Disfunción mitocondrial en la obesidad

Las mitocondrias se definen como el centro energético de las células donde se lleva a cabo el sistema de fosforilación oxidativa (OXPHOS). El sistema OXPHOS está ubicado en las crestas mitocondriales y está compuesto por los complejos de la cadena de transporte de electrones (ETC) y la ATP sintasa

La disfunción mitocondrial se refiere a una serie de trastornos relacionados con el rendimiento de las mitocondrias, las cuales son las organelas celulares encargadas de generar energía en las células. En el caso de la obesidad , se ha demostrado que existe una disminución de la función mitocondrial en el tejido adiposo, lo que puede contribuir al desarrollo de enfermedades relacionadas con la obesidad, como la diabetes tipo 2 y enfermedades cardíacas. Sin embargo, todavía se sigue investigando las causas precisas de esta disfunción mitocondrial y cómo se relaciona con el desarrollo de enfermedades metabólicas. Aún así, os vamos a explicar cosas que te pueden interesar.

La obesidad conduce a varios cambios en el cuerpo en su estructura y en su función. Puede que no ocurra nada y lo mantengamos protegido por medios y gestión de diferentes sistemas, pero en la mayoría de los otros casos, cuando existe un síndrome metabólico evidente, aparece un proceso inflamatorio que puede conducir a un aumento en la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS) y causa estrés oxidativo.

El estrés oxidativo es causado por un desequilibrio entre la producción de especies reactivas del oxígeno y la capacidad de un sistema biológico de neutralizar rápidamente los reactivos intermedios o reparar el daño resultante. A su vez, puede desencadenar cambios mitocondriales, lo que se denomina disfunción mitocondrial.

El suministro excesivo de nutrientes suele (como ser el caso del exceso de peso) puede sobrecargar el ciclo de Krebs y la cadena respiratoria mitocondrial, provocando una disfunción mitocondrial y dando lugar a una mayor formación de ROS. Este aumento en la producción de ROS por la cadena respiratoria también puede causar estrés oxidativo, lo que puede exacerbar el proceso inflamatorio en la obesidad. Todos estos cambios intracelulares pueden conducir a la apoptosis celular (una vía de destrucción o muerte celular programada o provocada por el mismo organismo, con el fin de controlar su desarrollo y crecimiento). 

Se ha descrito que estos procesos en la obesidad ocurren principalmente en los tejidos periféricos. Sin embargo, algunos estudios ya han demostrado que la obesidad también se asocia con cambios en el sistema nervioso central (SNC), con alteraciones en la barrera hematoencefálica (BHE) y en estructuras cerebrales como el hipotálamo y el hipocampo.

En este sentido, el ejercicio y las mitocondrias están en estrecha relación y se influyen condicionalmente. Por lo tanto, la interacción ejercicio-mitocondria no es solo una cuestión energética, sino también un aspecto importante que debe entenderse para mejorar el uso del ejercicio en la salud.

Se sabe que las mitocondrias modulan continuamente su forma en un equilibrio entre fusión y fisión para mantener su función y eliminar las mitocondrias dañadas el llamado ciclo de vida mitocondrial. En presencia de exceso de nutrientes, las mitocondrias se dividen para desacoplar la cadena de transporte de electrones y reducir la producción de ATP. Por otro lado, las mitocondrias se alargan en respuesta a la privación sostenida de nutrientes y escapan de la autofagia masiva que, en última instancia, sería perjudicial para la célula.

Los músculos esqueléticos requieren la producción y distribución adecuada de energía para mantener su trabajo. Para garantizar que se cumpla este requisito, las mitocondrias forman grandes redes dentro de las células del músculo esquelético y, durante el ejercicio, pueden mejorar sus funciones. La actividad contráctil del músculo esquelético depende directamente del suministro de trifosfato de adenosina (ATP) a tres ATPasas: miosina, Na+-K+ y retículo sarcoplásmico Ca2+. Para trabajar a mayor intensidad, el cuerpo, en particular los músculos esqueléticos y el sistema cardiovascular, requiere un aporte extra de energía.Sin embargo, la cantidad de ATP intramuscular de los mamíferos permite mantener el ejercicio de alta intensidad durante solo unos segundos. Por lo tanto, desde un punto de vista bioenergético, el ejercicio constituye un desafío energético dentro de las células del músculo esquelético . Estas vías involucran tanto la fosforilación anaeróbica a nivel de sustrato como el metabolismo aeróbico, que depende en gran medida del oxígeno que el sistema cardiovascular suministra al músculo esquelético.

El entrenamiento de resistencia puede aumentar el contenido mitocondrial por gramo de tejido, así como la composición mitocondrial (proporción de proteína a lípido), mejorando así el metabolismo aeróbico. En general, el entrenamiento con ejercicios de mejora la absorción de O  ₂  del músculo esquelético, lo que afecta directamente el rendimiento durante el ejercicio, lo que aumenta la oxidación de ácidos grasos (FA) y limita la producción de lactato a una intensidad de ejercicio dada. Este efecto puede ocurrir debido a un aumento en el contenido y tamaño del músculo esquelético, pero también debido a mejoras en el sistema de fosforilación oxidativa.

En definitiva, es una equivocación utilizar el ejercicio en los programas de entrenamiento para personas con obesidad sólo con el objetivo de oxidar grasas y “gastar calorías” y tiene mucho más sentido, utilizarlo para regular y mantener en equilibrio la actividad mitocondrial que nos llevará a una salud interna y una diminución de la inflamación crónica de bajo grado, un menor estrés oxidativo y una regulación de las especies reactivas de oxígeno.

Referencias de interés para el lector:

• de Mello, A. H., Costa, A. B., Engel, J. D. G., & Rezin, G. T. (2018). Mitochondrial dysfunction in obesity. Life sciences, 192, 26-32.
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