El estudio aclara cómo el ejercicio aeróbico protege el corazón enfermo

El ejercicio regular se considera una forma importante del tratamiento para el paro cardíaco, una condición en la cual el corazón no pueda bombear suficiente sangre para cubrir las necesidades de la carrocería.

Las ventajas del ejercicio colocan de la prevención de la caquexia - baja severa de la masa del peso y del músculo y mando de la presión arterial arterial a la función cardiaca perfeccionada, posponiendo un proceso degenerativo que cause muerte celular progresiva del corazón. Los cerca de 70% de pacientes del paro cardíaco mueren de la condición en el plazo de cinco años.

Un estudio por la universidad de São Paulo (USP) en el Brasil, publicado recientemente en el gorrón Autophagy, ayuda a aclarar la parte del mecanismo por el que el ejercicio aeróbico proteja el corazón enfermo.

“Básicamente, descubrimos que el entrenamiento aerobio facilita el retiro de mitocondrias disfuncionales de las células del corazón,” dijimos a Julio Cesar Batista Ferreira, profesor en el instituto de la ciencia biomédica (ICB-USP) y el investigador principal para el proyecto que fue soportado por el asiento de investigación de São Paulo (FAPESP)

Las mitocondrias están los organelos responsable de ofrecer energía a las células. “El retiro de mitocondrias disfuncionales aumenta el abastecimiento de ATP [trifosfato de adenosina, la molécula que salva la energía para la célula] y reduce la producción de moléculas tóxicas, tales como radicales libre de oxígeno y los aldehidos reactivos, un exceso cuyo los daños y perjuicios la estructura de célula,” él agregó.

Según Ferreira, el objetivo a largo plazo de la investigación es determinar los objetivos intracelulares que se pueden modular por las drogas para producir por lo menos algunas de las ventajas cardiacas obtenidas mediante ejercicio físico.

“Evidentemente, no apuntamos crear una píldora del ejercicio, que sería imposible porque el ejercicio actúa en muchos niveles y en el organismo, pero puede ser que sea posible para que una droga imite o maximizar el efecto positivo de la actividad física sobre el corazón,” Ferreira dijo.

La investigación está conducto como parte del capitán y de la investigación del doctorado de Juliane Cruz Campos, con becas de FAPESP y la supervisión por Ferreira.

En un estudio anterior, publicado en PLOS UNO, el grupo mostró con experimentos con las ratas que el entrenamiento aerobio reactiva el proteasome, un complejo intracelular responsable de limpiar las células de proteínas dañadas.

Los resultados también mostraron que la actividad proteasome en el corazón de un paciente con paro cardíaco disminuye por más el de 50% y que, como consecuencia, las proteínas altamente reactivas se acumulan en el citoplasma, donde obran recíprocamente con otras estructuras y causan muerte celular del corazón.

En el artículo recientemente publicado, que fue ofrecido en la tapa del gorrón, el grupo mostró que el ejercicio también regula la actividad de otro mecanismo de limpiamiento celular, conocida como autophagy, el descubrimiento cuyo llevó al científico japonés Yoshinori Ohsumi a ganar el Premio Nobel 2016 En remedio.

“En vez de la degradación aisló las proteínas, este sistema crea una vesícula [autophagosome] alrededor de los organelos disfuncionales y los transportes todo este material inmediatamente al lisosoma, una clase de incinerador,” Ferreira explicaron. “El lisosoma contiene las enzimas que destruyen el desecho de la célula. Sin embargo, observamos que el fundente autophagic está interrumpido en el corazón de una rata con paro cardíaco y que hay una acumulación de mitocondrias disfuncionales.”

Las mitocondrias pueden incluso dividir para aislar la parte dañada y facilitar su retiro, él agregó. Los investigadores podían observar esto analizando la actividad de las proteínas relacionadas con el proceso de la división mitocondrial. Sin embargo, el sistema que debe transportar los rechazos al lisosoma no puede terminar la tarea.

Experimentos

El modelo experimental de la rata, que estaba lo mismo que en el proyecto anterior, consistió en el atar (ligando) de una arteria coronaria para inducir un ataque del corazón (infarto del miocardio). La falta de irrigación cardiaca de la sangre causó la muerte inmediata de algún 30% de células del corazón. Después de un mes, los animales visualizaron signos del paro cardíaco.

Cuando los investigadores analizaban el tejido de los corazones de los animales bajo un microscopio electrónico con el aumento de hasta 3.000 veces, encontraron que las células contuvieron los atados grandes de pequeñas mitocondrias hechas fragmentos. Esto no fue observada en el grupo de ratas sanas.

Estas mitocondrias fueron colocadas en un aparato que midió el consumo del oxígeno y por lo tanto fijó metabolismo mitocondrial. La prueba confirmó que no funcionaba la respiración mitocondrial correctamente.

“Las imágenes mostraron que las membranas intentaban formar alrededor de estas pequeñas mitocondrias, pero el autophagosome no podida para rodearlas totalmente,” Ferreira dijo. “Concluimos que acumulaban porque el sistema del retiro no trabajaba. Las ratas fueron colocadas en la rueda de ardilla, y las mitocondrias disfuncionales desaparecieron. El ejercicio restableció el proceso del retiro cardiaco disfuncional de las mitocondrias. Las ventajas del ejercicio fueron suprimidas cuando cegamos autophagy farmacéutico o genético.”

El entrenamiento de los animales comenzó cuatro semanas después de la inducción del ataque del corazón, momento en el cual visualizaban signos del paro cardíaco. Fueron colocados en una rueda de ardilla que se ejecutaba en la intensidad moderada (el 60% de capacidad máxima) por 60 minutos una vez al día, cinco días a la semana, por ocho semanas.

En el final de este período, los resultados fueron comparados con los de ratas con el paro cardíaco que había seguido habiendo sedentario y de un grupo de mando de ratas sedentarias sin paro cardíaco inducido.

“En las ratas enfermas que seguían siendo función sedentaria, cardiaca cayó por el 30% del período de ocho semanas, mientras que en el grupo entrenado, aumentó en el 40% comparado con la condición que preformaba,” Ferreira dijo. “Cosiderándolo todo, por lo tanto, la diferencia entre estos dos grupos en términos de función cardiaca era el 70%.”

Los corazones de las ratas sedentarias con paro cardíaco eran los 18% más grandes por término medio que los del grupo de mando, mientras que los de las ratas entrenadas eran los solamente 5% más grandes.

El “ejercicio físico aumenta la talla del corazón, pero este aumento es proporcional a la mejoría en la función cardiaca. La dilatación causada por paro cardíaco se relaciona con la baja de la función cardiaca,” Ferreira dijo.

Los niveles del ATP en las ratas sedentarias con paro cardíaco eran los 50% más inferiores que en el grupo de mando, pero en los animales entrenados, eran equivalentes a los de corazones sanos.

“Nuestros resultados muestran tan que el ejercicio no sólo previene pero también invierte el daño causado por paro cardíaco,” Ferreira dijeron. “Nuestra hipótesis es que el entrenamiento físico modula la expresión y/o la actividad de una o más proteínas dominantes implicadas en mitophagy, o autophagy mitocondrial, de tal modo restableciendo su actividad. Ahora estamos intentando confirmar esta hipótesis.”

Una vez que estuvo determinado, él agregó, estos genes y las proteínas codificadas por ellos se podrían probar como objetivos terapéuticos.

Un modelo más simple

Pues Ferreira explicó, el descubrimiento del impacto de cada gen y proteína en las adaptaciones cardiacas que derivan de actividad física en los organismos tan complejos como mamíferos sería una tarea enorme y probablemente imposible. Por este motivo, los elegans de Caenorhabditis del ascáride sirven como modelo para la investigación en curso del grupo.

“Aunque este ascáride es un organismo lejos menos complejo, tanto como el 90% de su genoma es lo mismo que los nuestros para algunas familias de la proteína,” él dijo. “Por otra parte, podemos utilizar las herramientas existentes tales como genómica funcional para la evaluación en grande de la contribución de cada gen a las reacciones adaptantes a las condiciones adversas. La idea es caracterizar el impacto funcional de los genes implicados en la división mitocondrial y mitophagy en las adaptaciones que derivan de ejercicio físico.”

El reto ahora es validar una metodología para el uso en el entrenamiento del ejercicio para los tornillos sin fin.