El artículo parte de un concepto fundamental: el ejercicio agudo supone un aumento inmediato y transitorio de las demandas energéticas en el músculo esquelético, un tejido que ajusta su metabolismo de forma extremadamente rápida para sostener la contracción. Este incremento del flujo energético activa rutas como la glucólisis y el ciclo de Krebs, con la liberación progresiva de diferentes intermediarios metabólicos.
Aunque se sabe que muchos de estos metabolitos aumentan dentro del músculo durante el ejercicio, la evidencia también ha mostrado que varios de ellos alcanzan la circulación sistémica. Una vez en sangre pueden cumplir dos roles complementarios:
- Servir como sustratos energéticos para otros órganos con menores demandas en ese momento, facilitando la redistribución del metabolismo.
- Actuar como moléculas señalizadoras (exerquinas), lo que permite la comunicación entre órganos y la adaptación sistémica.
Un ejemplo paradigmático es el lactato, que durante el ejercicio se libera masivamente desde el músculo y posteriormente se oxida en otros tejidos o se transforma de nuevo en glucosa mediante el ciclo de Cori. Otros metabolitos emergentes, como succinato o L-β-ácido aminoisobutírico (L-BAIBA), también pueden participar en respuestas adaptativas a nivel de tejido adiposo o músculo, ampliando el concepto clásico del metabolismo del ejercicio.
El problema es que la evidencia previa se ha basado casi siempre en comparaciones simples entre reposo vs. post-ejercicio, sin capturar la dinámica temporal que ocurre durante la propia sesión. Por tanto, se desconoce:
- qué metabolitos aparecen primero,
- cuáles aumentan progresivamente,
- cómo es su retorno a valores basales en recuperación,
- y qué patrones de comunicación metabólica emergen en el tiempo.
Para resolver estas preguntas, el estudio implementó un diseño de alta resolución temporal: muestras sanguíneas seriadas durante el ejercicio y la siguiente hora de recuperación, analizadas mediante metabolómica dirigida. Se midieron 42 metabolitos clave, organizados en categorías metabólicas relevantes (glucólisis, ciclo de Krebs (TCA), cetonas, aminoácidos que reponen piruvato/acetil-CoA o intermediarios del TCA, y otros compuestos).
La hipótesis central fue que la cinética temporal de los metabolitos séricos reflejaría fielmente la actividad metabólica del músculo en ejercicio, lo que permitiría describir por primera vez los patrones dinámicos del metabolismo sistémico ante una carga aeróbica aguda.
Resultados principales durante el ejercicio: un espejo del metabolismo muscular
Los datos revelaron cambios significativos en los 42 metabolitos, confirmando una respuesta sistémica amplia. Los resultados más destacables de la fase de ejercicio fueron:
Incremento rápido de productos finales de la glucólisis
Metabolitos como lactato y piruvato mostraron un aumento muy rápido, alcanzando picos en los primeros 10-15 minutos.
Esto coincide con:
- el aumento del flujo glucolítico,
- la caída del pH muscular,
- y la facilitación del transporte mediante las proteínas MCT, altamente sensibles al gradiente de protones.
Aumento progresivo de intermediarios del ciclo de Krebs
Metabolitos como succinato, fumarato y malato aumentaron más lentamente y alcanzaron su máximo hacia el final de los 40 minutos de ejercicio.
Especialmente relevante es el succinato, que según estudios previos se protona con la acidosis muscular, permitiendo su transporte por MCT1, algo que explica su aparición temprana en sangre.
Otros metabolitos como citrato, isocitrato o α-cetoglutarato también aumentaron, aunque con cinéticas ligeramente distintas.
Este conjunto de datos confirma que los metabolitos intracelulares del TCA también alcanzan la circulación, reflejando fielmente la activación mitocondrial del músculo.
Aparición de metabolitos derivados de rutas secundarias
Destaca el aumento de α-hidroxiglutarato, un compuesto no estrictamente energético pero derivado de α-cetoglutarato en condiciones de:
- alto flujo glucolítico,
- pH ácido,
- y acumulación de NADH.
Este metabolito podría actuar en la regeneración de NAD+, facilitando que la glucólisis continúe funcionando sin interrupción. Su presencia en sangre sugiere que incluso rutas metabólicas menos conocidas están activas y participan en la señalización sistémica.
Recuperación post-ejercicio: la fase de captación y reparación
Tras una hora de recuperación, el perfil metabólico cambió de forma clara.
Disminución marcada de numerosos aminoácidos
Los aminoácidos que reponen piruvato/acetil-CoA (alanina, serina, glicina, cisteína) o que rellenan intermediarios del TCA (glutamina, glutamato, aspartato) mostraron descensos por debajo del nivel basal.
Esta caída refleja:
- su captación tisular, probablemente por parte del músculo,
- su uso para la recuperación, síntesis proteica y reparación,
- su participación en la homeostasis nitrogenada tras el ejercicio.
Especialmente interesante es la alanina, eje del ciclo glucosa-alanina que permite:
- transportar nitrógeno desde el músculo al hígado,
- generar glucosa vía gluconeogénesis,
- y prevenir toxicidad por amonio durante el esfuerzo.
Su incremento durante el ejercicio y descenso en recuperación reflejan este intercambio metabólico clásico.
Incremento sostenido de los cuerpos cetónicos
Los cuerpos cetónicos β-hidroxibutirato y acetoacetato incrementaron de forma progresiva durante el ejercicio y continuaron aumentando en la recuperación.
Las razones pueden ser:
- la producción hepática favorecida por el ayuno nocturno del protocolo,
- la disminución de la captación periférica durante el ejercicio,
- o un balance neto positivo entre producción y uso en recuperación.
Interpretación integradora: el metabolismo sistémico como un sistema coordinado
El análisis general (clustering, PCA, AUC) permitió identificar patrones claros:
- Los metabolitos más abundantes durante el ejercicio fueron lactato, piruvato, succinato, fumarato y malato, confirmando su rol central como “moneda energética” y señalizadora.
- En cambio, los metabolitos más reducidos al final de la recuperación fueron los aminoácidos, lo que evidencia una fase de “absorción para reparación”.
El artículo propone un modelo en el que el ejercicio genera:
- Liberación de intermediarios energéticos desde el músculo hacia la sangre
- Redistribución metabólica hacia otros órganos (hígado, corazón, tejido adiposo)
- Envío de señales anabólicas y adaptativas (exerquinas)
- Fase posterior de captación para restaurar reservas y favorecer la reparación muscular
Es decir, el músculo no solo consume energía durante el ejercicio, sino que “habla” con el resto del organismo, coordinando un programa metabólico complejo.
Discusión
La discusión profundiza en las implicaciones fisiológicas:
El músculo como órgano secretor
Los datos refuerzan la idea de que el músculo:
- libera metabolitos que actúan como sustratos y señales,
- participa en la homeostasis sistémica,
- y activa mecanismos para sostener la contracción sin comprometer su viabilidad (p. ej., uso de rutas para regenerar NAD+).
Metabolitos como el succinato podrían ser actores clave en la adaptación al ejercicio, incluso modulando procesos como:
- termogénesis en tejido adiposo,
- diferenciación de células satélite,
- remodelación muscular.
Limitaciones
El estudio reconoce limitaciones relevantes:
- No existió grupo control pasivo: difícil diferenciar efecto ejercicio vs. ayuno.
- No se controló la dieta previa.
- La muestra es pequeña (n=12), lo que impide explorar diferencias por sexo.
- El estudio no puede determinar si los metabolitos aumentan por más liberación, menos captación, o ambas.
- No se puede confirmar el origen tisular de cada metabolito.
El artículo sugiere emplear en el futuro técnicas como muestras arterio-venosas o análisis de flujos cuantitativos, que permitirían determinar con precisión la contribución del músculo y otros órganos.
Conclusiones
Este trabajo ofrece por primera vez una caracterización completa, temporal y detallada de 42 metabolitos energéticos en sangre durante un ejercicio aeróbico agudo y la primera hora de recuperación. Se demuestra que:
- El músculo esquelético proyecta su actividad metabólica hacia el sistema, y la sangre actúa como un espejo de esa activación.
- Hay una fase de liberación (durante el ejercicio) y una fase de captación (en recuperación) que reflejan la transición entre producción de energía y reparación tisular.
- Estos patrones profundizan en el entendimiento de cómo el ejercicio genera beneficios para la salud más allá del músculo.
Acceso libre al artículo original en: https://www.fisiologiadelejercicio.com/wp-content/uploads/2025/11/Systemic-metabolite-kinetics-mirror-skeletal-muscle-energy-metabolism-during.pdf
Referencia completa:
Walzik D, Wenzel C, Strotkötter JE, Hoenen L, Wences Chirino TY, Trebing S, McCann A, Ueland PM, Zimmer P, Joisten N. Systemic metabolite kinetics mirror skeletal muscle energy metabolism during acute aerobic exercise. Am J Physiol Cell Physiol. 2025 Nov 20. doi: 10.1152/ajpcell.00715.2025.
