Efectos beneficiosos del ejercicio sobre la neurogénesis y la cognición

Por Gretchen Reynolds
16 de julio de 2020
The New York Times

El ejercicio puede ayudar a cambiar los cerebros de los deportistas de manera sorprendente, según un nuevo estudio sobre la actividad física y la salud del cerebro. El estudio, que incluyó tanto a ratones como a personas, descubrió que el ejercicio impulsa al hígado a bombear una proteína poco conocida, y que elevar químicamente los niveles de esa proteína en animales ancianos fuera de forma rejuvenece sus cerebros y recuerdos. Los hallazgos plantean preguntas provocativas sobre si los beneficios cerebrales del ejercicio algún día podrían estar disponibles en forma de cápsula o jeringa, esencialmente "ejercicio en una píldora".


Ya tenemos evidencias considerables, por supuesto, de que la actividad física protege los cerebros y las mentes de algunos de los declives que de otro modo acompañan al envejecimiento. En estudios anteriores con roedores, los animales que corrían sobre ruedas o cintas de correr producían más neuronas nuevas y aprendían y recordaban mejor que los ratones o las ratas sedentarias. Del mismo modo, las personas mayores que comenzaron a caminar por el bien de la ciencia agregaron volumen de tejido en porciones de sus cerebros asociados con la memoria. Incluso entre las personas más jóvenes, aquellos que estaban más en forma que sus pares tendían a obtener mejores resultados en las pruebas cognitivas.

Pero muchas preguntas siguen sin respuesta acerca de cómo, a nivel celular, el ejercicio remodela el cerebro y altera su función. La mayoría de los investigadores sospechan que el proceso implica la liberación de una cascada de sustancias dentro del cerebro y en otras partes del cuerpo durante y después del ejercicio. Estas sustancias interactúan y encienden otras reacciones bioquímicas que finalmente cambian la apariencia y el funcionamiento del cerebro. Pero lo que son las sustancias, dónde se originan y cómo se encuentran y se mezclan no ha quedado claro.

Entonces, para el nuevo estudio, que se publicó este mes en Science, los investigadores de la Universidad de California, San Francisco, decidieron mirar dentro del cerebro y el torrente sanguíneo de los ratones. En investigaciones anteriores del mismo laboratorio, los científicos infundieron sangre de ratones jóvenes en ratones mayores y vieron mejoras en la actividad cerebral de los animales que envejecen. Fue como "transferir un recuerdo de la juventud a través de la sangre", dice Saul Villeda, profesor de la U.C.S.F., que realizó el estudio con sus colegas Alana Horowitz, Xuelai Fan y otros.

Sin embargo, esos beneficios fueron el resultado de la corta edad de los animales donantes, no de sus hábitos de ejercicio. Los científicos sospecharon que el ejercicio provocaría cambios adicionales en el torrente sanguíneo que podrían ser transferibles, independientemente de los años de un animal.

Entonces, como primer paso en el nuevo estudio, hicieron correr a ratones jóvenes y ancianos durante seis semanas, luego transfirieron sangre de ambos grupos a animales ancianos y sedentarios. Posteriormente, los ratones de edad avanzada obtuvieron mejores resultados en las pruebas cognitivas que los controles igualmente ancianos, ya sea que sus transfusiones hubieran sido de corredores jóvenes o de edad avanzada. También mostraron picos en la creación de nuevas neuronas en los centros de memoria de sus cerebros. Lo que importaba era la actividad de los donantes, no su edad.

Intrigados, los científicos se dispusieron a buscar lo que difería en la sangre de los deportistas. Utilizando espectrometría de masas sofisticada y otras técnicas, separaron y enumeraron varias proteínas en la sangre de los animales que corrían que no se veían con profusión similar en la sangre de ratones inactivos.

Luego se centraron en una fosfolipasa poco estudiada conocida como GPLD1 (Phosphatidylinositol-glycan-specific phospholipase D). Se sabe que esta proteína ligeramente misteriosa se produce principalmente en el hígado, un órgano que generalmente no se cree que tenga mucha interacción con el cerebro. Pero los niveles de la proteína se elevaron lo suficiente después del ejercicio para justificar más investigación.

Luego los investigadores emplearon ingeniería genética para amplificar la liberación de GPLD1 de los hígados de ratones viejos e inactivos. Luego, esos animales se desempeñaron casi como ratones jóvenes en pruebas de aprendizaje y memoria, y sus cerebros estaban llenos de neuronas mucho más recién nacidas que en otros ratones viejos. En efecto, obtuvieron los beneficios cerebrales del ejercicio sin el esfuerzo de hacer ejercicio.

Para garantizar que esta reacción no se basara exclusivamente en roedores, los científicos también analizaron la sangre extraída de personas mayores. Los hombres y mujeres mayores que habitualmente caminaban para hacer ejercicio mostraron niveles más altos de GPLD1 en el torrente sanguíneo que aquellos que no lo hicieron.

El resultado combinado de estos hallazgos parece ser que el ejercicio mejora la salud del cerebro en parte al provocar que el hígado bombee cantidades adicionales de GPLD1, dice el Dr. Villeda, aunque aún no está claro cómo la proteína cambia el cerebro. Los experimentos posteriores de los científicos mostraron que la GPLD1 probablemente no atraviesa la barrera hematoencefálica ni actúa directamente sobre el cerebro, dice el Dr. Villeda. En cambio, es probable que provoque alteraciones en otros tejidos y células en otras partes del cuerpo. Estos tejidos, a su vez, producen aún más GPLD1 que tienen efectos en otros tejidos que eventualmente conducen a cambios directos en los neurotransmisores, genes y células en el cerebro que sustentan la mejoras cognitivas.

El Dr. Villeda cree que si más experimentos muestran que la GPLD1, de forma aislada, ayuda a iniciar esta reacción molecular en cadena, entonces al menos es concebible que las infusiones de la sustancia puedan ofrecer los beneficios cerebrales del ejercicio a las personas que son demasiado frágiles o discapacitadas para actividad física regular

Sin embargo, este experimento involucró principalmente a ratones, no a personas, y no nos dice nada sobre los efectos sistémicos de GPLD1 adicional, que en grandes cantidades podría ser indeseable. Lo más importante es que estos hallazgos resaltan los efectos penetrantes e intrincados del ejercicio en todo el cuerpo, con el hígado, en este caso, cambiando de alguna manera las mentes y los cerebros después de los entrenamientos. Por el momento, es imposible saber si los mismos procesos sincronizados y entrelazados ocurrirían en respuesta a una píldora de ejercicio GPLD1 y, de no ser así, si podría considerarse una píldora de ejercicio.

El Dr. Villeda acepta rápidamente que una GPLD1 farmacéutica, incluso si es efectiva para la salud del cerebro, "no recapitularía los beneficios del ejercicio". Señala que no habría ninguna de las quemaduras de grasa habituales, desarrollo muscular o mejoras cardiovasculares. Pero espera que, si futuros experimentos en su laboratorio con animales y personas muestran resultados consistentes, la sustancia eventualmente podría ayudar a las personas que tienen dificultades para pensar mejor.

Traducido del The New York Times

Referencia

Blood factors transfer beneficial effects of exercise on neurogenesis and cognition to the aged brain

Alana M. Horowitz, Xuelai Fan, Gregor Bieri, Lucas K. Smith, Cesar I. Sanchez-Diaz, Adam B. Schroer, Geraldine Gontier, Kaitlin B. Casaletto, Joel H. Kramer, Katherine E. Williams, Saul A. Villeda

Science  10 Jul 2020: Vol. 369, Issue 6500, pp. 167-173. DOI: 10.1126/science.aaw2622