El estudio de la biología molecular del músculo esquelético ha evolucionado significativamente con la llegada de las tecnologías ómicas. Estas herramientas permiten analizar simultáneamente cambios en el epigenoma, transcriptoma y proteoma, proporcionando una comprensión más detallada de la adaptación muscular al ejercicio.
Desde una perspectiva histórica, la investigación en fisiología del ejercicio se ha centrado en los efectos fisiológicos y mecánicos del entrenamiento. Sin embargo, el desarrollo de tecnologías ómicas ha permitido explorar los cambios moleculares que ocurren en respuesta a diferentes tipos de ejercicio. Comprender estos mecanismos podría contribuir al diseño de estrategias de entrenamiento más personalizadas y efectivas para mejorar la salud y el rendimiento deportivo.
Las herramientas ómicas han permitido descubrir nuevas rutas de señalización que influyen en la plasticidad muscular y en la modulación del metabolismo energético. A través del análisis de múltiples capas de regulación molecular, los investigadores pueden identificar patrones específicos de adaptación a diversos tipos de entrenamiento, lo que permite desarrollar enfoques más precisos para la mejora del rendimiento físico y la prevención de enfermedades musculoesqueléticas.
- Bases de la investigación ómica en el músculo esquelético
El análisis de la respuesta molecular del músculo al ejercicio comenzó hace más de dos décadas, cuando los primeros estudios identificaron cambios en la expresión génica en respuesta al ejercicio de fuerza y resistencia. Estos hallazgos fueron fundamentales para comprender cómo el entrenamiento afecta la regulación de genes específicos y su impacto en la adaptación muscular.
Inicialmente, los estudios se centraban en genes individuales, pero con el avance de la transcriptómica y proteómica, ahora es posible analizar redes de genes y proteínas de manera integral. Investigaciones recientes han destacado la influencia de factores como la edad, el sexo y el estado metabólico en la respuesta del músculo al ejercicio, lo que abre nuevas líneas de investigación para optimizar los programas de entrenamiento en diversas poblaciones.
La investigación moderna en este campo se basa en estudios longitudinales que comparan la respuesta molecular al entrenamiento en diferentes poblaciones, incluyendo atletas de élite, adultos mayores y personas con enfermedades metabólicas. Esto ha permitido identificar diferencias clave en la plasticidad muscular y en la capacidad de respuesta a distintas formas de ejercicio.
- Transcriptómica y adaptación muscular
El análisis del transcriptoma ha demostrado que la expresión génica en el músculo esquelético está fuertemente influenciada por el tipo de ejercicio realizado. Por ejemplo, se ha identificado que el factor de transcripción NR4A3 está altamente regulado en respuesta tanto a ejercicios de resistencia como de fuerza, lo que sugiere su papel clave en la adaptación muscular.
Los estudios también han identificado redes de genes involucradas en procesos como la biogénesis mitocondrial, el crecimiento muscular y la remodelación del tejido muscular. Además, se han detectado diferencias en la expresión génica según el estado de entrenamiento del individuo, lo que podría explicar por qué algunas personas responden mejor al ejercicio que otras.
Un aspecto clave es la relación entre la expresión génica y la adaptación del metabolismo energético. Se ha observado que genes involucrados en la oxidación de ácidos grasos y la producción de ATP se activan después del ejercicio de resistencia, mientras que genes relacionados con la síntesis de proteínas y la hipertrofia se activan con el entrenamiento de fuerza.
- Epigenómica y regulación de la expresión génica
La epigenética desempeña un papel fundamental en la adaptación del músculo al ejercicio. La metilación del ADN, por ejemplo, puede modular la expresión de genes críticos para la adaptación muscular. Se ha observado que el entrenamiento altera los patrones de metilación en genes relacionados con la función mitocondrial y la hipertrofia muscular, lo que sugiere que estas modificaciones epigenéticas pueden influir en la capacidad de respuesta del músculo al entrenamiento.
La regulación epigenética no solo afecta la expresión génica en respuesta al ejercicio, sino que también podría explicar la “memoria muscular”, un fenómeno en el que el músculo previamente entrenado responde más rápidamente a futuros estímulos de entrenamiento. Esta línea de investigación es crucial para diseñar estrategias de entrenamiento a largo plazo y para la rehabilitación de lesiones musculares.
- Proteómica y fosfoproteómica
El análisis proteómico ha permitido identificar cambios en la abundancia de proteínas clave para la contracción muscular y el metabolismo energético. Además, la fosforilación de proteínas ha sido identificada como un mecanismo crucial en la regulación de la adaptación muscular al ejercicio.
Estudios recientes han descubierto nuevas proteínas involucradas en la regulación de la función contráctil y en la producción de ATP, destacando la importancia de la bioenergética en la respuesta del músculo al ejercicio. Estos hallazgos podrían contribuir al desarrollo de estrategias terapéuticas para mejorar la salud muscular en poblaciones con enfermedades metabólicas o sarcopenia.
- Conclusiones y direcciones futuras
El uso de tecnologías ómicas ha revolucionado la investigación en fisiología del ejercicio, permitiendo un análisis detallado de los mecanismos moleculares que regulan la adaptación muscular. La integración de datos de transcriptómica, epigenómica y proteómica permitirá el desarrollo de estrategias de entrenamiento personalizadas para optimizar la salud y el rendimiento deportivo.
Futuros estudios deberán centrarse en analizar estas respuestas a lo largo del tiempo y en diferentes poblaciones, con el objetivo de mejorar nuestra comprensión de la adaptación muscular al ejercicio.
Acceso libre al artículo original en: http://www.fisiologiadelejercicio.com/wp-content/uploads/2025/02/A-primer-on-global-molecular-responses-to-exercise-in-skeletal-muscle.pdf
Referencia completa:
Murach KA, Bagley JR. A primer on global molecular responses to exercise in skeletal muscle: Omics in focus. J Sport Health Sci. 2025 Feb 15:101029. doi: 10.1016/j.jshs.2025.101029.
