema enzimático energético que incluye entre otros factores al PGC-1 alfa (proliferador de peroxisoma activado por receptor gamma). Esta cascada aumenta el catabolismo y reduce el anabolismo. La activación farmacológica o transgénica de esos factores de transcripción produce los mismos efectos que el ejercicio en resistencia, neurogénesis, cognición, memoria espacial y humor 58, 59.
Discusión
La AF siempre se consideró beneficiosa para el ser humano. Sin lugar a dudas, la evidencia disponible confirma lo anterior. De allí que la mayoría de las guías internacionales, incluida la OMS, la recomienda en todas las edades, siempre adaptada a ella y otras condiciones médicas 60.
Entre otros efectos conocidos, reduce los niveles de marcadores inflamatorios en enfermedades crónicas, mejora el autoconcepto, la autoestima, la imagen corporal, el estado de ánimo, la tensión muscular y el insomnio, previene o retrasa la pérdida de las funciones cognitivas (memoria, atención), disminuye los niveles de depresión, ansiedad y consumo de drogas, mejorando la calidad de vida.
A nivel escolar aumenta el desempeño académico, aumenta la responsabilidad, disminuye el absentismo y los trastornos de conducta y la relación con los padres 61.
Disminuye del riesgo cardiovascular, de obesidad,diabetes mellitus e intolerancia a hidratos de carbono, artritis, osteoporosis, y también ayuda a prevenir cánceres de colon y mama.
Mejora la coordinación óculo manual, fuerza, resistencia, flexibilidad y equilibrio. Favorece el conocimiento y superación de sí mismo, valores personales, juego limpio y liderazgo, espíritu de equipo y valores sociales 2.
Como vemos, sus indicaciones son múltiples tanto sea para la prevención y/o tratamiento de distintas entidades y como actividad necesaria e indispensable para la vida humana.
Bibliografía:
Dr. José Alberto Angemi. Especialista Jerarquizado en Psiquiatría y Psicología Pediátricas. Magister en Psicoinmunoneuroendocrinología. Expresidente del Capítulo de Psiquiatría Infanto-Juvenil. APSA. Director Clínica Psiquiátrica San José. Concordia. Entre Ríos. Psiquiatra del Hospital Santa Rosa. Chajarí. Entre Ríos.