El estrés oxidativo inducido por el ejercicio representa uno de los fenómenos fisiológicos más estudiados en la biología del esfuerzo físico durante las últimas décadas. Tradicionalmente, la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS) se interpretó como un proceso perjudicial asociado al daño celular; sin embargo, la evidencia acumulada sugiere que su papel es mucho más complejo. En realidad, las ROS generadas durante el ejercicio constituyen simultáneamente un factor potencial de daño y un elemento esencial en la señalización adaptativa del músculo esquelético. Este aparente contraste ha dado lugar a un intenso debate científico sobre si el estrés oxidativo inducido por el ejercicio debe considerarse un “enemigo” o un “aliado” de la salud.
El estrés oxidativo se define como un desequilibrio entre la producción de oxidantes y la capacidad antioxidante celular, lo que puede alterar la señalización redox y provocar daño molecular. Niveles elevados y sostenidos de ROS están implicados en la patogénesis de numerosas enfermedades crónicas, como cáncer, diabetes, hipertensión, enfermedades cardiovasculares y trastornos neurodegenerativos. Sin embargo, el ejercicio físico regular —a pesar de incrementar transitoriamente la producción de ROS— se asocia de forma consistente con una reducción de la mortalidad por todas las causas, lo que plantea una aparente paradoja fisiológica.
Durante el ejercicio, especialmente cuando es prolongado o de alta intensidad, aumenta la producción de ROS en múltiples tejidos, incluyendo la sangre y el músculo esquelético. Las contracciones musculares constituyen una fuente principal de radicales libres, lo que convierte al músculo activo en un generador central de señales redox durante la actividad física. Entre las principales especies reactivas producidas se encuentran el anión superóxido, el peróxido de hidrógeno, el radical hidroxilo y diversas especies reactivas del nitrógeno como el óxido nítrico y el peroxinitrito. Estas moléculas pueden modificar proteínas, lípidos y ADN, pero también actúan como importantes reguladores de procesos celulares.
Para mantener el equilibrio redox, las células disponen de sistemas antioxidantes altamente especializados, que incluyen tanto componentes enzimáticos como no enzimáticos. Entre los antioxidantes enzimáticos destacan la superóxido dismutasa, la catalasa y las glutatión peroxidasas, que convierten las ROS en moléculas menos reactivas. Asimismo, sistemas como la tioredoxina y las peroxirredoxinas contribuyen a mantener el estado reducido de proteínas celulares y participan activamente en la regulación de la señalización redox. A nivel no enzimático, moléculas como el glutatión reducido, las vitaminas C y E, el ácido úrico y la bilirrubina desempeñan funciones protectoras frente al daño oxidativo. Este entramado antioxidante permite controlar la producción de ROS y limitar sus efectos potencialmente perjudiciales.
La investigación sobre el estrés oxidativo inducido por el ejercicio comenzó en la década de 1970, cuando se observó por primera vez que el ejercicio prolongado incrementaba los marcadores de daño oxidativo. Posteriormente se demostró que el músculo esquelético en contracción produce radicales libres, lo que impulsó una línea de investigación centrada en el papel de las ROS en la fatiga muscular. Durante años predominó la idea de que estos compuestos eran exclusivamente perjudiciales. No obstante, a finales del siglo XX se produjo un cambio conceptual significativo al reconocerse que las ROS actúan como moléculas señalizadoras esenciales para la adaptación al entrenamiento.
Actualmente se sabe que las ROS participan en la regulación del flujo sanguíneo muscular, la producción de fuerza y la activación de rutas de señalización intracelular implicadas en la biogénesis mitocondrial y el aumento de la capacidad antioxidante endógena. De hecho, el entrenamiento físico regular incrementa la expresión de enzimas antioxidantes en el músculo esquelético, lo que mejora la capacidad celular para neutralizar radicales libres y reduce el estrés oxidativo inducido por esfuerzos posteriores. Esta adaptación constituye un ejemplo claro de plasticidad muscular inducida por el ejercicio.
Uno de los aspectos más relevantes del papel fisiológico de las ROS es su influencia sobre la producción de fuerza muscular. La relación entre ROS y función contráctil es bifásica: niveles moderados de ROS son necesarios para alcanzar la máxima producción de fuerza, mientras que niveles excesivos provocan deterioro del rendimiento muscular y favorecen la fatiga. Este fenómeno se explica, en parte, por alteraciones en la sensibilidad al calcio de las proteínas contráctiles y por cambios en la excitabilidad de la membrana muscular. Asimismo, la acumulación excesiva de ROS puede afectar la actividad de la bomba sodio-potasio, reduciendo la capacidad del músculo para mantener la contracción durante esfuerzos prolongados.
Además de su papel en la fatiga muscular, las ROS desempeñan funciones clave en la adaptación al entrenamiento. Diversas rutas de señalización dependientes del estado redox regulan la expresión génica relacionada con la biogénesis mitocondrial, la síntesis de proteínas antioxidantes y la mejora del metabolismo oxidativo. Factores de transcripción como NF-κB, PGC-1α y Nrf2 responden a señales redox generadas durante el ejercicio, promoviendo cambios estructurales y funcionales en el músculo esquelético. Incluso en el entrenamiento de fuerza, las ROS participan en la activación de vías asociadas a la hipertrofia muscular mediante la regulación de la síntesis proteica.
El concepto de hormesis constituye uno de los marcos teóricos más importantes para comprender el papel dual del estrés oxidativo inducido por el ejercicio. Según este modelo, exposiciones moderadas a agentes estresores generan respuestas adaptativas beneficiosas, mientras que exposiciones excesivas provocan daño celular. Aplicado al ejercicio físico, este principio sugiere que incrementos moderados en la producción de ROS estimulan adaptaciones favorables, como el aumento de la capacidad antioxidante y la mejora de la función mitocondrial. En cambio, niveles extremadamente elevados podrían resultar perjudiciales. Sin embargo, la evidencia disponible indica que el ejercicio habitual rara vez produce niveles de estrés oxidativo suficientemente altos como para generar daño crónico significativo en individuos sanos.
Otro argumento relevante en el debate sobre el papel de las ROS inducidas por el ejercicio proviene de estudios epidemiológicos. Si la producción de radicales libres durante la actividad física fuera perjudicial para la salud, cabría esperar una mayor incidencia de enfermedades crónicas en personas físicamente activas. Sin embargo, ocurre lo contrario: la práctica regular de ejercicio reduce el riesgo de numerosos tipos de cáncer, enfermedades cardiovasculares, hipertensión arterial y trastornos neurodegenerativos como el Alzheimer y el Parkinson. Además, existe una relación inversa clara entre el nivel de actividad física y la mortalidad por todas las causas.
Estos hallazgos sugieren que la producción de ROS inducida por el ejercicio no solo no resulta perjudicial en condiciones normales, sino que probablemente constituye un mecanismo fundamental para explicar muchos de los beneficios del entrenamiento físico. Aunque todavía no se comprenden completamente los mecanismos moleculares responsables de esta protección frente a enfermedades crónicas, se ha propuesto que el aumento de la expresión de genes antioxidantes y la mejora de la homeostasis redox desempeñan un papel importante.
En conjunto, la evidencia científica actual indica que el estrés oxidativo inducido por el ejercicio debe interpretarse como un fenómeno fisiológico complejo con efectos dependientes de la dosis y del contexto. Mientras que niveles excesivos pueden contribuir al daño celular y a la fatiga muscular, niveles moderados actúan como señales esenciales para la adaptación al entrenamiento y la protección frente a enfermedades. Por ello, lejos de considerarse exclusivamente perjudicial, la producción de ROS durante el ejercicio puede entenderse como un componente clave de los beneficios asociados a la actividad física regular.
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Referencia completa del artículo:
Powers SK, Deminice R, Ozdemir M, Yoshihara T, Bomkamp MP, Hyatt H. Exercise-induced oxidative stress: Friend or foe? J Sport Health Sci. 2020 Sep;9(5):415-425. doi: 10.1016/j.jshs.2020.04.001.
