Los investigadores Jorge Rúas y Maria Lindskog. Imagen: Ulf Sirborn Fuente: Instituto Karolinska.
El ejercicio físico posee una gran cantidad de beneficios para la salud humana, incluida la protección frente a la depresión generada por el estrés. Sin embargo, hasta ahora se desconocían los mecanismos que lo hacían posible.
Un nuevo estudio en ratones, realizado por los investigadores del Instituto Karolinska de Estocolmo (Suecia), muestra cómo el ejercicio físico induce cambios en el músculo esquelético –un tipo de músculo unido al esqueleto– que ocasionan la limpieza de una sustancia que se acumula en la sangre durante los momentos de estrés y que es perjudicial para el cerebro.
“Aunque seguimos sin saber qué es la depresión, nuestro estudio forma parte de una pieza más del rompecabezas, ya que damos una explicación a los cambios bioquímicos que protegen al cerebro del estrés gracias al ejercicio físico”, explica Mia Lindskog, investigadora del departamento de Neurociencia de la institución sueca.
Anteriores investigaciones ya mostraron que la proteína PGC-1α1 se incrementa en el músculo cuando se realiza ejercicio. En este trabajo los investigadores utilizaron ratones genéticamente modificados con altos niveles de PGC-1α1 en el músculo esquelético, que desarrollaron músculos bien entrenados (incluso sin ejercicio).
Tanto estos ratones como los que no fueron modificados con la proteína fueron expuestos a un ambiente estresante, como ruidos altos, luces intermitentes y alteraciones en el ritmo circadiano. Después de cinco semanas, los ratones sin tratar mostraron un comportamiento depresivo, mientras que los ratones genéticamente modificados no presentaban dichos síntomas.
“La hipótesis inicial era que los músculos entrenados podrían producir una sustancia con efectos beneficiosos para el cerebro. Ahora nos encontramos lo contrario: los músculos bien entrenados producen una enzima que depura el cuerpo de sustancias perjudiciales. En este contexto, la función del músculo recuerda a la del riñón o el hígado”, explica Jorge Ruas, investigador principal del estudio y miembro del departamento de Psicología y Farmacología del Instituto Karolinska.
Un nuevo estudio en ratones, realizado por los investigadores del Instituto Karolinska de Estocolmo (Suecia), muestra cómo el ejercicio físico induce cambios en el músculo esquelético –un tipo de músculo unido al esqueleto– que ocasionan la limpieza de una sustancia que se acumula en la sangre durante los momentos de estrés y que es perjudicial para el cerebro.
“Aunque seguimos sin saber qué es la depresión, nuestro estudio forma parte de una pieza más del rompecabezas, ya que damos una explicación a los cambios bioquímicos que protegen al cerebro del estrés gracias al ejercicio físico”, explica Mia Lindskog, investigadora del departamento de Neurociencia de la institución sueca.
Anteriores investigaciones ya mostraron que la proteína PGC-1α1 se incrementa en el músculo cuando se realiza ejercicio. En este trabajo los investigadores utilizaron ratones genéticamente modificados con altos niveles de PGC-1α1 en el músculo esquelético, que desarrollaron músculos bien entrenados (incluso sin ejercicio).
Tanto estos ratones como los que no fueron modificados con la proteína fueron expuestos a un ambiente estresante, como ruidos altos, luces intermitentes y alteraciones en el ritmo circadiano. Después de cinco semanas, los ratones sin tratar mostraron un comportamiento depresivo, mientras que los ratones genéticamente modificados no presentaban dichos síntomas.
“La hipótesis inicial era que los músculos entrenados podrían producir una sustancia con efectos beneficiosos para el cerebro. Ahora nos encontramos lo contrario: los músculos bien entrenados producen una enzima que depura el cuerpo de sustancias perjudiciales. En este contexto, la función del músculo recuerda a la del riñón o el hígado”, explica Jorge Ruas, investigador principal del estudio y miembro del departamento de Psicología y Farmacología del Instituto Karolinska.
Enfermedades mentales
La proteína PGC-1α1, que se activa en el músculo por el ejercicio aeróbico, regula la expresión de los genes KAT. Por ello, los científicos descubrieron que los ratones con altos niveles de dicha proteína en los músculos también tenían altos niveles de la enzima KAT.
Esta enzima convierte a la quinurenina –una sustancia que se genera en momentos de estrés– en ácido quinurénico, incapaz de pasar de la sangre al cerebro y, por tanto, no afecta a este órgano. Aunque no se conoce la función exacta de la quinurenina, los pacientes con enfermedades mentales tienen altos niveles de esta sustancia.
“Hasta ahora los mecanismos precisos de la depresión son poco conocidos, pero se sabe que el estrés induce cambios en el cerebro que pueden provocarla, como perturbaciones en la neurotransmisión y la inflamación del cerebro”, indica a SINC Jorge Rúas. “Así, al administrar quinurenina los ratones mostraron actitudes depresivas”.
Por el contrario, los ratones con niveles aumentados de PGC-1α1 en músculos no parecían afectados. De hecho, estos animales nunca mostraron altos niveles de quinurenina en la sangre, pues la enzima KAT rápidamente la convertía en ácido quinurénico, protegiendo al cerebro de la sustancia.
“Nuestro trabajo muestra que al entrenar los músculos a través de la actividad física para incrementar los niveles de PGC-1α1, se activa un mecanismo de desintoxicación que protege de la depresión producida por estrés”, añade Rúas. La Organización Mundial de la Salud calcula que más de 350 millones de personas sufren depresión.
La proteína PGC-1α1, que se activa en el músculo por el ejercicio aeróbico, regula la expresión de los genes KAT. Por ello, los científicos descubrieron que los ratones con altos niveles de dicha proteína en los músculos también tenían altos niveles de la enzima KAT.
Esta enzima convierte a la quinurenina –una sustancia que se genera en momentos de estrés– en ácido quinurénico, incapaz de pasar de la sangre al cerebro y, por tanto, no afecta a este órgano. Aunque no se conoce la función exacta de la quinurenina, los pacientes con enfermedades mentales tienen altos niveles de esta sustancia.
“Hasta ahora los mecanismos precisos de la depresión son poco conocidos, pero se sabe que el estrés induce cambios en el cerebro que pueden provocarla, como perturbaciones en la neurotransmisión y la inflamación del cerebro”, indica a SINC Jorge Rúas. “Así, al administrar quinurenina los ratones mostraron actitudes depresivas”.
Por el contrario, los ratones con niveles aumentados de PGC-1α1 en músculos no parecían afectados. De hecho, estos animales nunca mostraron altos niveles de quinurenina en la sangre, pues la enzima KAT rápidamente la convertía en ácido quinurénico, protegiendo al cerebro de la sustancia.
“Nuestro trabajo muestra que al entrenar los músculos a través de la actividad física para incrementar los niveles de PGC-1α1, se activa un mecanismo de desintoxicación que protege de la depresión producida por estrés”, añade Rúas. La Organización Mundial de la Salud calcula que más de 350 millones de personas sufren depresión.
Referencia bibliográfica:
Leandro Z. Agudelo, Teresa Femenía, Funda Orhan, Margareta Porsmyr-Palmertz, Michel Goiny, Vicente Martinez-Redondo, Jorge C. Correia, Manizheh Izadi, Maria Bhat, Ina Schuppe-Koistinen, Amanda Pettersson, Duarte M. S. Ferreira, Anna Krook, Romain Barres, Juleen R. Zierath, Sophie Erhardt, Maria Lindskog, y Jorge L. Ruas: Skeletal Muscle PGC-1a1 Modulates Kynurenine Metabolism and Mediates Resilience to Stress-Induced Depression. Cell (2014).
Leandro Z. Agudelo, Teresa Femenía, Funda Orhan, Margareta Porsmyr-Palmertz, Michel Goiny, Vicente Martinez-Redondo, Jorge C. Correia, Manizheh Izadi, Maria Bhat, Ina Schuppe-Koistinen, Amanda Pettersson, Duarte M. S. Ferreira, Anna Krook, Romain Barres, Juleen R. Zierath, Sophie Erhardt, Maria Lindskog, y Jorge L. Ruas: Skeletal Muscle PGC-1a1 Modulates Kynurenine Metabolism and Mediates Resilience to Stress-Induced Depression. Cell (2014).