Mecanismos por los cuales el entrenamiento de fuerza mejora el síndrome metabólico

Las alteraciones del estilo de vida pueden ser un poderoso impedimento para desarrollar diabetes tipo 2 y son la piedra angular del tratamiento de esta afección. Tanto el ejercicio aeróbico como el de resistencia mejoran el control de la glucosa en sangre de la diabetes y la resistencia a la insulina. Estos dos tipos de ejercicio parecen ejercer sus efectos sobre diferentes tipos de fibras musculares: rojas para la resistencia y blancas para la fuerza. Similar a los efectos del entrenamiento de resistencia, el entrenamiento de fuerza aumenta la isoforma 4 del transportador de glucosa muscular (GLUT4), pero en contraste, el número de mitocondrias no aumenta. Presumimos (1) que el entrenamiento de fuerza en personas con prediabetes puede ser eficaz para revertir la resistencia a la insulina mediante mecanismos novedosos que son distintos de la biogénesis mitocondrial inducida por el entrenamiento de resistencia. Además, planteamos la hipótesis (2) de que el entrenamiento de fuerza mejora la acción de la insulina en todo el cuerpo principalmente al aumentar el tamaño de la fibra blanca a través de la proteína quinasa objetivo de rapamicina en mamíferos (mTOR) y mejora la captación de glucosa estimulada por la insulina al aumentar la expresión de GLUT4 principalmente en las fibras blancas de la músculos entrenados. En esta propuesta, realizaremos ocho semanas de entrenamiento de fuerza progresiva en diez sujetos con Síndrome Metabólico que tienen un alto riesgo de desarrollar diabetes tipo 2 y en diez sujetos control sedentarios. Este proyecto se basa en nuestra experiencia con un estudio de entrenamiento de resistencia enfocado cuyos resultados se presentan en esta aplicación. En este estudio piloto, los sujetos se ejercitaron en bicicletas estacionarias durante seis semanas, lo que provocó un aumento sustancial de GLUT4 y phopho-mTOR en los músculos, pero el consumo máximo de oxígeno (VO2max), la proteína quinasa activada por fosfo-AMP (AMPK), el receptor γ activado por el proliferador de peroxisomas coactivador (PGC-1α), y los marcadores mitocondriales no cambiaron. Nuestras hipótesis serán contrastadas por dos Objetivos Específicos. (1) Los sujetos con alto riesgo de diabetes se someterán a un entrenamiento de ejercicios de resistencia de intensidad progresivamente creciente y se cuantificarán tanto el aumento de la fuerza como la mejora de la respuesta a la insulina para demostrar un beneficio significativo, y (2) cuantificar el efecto del entrenamiento de ejercicios de resistencia sobre la adaptación anatómica y funcional en músculo. Caracterizaremos el tipo de fibra, el tamaño de la fibra, los cambios específicos de la fibra en el ADN mitocondrial y las enzimas, los cambios específicos de la fibra en los principales transportadores de glucosa en el músculo (GLUT4, GLUT5 y GLUT12) y evaluaremos los cambios en dos vías intramusculares distintas (AMPK, mTOR) y factores reguladores (PGC-1α, PPARγ, PPARδ) mediante inmunoblots de fracciones subcelulares musculares y técnicas inmunohistoquímicas. Estas evaluaciones de los mecanismos moleculares también incluirán la evaluación de los cambios en los datos completos de la matriz de genes humanos de Affymetrix que pueden llevarnos a nuevos objetivos genéticos regulados por el entrenamiento de resistencia potencial. El objetivo a largo plazo de este equipo de investigadores es comprender la interacción entre los cambios en el estilo de vida y los agentes farmacológicos en la prevención y el tratamiento de la diabetes. Nuestros resultados facilitarán el desarrollo de opciones clínicas más efectivas para hacer retroceder la epidemia de obesidad y diabetes en los Estados Unidos.