Efectos de una sesión de ejercicio agudo en los niveles séricos de hepcidina

Effects of an acute exercise bout on serum hepcidin levels (pdf original)
Domínguez R, Sánchez-Oliver AJ, Mata-Ordoñez F y col
Nutrients. 2018 Feb 14;10(2). pii: E209. doi: 10.3390/nu10020209

La deficiencia de hierro es un desorden frecuente y multifactorial en la carrera de los atletas, particularmente en las femeninas. Las perturbaciones inducidas por el ejercicio en la homeostasis del hierro producen efectos perjudiciales en el rendimiento y la adaptación al entrenamiento, por lo que es necesaria la identificación de estrategias que restauren o mantengan la homeostasis del hierro en los atletas. La hepcidina es una hormona derivada del hígado que degrada el canal de transporte de la ferroportina, lo que reduce la capacidad de los macrófagos para reciclar el hierro dañado y disminuye la disponibilidad de hierro. Aunque se ha sugerido que la fracción circulante de hepcidina aumenta durante la recuperación temprana después del ejercicio (~3 h), sigue sin conocerse cómo el ejercicio agudo puede modificar la expresión circulante de hepcidina. Por lo tanto, la revisión actual tiene como objetivo determinar la expresión de hepcidina sérica después del ejercicio en respuesta a una única sesión de ejercicio. La revisión se llevó a cabo en las bases de datos Dialnet, Elsevier, Medline, PubMed, Scielo y SPORTDiscus, utilizando hepcidina (y “ejercicio” o “deporte” o “actividad física”) como estrategia de búsqueda. Se incluyeron un total de 19 artículos en la revisión después de la aplicación de los criterios de inclusión / exclusión. Esta búsqueda encontró que una sola sesión de ejercicio de resistencia (interválica o continua) a intensidad moderada o vigorosa (60-90% VO2pico) estimula un aumento en los niveles circulantes de hepcidina entre 0h y 6h después del final del ejercicio, alcanzando un máximo a ~3h después del ejercicio. La magnitud de la respuesta de la hepcidina al ejercicio parece depender del estado preejercicio del hierro (ferritina) y la inflamación (IL-6). Además, las alteraciones del oxígeno y la activación de un factor inducido por la hipoxia durante o después del ejercicio pueden estimular una reducción de la expresión de hepcidina. Mientras tanto, la administración de suplementos de flavonoides de arándano promueve un efecto antioxidante que puede facilitar la expresión de hepcidina después del ejercicio. Se requieren más estudios para explorar el efecto del ejercicio de resistencia sobre la expresión de la hepcidina.

Introducción
La deficiencia de hierro es uno de los desórdenes nutricionales más frecuentes en el mundo; en 2008, afectó al 24.8% de la población global. El ejercicio ha demostrado poseer un rol regulador en el metabolismo del hierro, de hecho, la prevalencia de la deficiencia de hierro es mayor en individuos físicamente activos y atletas, en comparación con la población sedentaria. En particular, se han reportado mayores deficiencias en el almacenamiento de hierro en adolescentes, y especialmente en atletas femeninas, que exhiben una prevalencia de trastornos de hierro que es hasta de cinco a siete veces mayor que sus homólogos masculinos.

El hierro es un componente fundamental de la hemoglobina y la mioglobina, que aseguran el suministro de oxígeno al músculo esquelético. En el miocito, el hierro es un componente de varias proteínas mitocondriales que son partes integrantes de la cadena de transporte de electrones, y facilitan la activación de la fosforilación oxidativa. Por lo tanto, la deficiencia de este mineral puede comprometer el sistema del metabolismo energético al aumentar la contribución de la glucólisis y al reducir la eficiencia energética, el rendimiento y las adaptaciones al entrenamiento.

La tasa de absorción-degradación determina el nivel de hierro. En los humanos, la referencia dietética de ingesta de hierro se estima en 8 mg/día y 18 mg/día para hombres y mujeres adultos, respectivamente; mientras que la tasa de degradación es ~0.896 mg/día y ~1.42 mg/día para hombres y mujeres, respectivamente. No obstante, tanto la ingesta como la degradación del hierro se ven afectadas por varios factores, particularmente en individuos físicamente activos en los que la hemólisis, la hematuria, el sangrado gastrointestinal y el sudor son frecuentes y promueven la pérdida y degradación del hierro.

En respuesta a la hipertermia, acidosis, hipoglucemia y hemoconcentración, inducidas por el ejercicio, puede ocurrir un aumento en la resistencia osmótica y la pérdida de elasticidad de los eritrocitos. Tradicionalmente, la hemólisis inducida por el ejercicio se ha documentado en aquellos tipos de ejercicio o deportes que implican un impacto mecánico continuo, promoviendo así la compresión de los glóbulos rojos. Sin embargo, algunos estudios han encontrado que la hemólisis puede ser producida por otros tipos de ejercicio, como el remo o el ciclismo, que no implican impactos mecánicos. En la hemólisis, el hierro se libera de los eritrocitos dañados, y aunque algunos pueden reciclarse, se excreta una gran cantidad. Esta degradación del hierro aumenta la ingesta diaria necesaria de este mineral para garantizar la homeostasis de la tasa de absorción-degradación.

Además, la redistribución del flujo sanguíneo durante el ejercicio conduce a la hipoxia y la necrosis de las células del tracto digestivo al estimular la degradación del hierro a través de la hemorragia gastrointestinal. La intensidad y el volumen del ejercicio juegan un papel crucial en la pérdida de hierro a través de la hemorragia gastrointestinal y la hematuria. Por lo tanto, las demandas de ejercicio determinan la tasa de degradación del hierro y, posteriormente, modulan la necesidad de aumentar la ingesta de hierro para garantizar la homeostasis de la concentración de hierro en el organismo. La elevada demanda de hierro durante el ejercicio aparentemente coincide con una menor absorción de hierro hemo y no hemo; por lo tanto, la identificación de los mecanismos mediante los cuales el ejercicio regula el metabolismo del hierro, particularmente en individuos físicamente activos, permitirá la elaboración de estrategias para restaurar o mantener la homeostasis de este mineral.

El hierro en la dieta se absorbe en el duodeno por los enterocitos del revestimiento duodenal, que es un proceso mediado por la proteína transportadora de hemo 1 (HCP1). Antes de ser absorbida, se requiere una enzima férrica reductasa en el borde del cepillo del enterocito, el citocromo duodenal B561 (DcytB), para reducir los iones férricos (Fe³⁺) a una forma ferrosa (Fe²⁺). Entonces, el transportador de metal divalente de proteína 1 (DMT1) transporta el Fe²⁺ a través de la membrana celular del enterocito hacia la célula. Dentro del enterocito, el hierro puede almacenarse como ferritina o transportarse a través de la membrana celular por acción de ferroportina en cooperación con la hefestatina (HP) y posiblemente la ceruloplasmina homóloga en plasma. Una vez en circulación, el hierro es transportado por transferrinas que permiten su absorción por diferentes tejidos. Entre ellos, la médula ósea roja capta hierro a través del receptor de transferrina y promueve la formación de glóbulos rojos. Además, el hierro derivado de la hemólisis causada por los macrófagos se recicla y vuelve a la circulación a través de la HP, antes de la actividad de la ferroportina reductasa. Todos estos procesos están mediados por la hepcidina, que es una proteína esencial en el metabolismo del hierro humano. La hepcidina es una hormona peptídica antimicrobiana codificada por el gen del péptido antimicrobiano de la hepcidina (HAMP) y principalmente sintetizada por los hepatocitos, aunque los macrófagos, los neutrófilos y las células cancerosas también pueden expresar hepcidina. La hepcidina estimula la degradación de la ferroportina y del transportador de metales divalentes 1 (DMT1) por endocitosis, lo que refleja la capacidad de la hepcidina para reducir la absorción de hierro y los mecanismos de reciclado, lo que compromete la formación de nuevos eritrocitos en la médula ósea. En consecuencia, una elevación crónica de las concentraciones de hepcidina conduce a estados deficientes en hierro, mientras que la disminución de esta hormona peptídica se asocia con altos niveles de hierro, como se encuentra en pacientes con hemocromatosis. Por lo tanto, el almacenamiento de hepcidina e hierro funciona en un sistema de retroalimentación de control mediante el cual la elevación de hierro regula la síntesis de hepcidina; mientras que una disminución en las concentraciones de este mineral (por ejemplo, la anemia) promueve una reducción en la producción de hepcidina, facilitando la absorción de hierro de la dieta y la reutilización de la hemólisis, aumentando la eritropoyesis y las reservas de hierro.

El metabolismo del hierro también está mediado por la disponibilidad de oxígeno. Bajo una condición inducida por estrés oxidativo (por ejemplo, ejercicio de alta intensidad), el aumento de la producción de especies reactivas de nitrógeno y oxígeno (RNOS) causa una reducción en el hierro debido a la afinidad del hierro por el H₂O₂, que estimula la formación de radicales libres. La inflamación y la exposición hipóxica promueven la producción de RNOS, que regula la expresión de hepcidina. Además, la regulación al alza de las citoquinas proinflamatorias bajo una condición inflamatoria o hipóxica también permite la formación de radicales libres de hidroxilo basada en el hierro/H₂O₂, induciendo la degradación de la ferritina y la liberación de hierro en los eritrocitos. Por lo tanto, las concentraciones circulantes de citoquinas proinflamatorias como la interleucina (IL) -6 pueden desempeñar un papel regulador en el metabolismo del hierro y, como consecuencia, en la síntesis de hepcidina.

Por lo tanto, la actividad física regular se ha propuesto como una variable de confusión que media el equilibrio hierro-hepcidina en los humanos. Sin embargo, los efectos de una única sesión de ejercicio sobre la expresión circulante de hepcidina apenas se han analizado antes de 2010. En esos estudios pioneros, un aumento en las concentraciones de hepcidina en la orina a las 3-24h después de una sesión de ejercicio agotador, sugiere que la hepcidina circulante y las expresiones de hierro podrían ser moduladas por sesiones agudas de ejercicio. Dado que el ejercicio crónico puede promover una regulación positiva de las concentraciones de hepcidina, comprometer las reservas de hierro y disminuir la absorción de hierro en la dieta, esta revisión busca explorar el rol regulador potencial de una única sesión de ejercicio en los niveles séricos de hepcidina como mediador de la absorción y degradación de la tase de hierro en humanos.

Materiales y métodos
Dos investigadores utilizaron las bases de datos Dialnet, Elsevier, Medline, Pubmed, Scielo y SPORTDiscus para buscar artículos publicados entre 2010 y el 1 de agosto de 2017. La estrategia empleada fue hepcidina (Concepto 1) Y “ejercicio” O “deporte” O “actividad física” (Concepto 2). Se usaron los siguientes criterios de exclusión para asegurar el propósito de esta revisión:

• Fecha de publicación: antes de 2010
• Lengua: publicación en otra lengua distinta a inglés o español.
• Tipo de manuscrito: los que no fuesen estudios experimentales, como editoriales, cartas al editor, abstracts de congresos o reuniones, revisiones o metaanálisis.
• Tipo de estudio: distintos de aquellos realizados en población adulta (> de 18 años) en los que la hepcidina sérica se haya analizado en respuesta a una sesión aguda de ejercicio, como estudios in vitro o in vivo en animales, estudios en niños o adolescentes, o estudios en los que la hepcidina sérica no fue analizada o reportada en respuesta a una sesión aguda de ejercicio.

Un total de 313 estudios fueron obtenidos en la búsqueda inicial. En un primer momento, los artículos publicados en una lengua distinta a español o inglés, antes de 2010, no experimentales (duplicados, cartas, procedimientos de congresos y revisiones o metaanálisis) o copias de artículos (n=140) fueron excluidos. Posteriormente, el examen de texto completo de los 82 estudios potencialmente elegibles recuperó 21 artículos que cumplían con los criterios de inclusión / exclusión.

A partir de los artículos incluidos, se obtuvo la siguiente información: autores, fecha de publicación, tamaño de muestra, características de la población, protocolo de ejercicio, condiciones previas al ejercicio y puntos temporales en los que se midieron los niveles circulantes de hepcidina.

Resultados
Características de la población
Un total de 321 participantes fueron reclutados en los 21 estudios incluidos en la presente revisión. Notablemente, la mayoría de los participantes eran hombres (n=272) en comparación con las mujeres (n=50), y la estratificación del nivel de condición física reveló la inclusión de atletas (n=224), participantes físicamente activos (n=8) y participantes sedentarios (n=10). Aunque la población de atletas incluyó judokas (n=11), la gran mayoría de ellos realizó modalidades de resistencia (n=222). Entre los atletas de resistencia, 162 participantes informaron tener un nivel de entrenamiento moderado-alto (VO_2pico, de 60.1±1.4 a 69.8±5.7 ml/kg/min), mientras que 60 individuos participaron en competiciones internacionales (marchantes, n=24; remeros, n=36).

Mediciones de los niveles séricos de hepcidina
La mayoría de los estudios incluidos en la presente revisión, 15 de los 21, evaluaron la expresión circulante de hepcidina a las 3h después del ejercicio. Además, la fracción circulante de los niveles séricos de hepcidina se evaluó de inmediato (3 estudios), así como a 1h (2 estudios), 5h (1 estudio), 6h (2 estudios), 9h (1 estudio), 10h (1 estudio), 14h (1 estudio), 24h (4 estudios) y cinco días después del ejercicio (1 estudio).

Niveles séricos de hepcidina en respuesta al ejercicio
Se observó una regulación al alza de la expresión circulante de hepcidina en 20 de los 21 estudios analizados. Con respecto a los diferentes puntos temporales utilizados, la hepcidina aumentó inmediatamente después del ejercicio en cuatro de cinco estudios; mientras que después de 1h, 3h y 5h, todos los estudios informaron de un aumento significativo en comparación con los niveles basales. Además, Diaz et al. encontraron una expresión elevada de hepcidina a las 6h después del ejercicio, mientras que Newlin et al. informó de un aumento no significativo. Sin embargo, durante el período de recuperación tardía después del ejercicio (>6h), la concentración de hepcidina no se alteró en ninguno de los puntos de tiempo analizados a las 9h, 10h, 14h, 24h y cinco días después del ejercicio.

Efectos del tipo de ejercicio en los niveles séricos de hepcidina
En los 21 estudios incluidos, la expresión de hepcidina circulante se midió en respuesta al ejercicio de resistencia. Correr fue el ejercicio de resistencia utilizado en la mayoría de los estudios (16 de 19), mientras que el ciclismo, el remo y la marcha deportiva también se utilizaron. Se llevaron a cabo estrategias de ejercicio de resistencia continuas e interválicas, y todos los estudios informaron de una regulación al alza significativa de la hepcidina sérica, excepto Kasprovicz et al., donde una ultramaratón no modificó las concentraciones de hepcidina durante o después de la carrera. Ningún estudio en humanos evaluó la expresión de hepcidina después de una sesión de ejercicio de resistencia.

Efectos de la intensidad de ejercicio en los niveles séricos de hepcidina
Después de ejercicio incremental hasta el agotamiento, los niveles plasmáticos de hepcidina se regularon positivamente en varones físicamente activos 1h después del ejercicio, mientras que en atletas nacionales e internacionales este efecto se observó a las 3h después del ejercicio, pero solo en el grupo que se inyectó con hierro. En respuesta a la intensidad supramáxima, tres sprints consecutivos de 30 s (test de Wingate, recuperación de 4,5 min) informaron una elevación de hepcidina 1h después del ejercicio en hombres desentrenados y en judokas. Además, Skarpanska-Stejnborn et al. examinaron la respuesta de la hepcidina en una carrera de remo de 2000 m en remeros de élite. Ambos estudios encontraron un aumento significativo en la hepcidina circulante inmediatamente después del ejercicio; sin embargo, ese efecto se atenuó después de la administración de un extracto de arándano.

La intensidad submáxima también aumentó los niveles de hepcidina. Una sola sesión de 40 min a 120 min de ejercicio de resistencia realizado al 60%, 65% o 75% de VO_2pico regula positivamente la expresión de hepcidina. Por otro lado, Kasprovicz et al. no encontraron una elevación de los niveles de hepcidina a 25 km, 50 km, 75 km y 100 km de una carrera ultramaratón.

Además del ejercicio continuo, se evaluaron diferentes intensidades de ejercicio interválico de resistencia. El protocolo más extendido utilizado fue ocho series de 3 min a intensidad del 85% del VO_2pico seguido de 1,5 minutos al 60% del VO_2pico, el cual mostró un aumento significativo en los niveles de hepcidina de 3h a 5h después del ejercicio. Del mismo modo, se realizaron otros cuatro protocolos interválicos. Peeling et al. y Govus et al., realizaron cinco series de 4 min cada una corriendo al 90% del VO_2pico, Govus et al. analizaron seis series de 1000 m al 90% del VO_2pico, mientras que en el estudio mencionado anteriormente de Antosiewicz et al., se llevaron a cabo tres pruebas consecutivas de Wingate. Estos cuatro estudios mostraron una regulación al alza significativa de la concentración de hepcidina en la sangre desde 1h hasta 3h después del ejercicio.

Finalmente, solo dos estudios compararon los efectos de diferentes intensidades de ejercicio sobre la expresión de hepcidina. Peeling et al., según los niveles de hierro previos al ejercicio, se evaluaron cinco sesiones de carrera: (1) ocho series de 3 min al 85% del VO_2pico; (2) cinco series de 4 min al 90% del VO_2pico; (3) 90 minutos al 75% del VO_2pico; (4) 40 min a 75% del VO_2pico; y (5) 40 min al 65% del VO_2pico. En este estudio, los niveles de ferritina en sangre determinaron las concentraciones circulantes de hepcidina después del ejercicio. Mientras que Sim et al. compararon dos sesiones de ciclismo y carrera de 40 minutos al 65% y 85% del VO_2pico, y no se observaron diferencias entre los grupos o las modalidades.

Efectos de la duración de ejercicio en los niveles séricos de hepcidina
También se examinó la duración de una única sesión de ejercicio en los niveles de hepcidina sérica. Peeling et al. no encontraron diferencias significativas en los niveles circulantes de hepcidina de los atletas de resistencia después de una sesión de carrera compuesta de 40 minutos o 90 minutos al 75% del VO_2pico. Mientras tanto, Newlin et al. observaron niveles más altos de hepcidina en mujeres físicamente activas después de 120 minutos de correr al 65% del VO_2max en comparación con 60 minutos a la misma intensidad. De manera similar, se observó un aumento en los niveles de hepcidina después de 40 min, 45 min, 60 min, 90 min y 120 min de ejercicio de resistencia realizado del 60% al 75% del VO_2pico. Sin embargo, Kasprovicz et al. no informaron de ninguna alteración significativa de los niveles de hepcidina durante o después de una carrera de ultra maratón de 100 km (~10 h de duración).

Efectos de la dieta y la suplementación en la respuesta de los niveles séricos de hepcidina al ejercicio
En 10 de 19 estudios, los niveles séricos de hepcidina se investigaron en respuesta a una dieta o administración de suplementos. La ingestión de carbohidratos (CHO) se manipuló en siete estudios. Durante las 24h antes de la sesión de ejercicio, Badenhorst et al. observaron que una dieta baja en CHO (3g de CHO/kg de masa corporal) estimuló una respuesta más alta de hepcidina sérica en comparación con una dieta alta en CHO (10g de CHO/kg de masa corporal). Sin embargo, estudios posteriores no encontraron diferencias significativas en los niveles séricos de hepcidina después de la ingestión de 3g, 4g u 8g de CHO/kg de masa corporal. La ingesta de CHO durante el ejercicio (bebida CHO al 6%) o de 2 a 4 horas después del ejercicio (1,2g de CHO/kg de masa corporal) no fueron estrategias efectivas para alterar la hepcidina sérica en respuesta al ejercicio de resistencia. Del mismo modo, CHO con suplementos de proteína solo o en combinación con vitaminas D y K no modificaron la expresión de hepcidina sérica.

También se investigó el efecto del hierro, las vitaminas C y E y la administración de suplementos de extracto de arándano en la respuesta de la hepcidina en suero al ejercicio de resistencia. Como se esperaba, el tratamiento con inyección de hierro durante siete semanas (500 mg/día de hierro intravenoso) aumentó la expresión circulante de hepcidina en comparación con un placebo. Además, el suplemento de extracto de arándano (648 mg/día) durante seis semanas causó una atenuación del aumento de hepcidina en respuesta a una prueba incremental. En contraste, cuatro semanas de suplementación con vitamina C (500 mg/día) y E (400 unidades internacionales/día) no alteraron la expresión circulante de hepcidina después del ejercicio.

Efectos de la hipoxia en la respuesta al ejercicio de la hepcidina circulante
En dos diseños experimentales diferentes, Govus et al. no encontraron diferencias significativas en los niveles de hepcidina en suero después de realizar ejercicio interválico de resistencia (cinco series de 4 min o seis series de 1000 m al 90%, respectivamente) realizadas en hipoxia aguda grave (fracción de oxígeno inspirado, FIO2 ~0.145 y ~0.155, respectivamente) en comparación con las condiciones normóxicas. De hecho, la exposición previa a una condición de hipoxia (11 días) no alteró la respuesta inducida por el ejercicio en la hepcidina sérica.

Discusión
Efecto del tipo de ejercicio, la intensidad y la duración en la expresión circulante de hepcidina
Aunque la hemólisis se ha relacionado tradicionalmente con el impacto mecánico producido en algunos tipos de ejercicios (p.ej. correr), otros tipos de ejercicio (p.ej. nadar, pedalear o remar) también han mostrado que promueven la lisis de los eritrocitos. Por lo tanto, la cantidad de glóbulos rojos inducidos por el ejercicio determina la ruptura de estas células, en un proceso que permite que se libere hierro. Dado que concentraciones elevadas de hierro libre estimulan la producción hepática y la liberación de hepcidina, varios estudios han investigado los efectos de diferentes tipos de ejercicio en la expresión de hepcidina circulante. El ejercicio de resistencia regula al alza la fracción circulante de hepcidina después de correr, montar en bicicleta, remar o caminar. Sin embargo, solo un estudio comparó dos tipos de ejercicio de resistencia, correr y pedalear, en respuesta a los protocolos de ejercicio de intensidad moderada y alta. El estudio no observó diferencias significativas entre ninguno de los grupos experimentales, lo que apoya la teoría de que la regulación positiva de la hepcidina inducida por el ejercicio puede ocurrir en respuesta a la hemólisis no promovida por el impacto mecánico.

En contraste, la evidencia es escasa con respecto a los efectos del ejercicio de fuerza sobre las concentraciones de hepcidina. En roedores, en comparación con la resistencia, el entrenamiento de fuerza se ha presentado como una mejor estrategia para mejorar la concentración de hemoglobina en la sangre en ratas con deficiencia de hierro, posiblemente debido a una síntesis de hemo aumentada. Sorprendentemente, este tipo de ejercicio parece promover una elevación de la absorción de hierro causada por un aumento de hierro reciclado. Sin embargo, a pesar de los prometedores resultados del ejercicio de fuerza en el metabolismo del hierro, los efectos de este tipo de ejercicio, ya sea solo o en combinación con ejercicio de resistencia, sobre las concentraciones de hepcidina aún no se han dilucidado en humanos.

En general, el ejercicio de resistencia indujo un aumento en los niveles de hepcidina sérica durante la fase de recuperación temprana después del ejercicio (~3h). La presente revisión respalda ese patrón de respuesta, ya que se encontró una regulación al alza de la hepcidina en los 13 estudios en los que se evaluó la hepcidina a las 3h después del ejercicio. No obstante, varios estudios informaron de aumentos en las concentraciones de hepcidina antes y después de 3h después del ejercicio; de hecho, se encontró una regulación al alza de los niveles de hepcidina muy cerca del final de la sesión de ejercicio (≤1h), así como durante la fase de recuperación tardía después del ejercicio (5-6h). Estos estudios sugieren que la respuesta de los niveles séricos de hepcidina al ejercicio puede ocurrir inmediatamente después del ejercicio, alcanzando un máximo a ~3h y volviendo a los niveles iniciales a las ~6h después del ejercicio.

La intensidad es otra variable que modifica la magnitud de las adaptaciones promovidas por el ejercicio. A este respecto, se realizaron sesiones de ejercicio continuo e interválico de resistencia a diferentes intensidades para determinar la respuesta de la hepcidina al ejercicio. Sim et al. compararon dos sesiones de 40 min de ciclismo y carrera al 65% y 85% del VO_2pico, y mostraron un aumento significativo en la circulación de hepcidina a las 3h post-ejercicio. Sin embargo, no se encontró efecto de intensidad en ninguna de las dos modalidades de ejercicio de resistencia. Del mismo modo, en respuesta a diferentes intensidades de ejercicio, del 60% al 90% del VO_2pico, se mostró una elevación similar de la concentración de hepcidina circulante. Por lo tanto, el ejercicio de resistencia de intensidad moderada a alta estimula una respuesta de hepcidina análoga, lo que sugiere que la intensidad puede no ser un determinante principal de la respuesta de la hepcidina al ejercicio de resistencia. Sin embargo, se desconoce si las intensidades más bajas (<60 VO_2max) pueden provocar una regulación al alza de los niveles séricos de hepcidina.

Por otro lado, se ha propuesto que la duración de la sesión de ejercicio de resistencia desempeña un papel en la hepcidina inducida por el ejercicio. Newlin et al. compararon la duración de dos sesiones de ejercicio de resistencia, 120 min versus 60 min, con la misma intensidad (65% VO_2max) en mujeres físicamente activas (52.1±3.9 mL/kg/min VO_2pico). Después de la sesión de 120 minutos, los participantes mostraron una elevación de las concentraciones de hepcidina, mientras que no se observaron diferencias en los niveles de hierro o ferritina entre los grupos. Por el contrario, Peeling et al. no encontraron una respuesta de duración de ejercicio de los niveles circulantes de hepcidina, cuando se compararon 40 min versus 90 min de ejercicio de resistencia al 75% del VO_2pico en atletas, que se dividieron previamente según sus niveles basales de ferritina sérica. Dado que 120 min de ejercicio de resistencia al 65% del VO_2max puede ser una tarea agotadora para una población físicamente activa en comparación con 90 min al 75% del VO_2pico en atletas, los mecanismos dependientes de la fatiga (p. ej. disponibilidad reducida de glucógeno muscular) pueden explicar la respuesta divergente de la circulación de hepcidina en ambos estudios. Sin embargo, en Kasprowicz et al. la expresión de hepcidina no se modificó significativamente durante o después de una prueba de ultra maratón de 100 km (~10h), que parece descartar los mecanismos dependientes de la fatiga de la liberación de hepcidina. Por lo tanto, la hepcidina inducida por el ejercicio puede no responder de una manera dependiente de la duración; de hecho, el estado inicial de algunos factores (p. ej. ferritina) puede jugar un papel crítico.

Efecto de la dieta y la suplementación sobre la respuesta al ejercicio de la hepcidina circulante
La influencia de la dieta o las estrategias de suplementación en la expresión de hepcidina inducida por el ejercicio también se ha investigado.

En roedores, la retención de hierro disminuye por la ingestión de lactosa, sacarosa, glucosa y almidón; mientras que la fructosa aumenta la deposición de hierro, posiblemente debido a un mecanismo relacionado con la quelación. En humanos, la influencia de los CHO en la absorción de hierro y como modificador del almacenamiento de hierro también se ha evaluado. A diferencia de los estudios con animales, la manipulación de CHO antes del ejercicio en la dieta o como suplemento durante o después del ejercicio no alteró significativamente la expresión de hepcidina en respuesta al ejercicio de resistencia. En particular, Tomczyk et al. compararon tres días de suplementación (4 g/kg/día) de glucosa y fructosa en una prueba incremental, y no se observaron aumentos en los niveles de hepcidina en ninguno de los grupos. Por lo tanto, el papel de los CHO en la absorción y deposición de hierro puede no estar mediado por la hepcidina en los humanos.

Además, se han administrado varias vitaminas como posibles moduladores de la hepcidina sérica. Al inicio de dos estudios, se demostró que la vitamina D reduce la expresión de hepcidina sérica en ~30% en una población sana y en pacientes con enfermedades renales crónicas, mientras que la vitamina K también puede actuar disminuyendo los marcadores inflamatorios y sus efectos nocivos. Sin embargo, solo un estudio analizó los efectos de estas dos vitaminas sobre las concentraciones de hepcidina inducidas por el ejercicio. En ciclistas altamente entrenados (67.4±4.4 mL/kg/min VO2_max), Dahlquist et al. observaron un aumento similar en los niveles de hepcidina después de una única sesión de ejercicio interválico de resistencia antes de la suplementación con CHO y proteína sola o en combinación con vitaminas D y K. Además, se evaluaron los efectos antioxidantes de la vitamina C y E y no se encontraron diferencias significativas en la respuesta de la hepcidina al ejercicio después de 28 días de suplementación con vitamina C (5 mg/día) y E (400 UI/día). En consecuencia, la capacidad antioxidante y antitóxica de estas vitaminas (C, D, E y K) puede no interferir con los niveles de hepcidina en suero que aumentan después del ejercicio.

Por el contrario, los flavonoides de arándano pueden mediar en la respuesta de hepcidina al ejercicio. Skarpanska-Stejnborn et al. encontraron que seis semanas de suplementos de extracto de arándano (648 mg/día) derogaron la expresión aumentada de hepcidina circulante a las 3h después de una prueba de remo extenuante durante 2000 m. Los flavonoides son un compuesto nutracéutico abundante de arándanos que se ha demostrado que promueven los efectos oxidativos, antioxidantes y antiinflamatorios. Por lo tanto, a pesar de la falta de efectos informados por los suplementos de vitamina C y E, la producción de hepcidina puede estar regulada por una disminución del estrés oxidativo, causado por la administración de flavonoides de arándano. No obstante, se requieren más estudios para delinear cómo los polifenoles pueden regular la hepcidina y el metabolismo del hierro en respuesta al ejercicio.

Finalmente, dado que el almacenamiento de hepcidina e hierro funciona en un sistema de retroalimentación controlada, se espera que una dieta o un suplemento rico en hierro pueda producir una regulación positiva de los niveles de hepcidina después del ejercicio como un intento de asegurar la homeostasis del hierro. En consecuencia, en atletas con deficiencia de hierro, la inyección intravenosa de hierro (500 mg/día durante siete semanas) estimuló una mayor respuesta de los niveles de hepcidina y ferritina en suero después del ejercicio en comparación con un placebo, un efecto que se conservó cuatro semanas después del tratamiento. Anteriormente, la suplementación con hierro se ha utilizado como estrategia para mejorar los umbrales ventilatorios, el VO_2max y la eficiencia energética en atletas con deficiencia de hierro; aun así, el efecto de la suplementación de hierro en el rendimiento ha sido cuestionado. En este sentido, el Burden et al. parecen sugerir que en los atletas con deficiencia de hierro, la suplementación de hierro (500 mg/día) provoca una elevación transitoria de este mineral, a pesar de la ausencia de una mejora directa en el rendimiento. Es de notar que dosis moderadas de suplementos de hierro (24 mg/día) también se han reportado como un aumento efectivo de la hepcidina sérica en atletas deficientes en hierro. Por lo tanto, estos hallazgos indican que la deficiencia de ferritina determina la respuesta de la hepcidina al ejercicio de resistencia y, por consiguiente, la suplementación de hierro puede activar un mecanismo contrarregulatorio por el cual la hepcidina se libera a la circulación después de una única sesión de ejercicio de resistencia.

Un enfoque mecanicista para la expresión de hepcidina inducida por el ejercicio

1. Nivel de hierro

El aumento de la hepcidina sérica en respuesta al ejercicio se ha atribuido comúnmente a un aumento del estado inflamatorio. En roedores deficientes en hierro, el tratamiento con lipopolisacáridos produjo una reducción en la expresión de ARNm de HAMP hepática, IL-6 y TNF-α, lo que sugiere que un déficit de hierro puede atenuar la expresión de hepcidina en respuesta a inductores inflamatorios. En los humanos, la anemia de los pacientes con inflamación mostró una mayor concentración circulante de hepcidina al inicio, en comparación con sus homólogos saludables con deficiencia de hierro. De hecho, bajo un estado inflamatorio elevado, los individuos no anémicos mostraron niveles más altos de hepcidina en comparación con una población anémica. En lo que respecta al ejercicio, Peeling et al. encontraron que la hepcidina no respondía al ejercicio en aquellos atletas con niveles previos al ejercicio de ferritina sérica <30 μg/L, pero en contraste, se observó una regulación al alza de las concentraciones de hepcidina después del ejercicio en aquellos individuos que mostraron mayores niveles de ferritina al inicio del estudio. Apoyando esta idea, en atletas con deficiencia de hierro (ferritina sérica <30-40 μg/L y hemoglobina >12.0 g/L), la suplementación de hierro facilita la elevación de hepcidina después del ejercicio en sangre. Por lo tanto, estos estudios, junto con aquellos en los que la suplementación con hierro ha inducido un mayor aumento en la respuesta de la hepcidina al ejercicio en comparación con el placebo, indican que a pesar del papel relevante de la inflamación como un activador de hepcidina, el nivel de hierro antes del ejercicio puede ser el regulador principal de esta hormona, derivada del hígado, inducida por el ejercicio. Por lo tanto, cuando se produce un déficit de hierro patológico o no patológico, la hepcidina inducida por el ejercicio se atenúa, al menos en parte. En consecuencia, dado que la magnitud de la respuesta de la hepcidina al ejercicio parece depender de los niveles de ferritina y posteriormente de las reservas de hierro, la normalización de estos parámetros es esencial para explorar los efectos del ejercicio en la regulación de la relación hierro-hepcidina.

2. Inflamación

Aunque el déficit de hierro parece determinar la expresión de hepcidina después del ejercicio, un aumento en el estado inflamatorio también media la regulación al alza inducida por el ejercicio de la hepcidina en poblaciones no deficientes en hierro.

En las células hepatocíticas, las enfermedades inflamatorias sistémicas o las infecciones facilitan la activación de la hepcidina a través de la vía de señalización IL-6/STAT3. La vía de señalización de Jak/STAT es estimulada por varias citoquinas (por ejemplo, IL-6 o IL-15) en diferentes tipos de células que promueven principalmente efectos proinflamatorios y antiinflamatorios. En roedores, la ciclosporina A administrada después de una sesión de ejercicio de resistencia hasta la extenuación produjo una disminución en los niveles de IL-6 plasmáticos y la expresión transcripcional de señalización inhibidora de IL-6 (receptor alfa de SOCS3 e IL-6) y hepcidina en hepatocitos, inmediatamente y 2h post-ejercicio, respectivamente. Sin embargo, en el estudio no se mostraron la expresión de ARNm y proteína IL-6, la expresión proteica de hepcidina y el estado del hierro, lo que confunde el papel de los factores proinflamatorios como mediadores de la hepcidina inducida por el ejercicio. Al agregar una capa extra de complejidad, la ciclosporina A produce diversos efectos según el tipo de célula. Mientras que, en los macrófagos, la administración de ciclosporina A estimula una regulación a la baja de la proteína IL-6, no estimula la expresión del ARNm; en el músculo esquelético humano, la ciclosporina A promueve una regulación al alza de la expresión de IL-6 y una disminución de la expresión de TNF-α, cuestionando así el papel de IL-6 como activador proinflamatorio de la expresión de hepcidina.

En la última década, la IL-6 se identificó como una miocina que aumenta en respuesta al ejercicio, según la disponibilidad de glucosa y la intensidad y duración de la sesión de ejercicio. Se ha demostrado que la IL-6 ejerce varios efectos endocrinos cuando es liberado por el músculo esquelético en respuesta al ejercicio; entre ellos, la IL-6 promueve efectos anti-tumorigénicos y antiinflamatorios. En humanos, la elevación aguda de la expresión circulante de IL-6 está asociada con expresiones aumentadas de IL-1rα e IL-10, y una producción reducida de TNF-α. Estos estudios sugieren un papel crítico para la IL-6 derivada del músculo esquelético en el tráfico de leucocitos, promoviendo efectos antiinflamatorios. Por lo tanto, la elevación de la fracción circulante de IL-6 en respuesta al ejercicio puede no reflejar una función proinflamatoria de esta citocina. De hecho, la regulación positiva transcripcional de señales inhibidoras de IL-6 (SOCS3 e IL-6rα) en células de hepatocitos, observadas por Banzet et al., pueden interpretarse como un mecanismo de contrarresto mediante el cual, en respuesta a una elevación de IL-6 derivada del músculo en sangre, estas células reducen de forma aguda la captación de IL-6, permitiendo así los efectos antiinflamatorios de esta mioquina.

Sin embargo, aunque la elevación de la fracción circulante de IL-6 después del ejercicio puede tener una función antiinflamatoria, se sabe que el aumento crónico de esta citoquina es un marcador inflamatorio que se encuentra en diferentes poblaciones. Se han observado los roles proinflamatorios y antiinflamatorios coexistentes en otras mioquinas. Se ha demostrado que la IL-15 ejerce efectos proinflamatorios cuando esta citoquina está crónicamente elevada al inicio del estudio; sin embargo, en respuesta a una única sesión de ejercicio, la IL-15 sérica está regulada positivamente, y en lugar de mostrar una función proinflamatoria, esta mioquina ejerce efectos oxidativos en el tejido adiposo. De hecho, en individuos físicamente activos, la concentración basal de IL-15 y su receptor alfa relacionado disminuyeron en una población con enfermedades inflamatorias, sugiriendo potencialmente un efecto antiinflamatorio de IL-15 en respuesta a episodios de ejercicio crónico.

En consecuencia, en lugar del aumento posterior al ejercicio, la elevación crónica de IL-6 al inicio del estudio puede interpretarse como una señal proinflamatoria que puede activar la expresión inducida por inflamación de hepcidina observada in vitro e in vivo. Apoyando esta idea, solo un estudio informó una correlación entre los niveles circulantes de IL-6 y hepcidina inmediatamente después del ejercicio, mientras que la mayoría de los estudios no encontraron tal relación o mostraron resultados contrastantes entre estos dos factores. Por lo tanto, el estado de hierro antes del ejercicio y los niveles de IL-6 pueden ser responsables de la asociación informada por Robson-Ansley et al. inmediatamente después del ejercicio. Por lo tanto, además del nivel de hierro, las concentraciones de IL-6 antes del ejercicio deben ser monitoreadas para comprender la respuesta de la hepcidina al ejercicio.

3. Hipoxia

Los atletas de resistencia están expuestos de forma rutinaria a ambientes hipóxicos con el fin de mejorar el rendimiento (VO_2max) debido al aumento en la población de glóbulos rojos inducida por esta condición. Curiosamente, la hipoxia es otro regulador de la síntesis de hepcidina. Los estudios de cultivo celular han encontrado que la activación de los factores inducidos por la hipoxia (HIF-1α y HIF-2α) suprime la actividad de la hepcidina y aumenta la biodisponibilidad de la eritropoyesis estimulante del hierro. Además, en roedores, un aumento en el estrés de la eritropoyesis ha demostrado que estimula la expresión de la eritroferona (ERFE), una hormona que suprime la hepcidina sérica, facilitando la movilización y absorción del hierro. En humanos, se ha demostrado que la exposición prolongada a una fracción reducida de oxígeno inspirado atenúa la expresión de hepcidina y, por lo tanto, aumenta las expresiones de ferroportina y DMT1.

Esta reducción en hepcidina puede atribuirse exclusivamente a los requerimientos de hierro de la estimulación con eritropoyetina (EPO) en la médula ósea para promover la producción de eritrocitos. Por lo tanto, se ha cuestionado el papel regulador de los factores inducibles por hipoxia en la síntesis de hepcidina, ya que la EPO es un activador clave de HIF-1α y HIF-2α. Sin embargo, el factor inducible por hipoxia puede ser estimulado por diferentes mecanismos de señalización y potencialmente tener un efecto independiente de EPO sobre la producción de hepcidina. HIF-1α y HIF-2α se consideran sensores del estado de hierro y oxígeno; por lo tanto, cuando se reduce la disponibilidad de hierro u oxígeno, por ejemplo, en respuesta al ejercicio de alta intensidad, estos dos factores se regulan positivamente. Además, la ERFE también puede jugar un papel crítico en el metabolismo de la hepcidina; sin embargo, se requieren estudios en humanos para evaluar esta idea.

En este contexto, Badenhorst et al. analizaron el efecto de la exposición a una hipoxia aguda severa (F_IO₂ ~0.1513, altitud simulada de ~2900 m) en comparación con la normoxia (F_IO₂ ~0.2093) durante el período de recuperación de una sesión de ejercicio interválico de resistencia (ocho series de 3 min de ejercicio al 85% del VO_2pico seguido por 1,5 minutos al 60% del VO_2pico). El estudio encontró una disminución en los niveles de hepcidina en suero a las 3h después del ejercicio, lo que apoya los efectos supresores de la hipoxia en la síntesis de hepcidina. Por el contrario, Govus et al. observaron que la exposición a hipoxia aguda severa (F_IO₂ ~0.1450, altitud simulada de ~3000 m) durante el ejercicio de resistencia interválica (cinco series de 4 min de ejercicio al 90% del VO_2pico) aumentó los niveles de hepcidina sérica a las 3 h post ejercicio, similar a la condición normóxica. Una posible explicación para estos estudios aparentemente opuestos puede residir en el tiempo de exposición a la mezcla hipóxica de gases. Mientras que en Govus et al., los participantes solo estuvieron expuestos a la hipoxia durante la sesión de ejercicio (~31 min), en Badenhorst et al., los participantes estuvieron expuestos durante 3h después del ejercicio.

Vivir alto-entrenar bajo (Live high–train low; LHTL) es una estrategia recurrente entre los atletas para mejorar su rendimiento de resistencia. Para evaluar el efecto de esta estrategia sobre el metabolismo de la hepcidina, Govus et al. analizaron las respuestas séricas de hepcidina a una sesión interválica de resistencia (seis series de 1000 m de carrera al 90% del VO_2pico) en hipoxia (F_IO₂ ~0.155) o condiciones normóxicas (600 m de altitud), antes y después de 11 días de LHTL. Apoyando el trabajo previo realizado por este grupo de investigación, la exposición de hipoxia o normoxia durante el ejercicio produjo un aumento similar en la hepcidina sérica a las 3h después del ejercicio en corredores entrenados. A pesar de la falta de una respuesta aguda, Govus et al. encontraron que la estrategia LHTL aumentó los niveles séricos de hepcidina al inicio, pero no en respuesta al ejercicio. Esta supresión de los niveles séricos de hepcidina puede interpretarse como un mecanismo para facilitar el hierro dietético o reciclado (hemólisis) con el fin de mantener las demandas eritropoyéticas promovidas por la exposición a la hipoxia. Curiosamente, en el estudio de Govus et al., los niveles de ferritina en suero antes del ejercicio parecieron influir en la respuesta de la hepcidina al ejercicio después de LHTL, lo que apoya que la magnitud de la respuesta de la hepcidina sérica al ejercicio realizado en normoxia o hipoxia en el estudio de Govus et al. depende de los niveles de ferritina antes del ejercicio.

Por lo tanto, las alteraciones inducidas por el ejercicio en la disponibilidad de oxígeno o la regulación positiva de los factores hipoxígenos pueden atenuar la síntesis de hepcidina al inicio, mientras que, en respuesta al ejercicio, se requiere la normalización de la ferritina sérica para examinar el efecto de la hipoxia en el metabolismo de la hepcidina humana.

4. Anticonceptivos orales

La deficiencia de hierro es de 5 a 7 veces más prevalente en mujeres que en hombres atletas, al menos en parte como consecuencia de elevadas pérdidas de hierro debido a la menstruación. Además, las diferencias en las hormonas sexuales también pueden explicar la diferencia de género en el déficit de hierro, ya que las hormonas de estrógeno han demostrado que estimulan la síntesis de hepcidina, mientras que la testosterona promueve la inhibición de esta.

En este sentido, en un intento de regular el sangrado menstrual, algunas atletas usan píldoras anticonceptivas, a pesar de que contienen estradiol, una hormona sexual que pertenece al subgrupo de estrógenos, que puede afectar la expresión de hepcidina. En este sentido, Sim et al. evaluaron el efecto de la administración de píldoras anticonceptivas sobre la respuesta de la hepcidina en un grupo de mujeres físicamente activas después de 40 min de ejercicio de resistencia al 70% del VO_2pico, durante los días 2-4 y 12-14 del ciclo menstrual. Se encontró un aumento significativo en la hepcidina sérica 3 h después del ejercicio en los dos períodos del ciclo menstrual medidos, y no se observó interacción de la píldora anticonceptiva. Aunque este estudio no reveló diferencias significativas, las concentraciones circulantes de hormonas sexuales merecen mayor atención como un potencial modulador de la síntesis de hepcidina.

Conclusiones
El déficit de hierro es un suceso frecuente en la carrera de los atletas y puede causar efectos nocivos en el rendimiento de resistencia, reduciendo la disponibilidad de oxígeno y la economía de ejercicio. La hepcidina se ha presentado como un regulador crucial de la tasa de absorción-degradación del hierro, que puede estar mediado por el ejercicio. La revisión actual revela que una sola sesión de 30 a 120 minutos de ejercicio de resistencia (interválico o continuo) a intensidad moderada o alta (60% a 90% del VO_2pico) facilita la regulación positiva de la expresión circulante de hepcidina entre 0h y 6h post-ejercicio, alcanzando un máximo después de 3h del final de la sesión de ejercicio.

La magnitud de la respuesta de la hepcidina al ejercicio parece depender del nivel de hierro previo al ejercicio (niveles de ferritina) y la expresión circulante de citoquinas proinflamatorias (de forma destacada IL-6). Además, las alteraciones del oxígeno y la regulación positiva de los factores inducibles por hipoxia durante o después del ejercicio también pueden regular la expresión de hepcidina. Por último, se ha encontrado que la suplementación con flavonoides de hierro y arándano modula la expresión circulante de hepcidina después del ejercicio, mientras que las vitaminas C, D, E ó K y la suplementación con CHO no alteraron la expresión de hepcidina. Se requieren más estudios para explorar el efecto de diferentes tipos de ejercicio (ejercicio de fuerza), intensidades (<60 VO_2max) y volúmenes (periodos de ejercicio crónico) en la fracción circulante de hepcidina.