En humanos, la neurohormona melatonina (N-acetil-5 metoxi-triptamina) es sintetizada por la glándula pineal y secretada en el medio interno del sistema nervioso central. La glándula pineal es un fotosensor neuroendocrino que recibe estímulos lumínicos y los transforma en señales humorales, aunque también se han documentado otras actividades diferentes. En este contexto, la melatonina modula una variedad de funciones fisiológicas, como la regulación del ciclo sueño/vigilia y los ritmos circadianos, siendo estas las acciones más importantes. Además, la melatonina ejerce funciones adicionales como agentes neuro y cardioprotectores, anti-tumorales, antienvejecimiento y protege la integridad estructural y la actividad bioenergética de las mitocondrias contra el daño oxidativo. Por estas propiedades atribuidas, la melatonina se clasifica como una neurohormona antioxidante, antiinflamatoria, inmunomoduladora y antitumoral. Esto sugiere que la melatonina jugaría un papel clave en la recuperación de los procesos disruptivos derivados de ejercicios de alta intensidad. Este tipo de acción resulta en alteraciones en la homeostasis de los sistemas metabólicos, hormonales, neuromusculares e inmunológicos que ocurren como resultado de respuestas inflamatorias locales y sistémicas al ejercicio extenuante. Esta situación particular puede causar una disminución del rendimiento deportivo, fatiga y sobreentrenamiento.
El entrenamiento altamente exigente aumenta exponencialmente las demandas físicas y bioquímicas, particularmente en el músculo esquelético y el hígado. Esta situación induce necesidades extrametabólicas que causan un aumento en el consumo de nutrientes y alteraciones en las condiciones físicas, térmicas y mecánicas de estos tejidos, lo que resulta en la acumulación de moléculas metabólicas potencialmente dañinas como radicales libres y mensajeros de estrés. Esta condición promueve la activación y atracción de células inflamatorias al tejido muscular, alterando la homeostasis redox. Es importante destacar que el estrés causado por el entrenamiento intenso podría progresar a una inflamación crónica y/o sistémica si el descanso inadecuado y la recuperación incorrectamente programada post-ejercicio. Además, el sistema inmunológico del atleta puede deprimirse funcionalmente como resultado del estrés físico extremo, como se describe en deportes de élite/profesionales. En este contexto, el sueño es un elemento restaurador que mejora el rendimiento como resultado de la recuperación óptima de los atletas. La falta de sueño induce un aumento en las hormonas catabólicas y una reducción en las hormonas anabólicas, lo que conduce a una síntesis de proteínas y una reparación tisular deterioradas. Esto dificulta las adaptaciones al entrenamiento, los procesos de recuperación y el rendimiento deportivo posterior.
En conjunto, se producen variaciones en el conjunto de biomarcadores de salud circulantes que están condicionados por el tipo e intensidad del ejercicio, la condición física del atleta, el estado nutricional del individuo y factores ambientales externos. Para mantener los biomarcadores en un estado saludable para un rendimiento óptimo, se pueden llevar a cabo acciones nutricionales específicas e intervenciones de suplementación dietética, especialmente durante el entrenamiento intenso en la fase de preparación o durante momentos de competencia muy exigentes. Con esto en mente, los días de entrenamiento y competición intensos requieren una recuperación adicional, siendo necesaria la ingesta de suplementos nutricionales que ayuden a mejorar la recuperación metabólica y fisiológica, especialmente en el tejido muscular. Por esta razón, se han realizado múltiples estudios para demostrar los efectos de diferentes sustancias antioxidantes y productos de recuperación en el daño funcional y estructural.
Una de las moléculas que ha mostrado un papel clave después de ejercicios muy exigentes es la melatonina. Esto se debe a sus bioacciones pleiotrópicas mediante la interacción con receptores de membrana que desencadenan vías de señalización activando diferentes enzimas y factores de transcripción en distintos tejidos. Por lo tanto, además de la regulación del ritmo circadiano, la melatonina ejerce acciones antioxidantes, antiinflamatorias, inmunomoduladoras, cardioprotectoras, antidiabéticas, antiobesidad, neuroprotectoras, antienvejecimiento y antineoplásicas. La inflamación resultante de acciones de ejercicio extremo genera una secreción elevada de citocinas y quimiocinas inflamatorias. La melatonina actúa como agente antiinflamatorio, lo que conduce a una reducción en la producción de citocinas proinflamatorias como el TNF-α (factor de necrosis tumoral-α), IL-1β (interleucina-1β), IL-6 e IL-8, y un aumento en el nivel de las citocinas antiinflamatorias IL-4 e IL-10. Además, la melatonina se considera uno de los antioxidantes más potentes debido a su capacidad para eliminar directamente los radicales libres y aumentar indirectamente la expresión de enzimas involucradas en el metabolismo redox. La estructura química de la melatonina y su alto potencial redox le permite ceder fácilmente electrones, favoreciendo la reducción y eliminación de radicales libres y especies reactivas de oxígeno y nitrógeno en muchos sistemas corporales. En cuanto a los mecanismos antioxidantes indirectos, la melatonina inhibe enzimas prooxidativas y aumenta la expresión y actividad de enzimas antioxidantes, como la catalasa (CAT), superóxido dismutasas (SOD1, SOD2), glutatión peroxidasa y reductasa (GPx, GRd), peroxirredoxina (PRs), y la sintetasa de γ-glutamilcisteína del glutatión; las últimas cuatro enzimas son responsables de regular el ciclo redox del glutatión, el antioxidante clave en humanos.
El efecto de la melatonina en la mitigación del daño a nivel fisiológico, bioquímico y metabólico tras un ejercicio exigente actualmente no está claro. Esto puede condicionar el rendimiento deportivo. Por lo tanto, los efectos fisiológicos de la suplementación con melatonina podrían ser ventajosos para la restauración de ciertos biomarcadores de salud y la recuperación después de ciertas acciones físicas exigentes. Sin embargo, una revisión sistemática reciente no aclaró si existe un efecto de la administración de melatonina en el rendimiento físico. La melatonina no mejoró la fuerza, potencia, velocidad y ejercicio continuo de corta duración en atletas entrenados. Sin embargo, se informó una mejora en el equilibrio y el rendimiento del ejercicio continuo a largo plazo en no atletas. Por esta razón, esta revisión sistemática tiene como objetivo identificar, evaluar, analizar y resumir los hallazgos de estudios originales relevantes sobre los efectos de la administración de melatonina en varios parámetros, incluidos: biomarcadores circulantes (glucosa en sangre, metabolismo lipídico, función renal, función hepática, respuesta hormonal, respuesta inflamatoria y daño muscular), estado antioxidante (enzimas antioxidantes, biomarcadores de estrés oxidativo, función antioxidante y homeostasis del glutatión), respuesta perceptual y cognitiva, biomarcadores fisiológicos, biodisponibilidad de melatonina, efectos adversos de la melatonina y rendimiento deportivo (ejercicio continuo a largo plazo, capacidad aeróbica, fuerza y potencia) en atletas altamente entrenados.
Esta revisión sistemática sintetiza información sobre los efectos de la suplementación con melatonina en el rendimiento deportivo y los biomarcadores de salud circulantes de atletas altamente entrenados. Hasta donde sabemos, este estudio proporciona la primera revisión basada en evidencia de 21 ensayos clínicos de suplementación con melatonina para mejorar el rendimiento y la salud en atletas competitivos o profesionales y personas altamente entrenadas. La suplementación con melatonina varió entre 5 mg hasta 100 mg, administrada agudamente (dosis única) o continuamente en períodos que van desde 3 hasta 30 días, antes o después del ejercicio. Como descripción general, se informaron mejoras clave en el estado antioxidante, la respuesta inflamatoria y la reversión del daño hepático y muscular. Además, la suplementación con melatonina tuvo efectos moderados en la modulación de la glucemia, el colesterol total, los triglicéridos y la creatinina. En este contexto, fue difícil determinar la verdadera eficacia de la melatonina para mejorar la aptitud física según los biomarcadores de rendimiento deportivo. Además, no se informaron efectos adversos relacionados con la melatonina. La variabilidad en la duración y dosis de la suplementación y el tipo de ejercicio podrían contribuir a la incertidumbre en los resultados. Por esta razón, se ha dividido la revisión sistemática en secciones para una descripción de la investigación más precisa.
Suplementación de Melatonina
Las intervenciones realizadas en los estudios revisados se llevaron a cabo mediante la administración oral de melatonina exógena en dosis únicas elaboradas en laboratorios (cápsulas o tabletas). En 14 estudios, la melatonina se dispensó bajo una marca comercial. Las dosis fueron heterogéneas, siendo las más utilizadas 5 mg, 6 mg y 10 mg. Leonardo-Mendonça et al. utilizaron la dosis más alta (100 mg de melatonina) de todos los ensayos clínicos incluidos en esta revisión. La dosis de 100 mg de melatonina fue la única por encima del rango recomendado en humanos (3-20 mg). Para el tratamiento del trastorno del ritmo circadiano del sueño, el insomnio primario y/o secundario, se utilizan dosis entre 3-10 mg/día en personas sanas, 3-20 mg/día para pacientes con cáncer, y 2-10 mg/día para niños. En particular, se han administrado 20-40 mg/día de melatonina oralmente como adyuvante terapéutico en pacientes en un estado avanzado de cáncer metastásico y sin respuesta a tratamientos convencionales. Esto indica que las dosis utilizadas en las intervenciones clínicas podrían justificar los niveles de suplementación en atletas altamente entrenados. Sin embargo, aún quedan por establecer las dosis para disciplinas deportivas con acciones de ejercicio muy exigentes, teniendo en cuenta la biodisponibilidad de la melatonina. En este contexto, la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) ha autorizado dosis de 1-2 mg/día. La rápida absorción intestinal de la melatonina exógena permite alcanzar su concentración plasmática máxima después de 40 minutos con una vida media que oscila entre 45 y 65 minutos después de la administración oral, mientras que la administración parenteral oscila entre 0.5 y 6 minutos, con concentraciones plasmáticas que perduran después de varias horas. Los tiempos de pre-ejercicio para la suplementación oral variaron entre 15 minutos y 60 minutos, siendo principalmente de 30 minutos. Este último tiempo parece ser apropiado para obtener beneficios potenciales directos sobre el rendimiento deportivo. Tomar melatonina después del ejercicio podría tener algún efecto indirecto sobre el rendimiento deportivo debido a los efectos sobre la recuperación de los atletas a través del potencial antioxidante, la capacidad para reducir el daño muscular y hepático, y las acciones antiinflamatorias. Estos efectos mejoraron significativamente cuando se compararon con los grupos no suplementados en nueve ensayos analizados en esta revisión sistemática. Ninguno de los estudios incluidos ha determinado los niveles plasmáticos de melatonina endógena. Esto indica que la investigación futura consideraría el análisis de la dieta de los atletas, ya que ciertos alimentos pueden aumentar significativamente la concentración de melatonina. Otros compuestos como la cafeína, vitaminas y/o minerales podrían modificar la síntesis de melatonina.
No se informaron eventos adversos derivados de la suplementación con melatonina en los 21 estudios analizados en esta revisión sistemática. Sin embargo, los atletas suplementados con 8 mg de melatonina mostraron efectos perjudiciales significativos (p < 0.05) en el rendimiento deportivo en pruebas de fuerza (prueba de agarre de mano) y pruebas de potencia (salto de sentadilla y salto de contramovimiento) en comparación con el grupo suplementado con 5 mg de melatonina y el grupo control. En esta línea, la melatonina es un suplemento libre de dopaje según la Agencia Mundial Antidopaje.
Estatus antioxidante
El entrenamiento exhaustivo y extremo conduce al estrés oxidativo (EO), inducido por la producción exacerbada de especies reactivas de oxígeno y nitrógeno (RONS) y la incapacidad del organismo para mantener la homeostasis fisiológica debido al desequilibrio redox. El EO causa daño celular, especialmente en los tejidos musculares, renales y hepáticos, desencadenando una respuesta hiperinflamatoria que resulta en una disminución del rendimiento deportivo, sobreentrenamiento y fatiga prematura. Las propiedades antioxidantes de la melatonina previenen el EO, evitando el daño tisular y ayudando a reducir la inflamación causada por las RONS.
Además, la melatonina podría mejorar la expresión genética de enzimas antioxidantes, modulando la vía del factor nuclear eritroide 2 relacionado con el factor 2 (Nrf2). En atletas altamente entrenados, las actividades de SOD, CAT y GPx aumentaron significativamente después de la suplementación con melatonina en diferentes dosis antes o después del ejercicio. La GSH es una molécula clave de la homeostasis celular con un papel fundamental en la defensa contra el EO. La suplementación con melatonina aumentó significativamente los niveles de GSH en comparación con el grupo placebo. Además, se observó una reducción significativa en la GRd, GSSG y la relación GSSG/GSH después de la suplementación con melatonina, lo que podría indicar una adaptación adicional de las defensas antioxidantes para el ejercicio intenso en presencia de melatonina.
La melatonina también reduce los productos de oxidación avanzada de proteínas y la peroxidación lipídica. Además, como acción antioxidante indirecta, la melatonina regula negativamente las enzimas prooxidativas. La melatonina protege las funciones de muchas moléculas biológicas contra el EO, reduciendo el daño al ADN y las proteínas. En conjunto, la melatonina puede considerarse como un antioxidante potente y versátil, capaz de prevenir la sobreproducción de RONS inducida por el ejercicio y proteger las funciones de las moléculas y los tejidos del daño oxidativo.
Respuesta inflamatoria
El ejercicio intenso induce respuestas fisiológicas que perturban los procesos homeostáticos, lo que conduce a una recuperación inadecuada y reparación del tejido. Todo esto da lugar al daño muscular inducido por el ejercicio (EIMD), que se inicia con una hiperrespuesta inflamatoria local y sistémica, induciendo la liberación de mediadores inflamatorios. La melatonina podría utilizarse como suplemento deportivo para controlar esta respuesta inflamatoria y el daño muscular, lo que sería beneficioso para el estado de salud y el rendimiento deportivo del atleta.
En cuanto a los biomarcadores evaluados, la melatonina mejora el estado inflamatorio en los atletas a través de una reducción significativa en la secreción de IL-6 y TNF-α, así como en reactantes de fase aguda como la PCR, y un aumento significativo en mediadores antiinflamatorios como sTNF-α-RII e IL1-ra. La melatonina modula la inflamación inhibiendo la activación de las vías de señalización NF-κB, JAK/STAT y MAPK. Interesantemente, la inhibición de la vía NF-κB es el objetivo de otros suplementos deportivos como la N-acetilcisteína, la curcumina, los probióticos, la vitamina C y la vitamina E, y Tribulus terrestris. Según los resultados descritos en esta revisión sistemática, la suplementación con melatonina modularía la respuesta inflamatoria en los atletas a través de diferentes protocolos. En este contexto, la dosis utilizada fue de 5 mg, 10 mg y 15 mg, administrada antes o después del ejercicio, y con periodos de suplementación aguda de 1 día o periodos más largos de 3 o 30 días.
Daño muscular
En cuanto al daño muscular, la suplementación con melatonina mostró una reducción significativa o una tendencia a reducir los dos biomarcadores de daño muscular: CK y LDH. El efecto modulador del daño en el tejido muscular podría deberse a la actividad antioxidante de la melatonina, debido a la atenuación de la peroxidación de los lípidos en las membranas celulares o un aumento en la actividad enzimática antioxidante. Además, la melatonina reduce la expresión de la ciclooxigenasa-2 (COX-2) al bloquear la transcripción del activador de COX-2 (p52) al inhibir la actividad de la histona acetiltransferasa p300. Esta actividad podría contribuir a la reducción de los niveles plasmáticos de CK y LDH. Por lo tanto, la suplementación en un rango de 5 mg a 100 mg después del ejercicio en períodos entre 1 día y 28 días podría atenuar el daño inducido por el músculo esquelético.
La propiedad hepatoprotectora de la melatonina se debe al mecanismo multimodal de inhibición de la peroxidación lipídica, aumento de los niveles de enzimas antioxidantes y capacidad directa para eliminar RONS. La melatonina disminuyó todos los biomarcadores de daño hepático determinados en los estudios analizados en esta revisión sistemática, protegiendo los hepatocitos contra el estrés oxidativo. Además, la reducción significativa o la tendencia a disminuir de los biomarcadores hepáticos pueden corroborar la no toxicidad de la suplementación con melatonina. La propiedad citoprotectora de la melatonina en el sistema renal se manifiesta con una disminución significativa en la creatinina y una tendencia a disminuir en el ácido úrico, la urea y la creatinina en los atletas suplementados en comparación con el grupo placebo. Por lo tanto, la administración de melatonina parece ser segura, mejorando las funciones hepáticas y renales. La seguridad en la administración de melatonina es consistente con los resultados reportados en los estudios analizados, ya que no modifica los principales parámetros y biomarcadores circulantes.
Sistema inmune
El ejercicio intenso tiene un impacto negativo temporal en la función inmunológica, induciendo una marcada leucocitosis y una moderada linfocitosis, que aumenta después del ejercicio y se recupera después de 1-3 horas. La acción inmunomoduladora de la melatonina se establece a través de los receptores de melatonina 1 (MT1), inhibiendo NF-κB. Esto resulta en una reducción de la expresión de enzimas proinflamatorias como iNOS y las citoquinas como IL-2, TNF-α, interferón-γ (IFN-γ) y el Factor Estimulante de Colonias de Granulocitos-Macrófagos. Además, la melatonina a través de MT1 aumentaría los niveles de TGF-β (Factor de Crecimiento Transformante-β) junto con IL-4, modulando la actividad de las células inmunológicas. La inmunosupresión transitoria que ocurre después de un ejercicio extenuante resulta en una disminución transitoria en la función de los glóbulos blancos (WBC). Esta situación favorece las infecciones por virus y bacterias, particularmente en el tracto respiratorio superior. En este contexto, las infecciones del tracto respiratorio superior (URTIs) son las alteraciones más comunes en los competidores de disciplinas aeróbicas que requieren mayor velocidad y profundidad en la respiración. En este contexto, la melatonina podría ser un suplemento de defensa clave.
Respuesta Hormonal
Se ha demostrado que el ejercicio prolongado e intenso induce una disfunción del patrón hormonal al disminuir la secreción de testosterona y aumentar la secreción de cortisol. Estas alteraciones en el perfil hormonal generan una situación de ligero catabolismo que influye negativamente en la capacidad de recuperación y disminuye el rendimiento deportivo. La melatonina no modificó los niveles de testosterona, cortisol o proteínas circulantes totales. Además, la melatonina no modificó la concentración de hormona del crecimiento. Parece que la suplementación con melatonina no tiene la capacidad de modular las acciones hormonales.
Rendimiento Físico
Las vías fisiológico-metabólicas de la melatonina que involucran acciones antioxidantes, antiinflamatorias, inmunomoduladoras y atenuantes del daño tisular descritas en esta revisión sistemática podrían convertirla en un suplemento nutricional deportivo de interés para atletas altamente entrenados para aumentar el rendimiento. Además, la suplementación con melatonina aumenta la glucosa en el músculo, mejora el perfil lipídico (evidenciado por una disminución significativa en el colesterol total y los triglicéridos), y reduce la masa corporal, contribuyendo a una mejor adaptación a los esfuerzos exigentes. Sin embargo, no se ha descrito una relación directa entre la suplementación con melatonina y el rendimiento deportivo. De esta manera, la melatonina produjo una disminución en la fuerza y la potencia. Esto podría deberse a los efectos depresores de esta hormona en el sistema nervioso central o a la hipoglucemia reportada en otros estudios. Seis estudios incluidos en esta revisión han descrito beneficios significativos de la suplementación con melatonina en comparación con el grupo de control en pruebas de capacidad aeróbica, capacidad anaeróbica, equilibrio, fuerza/potencia de extremidades inferiores, índice de fatiga, percepción del esfuerzo, escala visual analógica y tiempo de reacción. Las divergencias en los parámetros de rendimiento deportivo podrían deberse al tipo y duración de la suplementación, o al tipo y duración del ejercicio, lo que podría condicionar las acciones de la melatonina en las pruebas de rendimiento.
Aplicaciones Prácticas
Esta investigación podría ser de interés para médicos deportivos, dietistas y entrenadores, ya que representa una mejora en las estrategias de suplementación necesarias para atletas altamente entrenados. En general, la suplementación con melatonina podría utilizarse durante períodos de alta demanda, torneos o eventos competitivos para acelerar la recuperación de la función muscular y contrarrestar el estado oxidativo, la respuesta inflamatoria y revertir el daño hepático y muscular. La nutrición es la base del rendimiento y la salud para los atletas, especialmente en disciplinas deportivas exigentes que utilizan todos los sistemas energéticos en la práctica y la competencia. Por lo tanto, parece razonable implementar ayudas nutricionales que permitan a los atletas cubrir los requisitos nutricionales adicionales, optimizando su salud y rendimiento deportivo, lo cual también es coherente con los principios de una nutrición racional. En cuanto a la melatonina, no se puede alcanzar una dosis eficiente solo con alimentos; aunque existe un efecto indirecto de la dieta, la suplementación es necesaria en el contexto de “alimento primero”. Para ello, es necesario adoptar un enfoque nutricional y de estilo de vida inclusivo para optimizar la concentración plasmática de melatonina. Para garantizar niveles saludables de melatonina en atletas altamente entrenados, podrían implementarse intervenciones más amplias, que incluyan modificaciones en el estilo de vida con una exposición adecuada a la luz, selección de patrones dietéticos y alimentos específicos, y, finalmente, suplementación solo cuando sea necesario.
Conclusiones
Los resultados presentados en los estudios de esta revisión sistemática informaron que la melatonina tiene un perfil de seguridad alto. En cuanto a las mejoras en ciertos biomarcadores de salud, el efecto pleiotrópico de la melatonina puede actuar para contrarrestar y mitigar algunos de los efectos inducidos por el ejercicio físico de alta intensidad realizado por atletas de alto nivel, como el estrés oxidativo, la inflamación y el daño muscular inducido por el ejercicio intenso. Sin embargo, los mecanismos moleculares y fisiológicos de la melatonina para mejorar directamente el rendimiento deportivo aún están por determinarse. La suplementación con melatonina podría actuar indirectamente para mejorar el rendimiento al prevenir el daño tisular y ayudar a reducir la inflamación causada por especies reactivas de oxígeno y nitrógeno, restaurando los biomarcadores circulantes que salen del rango normal en atletas altamente entrenados al realizar ejercicios muy exigentes.
Acceso libre al artículo original en: https://www.fisiologiadelejercicio.com/wp-content/uploads/2024/04/Impact_of_Melatonin_Supplementation_on_Sports_Perf.pdf
Referencia completa:
Celorrio San Miguel AM, Roche E, Herranz-López M, Celorrio San Miguel M, Mielgo-Ayuso J, Fernández-Lázaro D. Impact of Melatonin Supplementation on Sports Performance and Circulating Biomarkers in Highly Trained Athletes: A Systematic Review of Randomized Controlled Trials. Nutrients. 2024 Mar 30;16(7):1011. doi: 10.3390/nu16071011.
