Physical exercise, gut, gut microbiota, and atherosclerotic cardiovascular diseases (pdf original)
Chen J, Guo Y, Gui Y y Xu D
Lipids Health Dis. 2018 Jan 22;17(1):17. doi: 10.1186/s12944-017-0653-9
Las enfermedades cardiovasculares son la principal causa de morbi-mortalidad mundial y la enfermedad arterioesclerótica (ASCVD) es una de ellas. Esta enfermedad se manifiesta como una isquemia crónica que afecta a distintos órganos a lo largo del tiempo. El ejercicio físico parece disminuir de forma independiente el riesgo de padecer ASCVD y, más específicamente, la mayoría de los investigadores recomiendan el ejercicio aeróbico de alta intensidad y el entrenamiento de fuerza como la mejor forma de conseguirlo. Aunque los mecanismos que subyacen a estos efectos protectores no están del todo claros, algunos de los efectos beneficiosos sobre la ASCVD son: la mejora de la función endotelial, la disminución de los niveles de proteína C-reactiva, la disminución de la presión arterial y los niveles de triglicéridos y el aumento de los niveles de HDL-C, sensibilidad a la insulina y la homeostasis de la glucosa. Además, el ejercicio de resistencia aeróbica tiene efectos anti-isquémicos y mejora el flujo sanguíneo coronario aumentando la densidad capilar y el área de flujo sanguíneo.
Por otra parte, recientemente se está estudiando el impacto de la microbiota intestinal sobre la ASCVD, a través de su diversidad, distribución y metabolitos, observándose relación entre la microbiota intestinal, la inflamación del intestino y la ASCVD. En este sentido, distintos autores han mostrado la relación entre el ejercicio físico y la microbiota intestinal, y su influencia sobre factores de riesgo de ASCVD como el metabolismo lipídico y la inflamación crónica sistémica.
Gut microbiota y ASCVD
Especies, distribución y diversidad de la microbiota intestinal y ASCVD
La microbiota intestinal es el término general para los microorganismos bacterianos que colonizan el tracto digestivo humano, que es 10 veces mayor al número de células totales en un humano, y su material genético es 150 veces el de los humanos. Estos microorganismos se pueden clasificar principalmente en Firmicutes y Bacteroidetes (que comprenden el 80-90% de los microorganismos intestinales), seguidos por Actinobacterias y Proteobacterias. Entre los Firmicutes están los Ruminococcus, Clostridium, Lactobacillus, Eubacterium, Faecalibacterium y Roseburia, y dentro de los Bacteroidetes están la Prevotella y Xylanibacteria.
Los investigadores describen 3 tipos de microbiota intestinal (enterotipos) en función de la abundancia de las familias bacterianas: tipo 1- principalmente Bacteroidetes, tipo 2- principalmente Prevotella, y tipo 3- principalmente Ruminococcus y una menor proporción de Bacteroidetes, Roseburia y Blautia. La edad, el sexo, el peso y la raza no están relacionados con el enterotipo, pero sí los hábitos de comidas y el gasto energético o la síntesis de vitaminas. Investigaciones relevantes han mostrado que pacientes con arterioesclerosis tenían principalmente enterotipos tipo 3 y que la proporción de Collinsella es mayor en pacientes con arterioesclerosis, mientras que la propoción de Roseburia y Eubacterium son mayores en individuos sanos.
Metabolitos de la microbiota intestinal y ASCVD
- Ácidos grasos de cadena corta y ASCVD
Los ácidos grasos de cadena corta (SCFAs) son la mayor parte de los productos de desecho de la degradación microbiana de los hidratos de carbono y las proteínas en el intestino. La mayoría de ellos se absorben en el intestino y se metabolizan posteriormente en determinados tejidos corporales contribuyendo a algunos procesos fisiológicos importantes, especialmente el aporte energético diario.
A través de la absorción y el metabolismo de los SCFA, el huésped es capaz de obtener energía desde los alimentos que no son digeridos completamente. Los SCFAs tienen múltiples efectos en el cuerpo, como afectar el transporte celular epitelial y el metabolismo, crecimiento y diferenciación y controlar el metabolismo de los lípidos e hidratos de carbono en los hepatocitos, además de ser una fuente de energía.
- Trimetilamina N-óxido (TMAO) y ASCVD
La microbiota del intestino participa en la patología de la ASCVD a través del producto metabólico llamado Trimetilamina (TMA). En el escenario de los nutrientes diarios con TMA (colina, fosfatidilcolina, carnitina), la microbiota intestinal participa en la formación del componente proaterogénico TMAO, que en humanos se ha observado como niveles elevados de TMAO son un marcador de elevado riesgo cardiovascular.
En pacientes con ASCVD, niveles elevados de TMAO están asociados con infarto de miocardio, infarto cerebral y cualquier causa de muerte, principalmente porque TMAO aumenta la agregación plaquetaria y la trombosis.
Microbiota intestinal y factores de riesgo de ASCVD
- Microbiota intestinal y metabolismo lipídico
En personas obesas existe mayor cantidad de bacteroidetes y menor de firmicutes que en personas delgadas.
Alteraciones en la microbiota intestinal, especialmente bacterias dependientes de ácido láctico (LAB), han mostrado modificaciones importantes en el metabolismo lipídico en animales y humanos. Algunas especies de hongos pueden eliminar el colesterol, además las bifidobacterias disminuyen los niveles de colesterol, y están asociadas a altos niveles de HDL-C. Por otra parte, las modificaciones de la microbiota intestinal por el uso de antibióticos o probióticos mejoran la dislipidemia.
- Microbiota intestinal, endotoxinas e inflamación crónica sistémica.
La colonización de bacterias gram-negativas lleva asociada gran cantidad de endotoxinas, especialmente LPS (lipopolisacáridos), en el intestino humano. Algunos estudios han mostrado bajos niveles de LPS séricos en humanos, demostrando que LPS se absorbe de forma lenta desde el lumen intestinal.
Disminuir las proteínas de unión en el intestino aumenta la permeabilidad de PLS, causando la inflamación crónica, la inflamación de la grasa visceral y la infiltración de macrófagos, que son factores de riesgo de ASCVD. Probióticos como los lactobacillus mejoran la expresión de las proteínas de unión en el intestino y reducen la absorción de LPS y sus efectos proinflamatorios mejorando la respuesta inmune. En humanos, la Prevotella histicola reduce la permeabilidad intestinal y la inflamación regulando la expresión de enzimas que producen péptidos antimicrobianos y la expresión de proteínas de unión ZO-1 y ocludina.
La disbiosis de la microbiota del intestino también aumenta los niveles de endotoxinas y la liberación de flagelina por las bacterias gram-negativa, en combinación con TRL5 y contribuyen a la inflamación y el daño del endotelio intestinal.
Ejercicio físico y microbiota intestinal
Un estilo de vida moderno, así como la dieta y el ejercicio influyen en la composición de la microbiota intestinal y por lo tanto en la salud del huésped.
Ejercicio físico, distribución y diversidad de la microbiota
Existen estudios que muestran como el ejercicio físico aumenta la diversidad de la microbiota y modula su distribución. Además, la diversidad bacteriana es menor en personas mayores sedentarias en comparación con aquellas que hacen ejercicio y se ha observado una mayor proporción de bacteroidetes con respecto a Firmicutes en personas obesas que hacían ejercicio.
Los estudios más recientes que comparan los efectos del ejercicio físico sobre diferentes dietas mostraron que el ejercicio altera la distribución de la microbiota intestinal tanto en dietas altas en hidratos de carbono (HFD) como en dietas normales, y el único genero asociado con el ejercicio son Faecalibacterium prausitzii (Firmicutes), Clostridium spp (Firmicutes), y Allobaculum spp (Mycoplasmataceae). Además, la proporción de Allobaculum spp y Clostridiales fue mayor tras un programa de ejercicio en comparación con los sedentarios, y F prausnitzii estuvo sólo presente en los grupos que hacían ejercicio sin tener en cuenta la especie animal.
Ejercicio físico y Ácidos grasos de cadena corta
Existen algunos estudios que muestran como el ejercicio puede promover la formación de SCFA. En modelos animales se ha observado como el ejercicio en carrera aumenta los niveles de butirato fecales y este cambio se asocia con cambios en los grupos de bacterias que lo producen. Así pues, un aumento de la producción de SCFAs inducido por los cambios en el perfil de la microbiota podría ser uno de los mecanismos por los que el ejercicio físico promueve la salud, desde que el butirato tiene la habilidad de inhibir la acción de las deacetilasas de histonas, y por lo tanto su impacto en la regulación génica, modulación inmune, regulación de la barrera intestinal, reducción del estrés oxidativo, el control de la diarrea, la sensibilidad visceral y la modulación de la motilidad intestinal, que participan todas ellas en la modulación de la ASCVD. Además, los SCFAs catabolizados por la microbiota parece que activan las vías de señalización de AMPK que controlan la actividad de varios de los factores implicados en la regulación de los niveles de colesterol y el metabolismo de los lípidos y la glucosa en el músculo.
Influencia del ejercicio físico sobre los factores de riesgo de ASCVD a través de las funciones intestinales
Existe evidencia sobre cómo la actividad física regular es anti-inflamatoria y protege frente el desarrollo de enfermedades crónicas inflamatorias. Estudios recientes han relacionado la disbiosis intestinal con microbios patógenos y hay resultados que también indican una mayor susceptibilidad a la enfermedad inflamatoria. Existen algunos estudios en animales y humanos que muestran como el ejercicio puede tener un papel beneficioso en la prevención y mejora de las enfermedades inflamatorias crónicas teniendo un efecto sobre la función inmune intestinal y las características del microbioma. Estas investigaciones muestran que distintas formas de entrenamiento influyen de forma distinta sobre la severidad de la inflamación intestinal durante una circunstancia inflamatoria y podría estar ligado a la homeostasis celular inmune intestinal y a las interacciones microbiota-sistema inmune.
Los estudios en el campo del ejercicio físico y la permeabilidad intestinal muestran como el ejercicio extenuante aumenta la permeabilidad intestinal inducida por la isquemia intestinal. Esta es la causa del disconfort abdominal y la diarrea en atletas durante la competición. Sin embargo, estos hallazgos podrían no ser la única conexión entre el ejercicio y la permeabilidad intestinal. Una disminución del 50% del flujo sanguíneo al intestino causa un deterioro en la permeabilidad. Así pues, el aumento de la permeabilidad intestinal inducida por la isquemia está asociada con la intensidad, duración y adaptabilidad del ejercicio.
Conclusiones
Aunque no existe evidencia directa que apoye la premisa de que el ejercicio físico previene la ASCVD a través de la modificación de la microbiota intestinal y aliviando la inflamación sistémica, muchos estudios han confirmado esta hipótesis. Algunas especies de la flora intestinal están relacionadas específicamente con el ejercicio y la ASCVD, y podrían contener géneros que podrían mejorar la arterioesclerosis a través del ejercicio.
En el campo de la CVDs, la microbiota intestinal es un tópico emergente que tiene aún muchas preguntas sin resolver.
