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La vía mTOR en la hipertrofia muscular

Al hablar de un tema controversial como la mTOR y la hipertrofia, analizamos la teoría y concluimos con la exposición de Roberto Castellano.

Antes de hablar de la vía mTOR, recordemos que para lograr la hipertrofia todo se traduce en activar las células satélite. Para hacer esto tenemos tres mecanismos: el entrenamiento, la dieta y las hormonas (el sistema endócrino).

Roberto Castellano nos habla de que cuando se produce un entrenamiento se produce un daño, lo que desencadena una respuesta inmune.

Este es un punto crítico no siempre visto, pues si el sistema inmunitario no está bien simplemente no se crece, además de que el cuerpo está expuesto mucho más fácil a las enfermedades.

El entrenamiento produce: una respuesta inmune, que conlleva a una inflamación, que induce a una afluencia de sangre al tejido dañado.

Este transporte de sangre sirve para eliminar residuos, porque cuando los músculos están dañados, necesitan que los macrófagos vayan a él, para comerse los desechos de células dañadas, retiren el ácido láctico, etc.

Recién, cuando ese proceso inflamatorio se ha acabado, se puede dar la hipertrofia; por eso precisamente cuando entrenas un grupo muscular de seguido, no sirve, pues no se da todo el proceso de recuperación para que se produzca la hipertrofia.

La mTOR: ¿qué es?

Es una proteína quinasa, encargada del metabolismo celular a nivel de hipertrofia, pero también es la encargada de los tumores.

Por ello, no siempre lo que está de moda es completamente lo mejor; en el caso de la medicina, la mTOR se estudia precisamente porque puede producir ciertas patologías como el cáncer por ejemplo.

Ahora bien, según un estudio de publicado en la revista Frontiers – Physiology en 2017, el mantenimiento de la masa del músculo esquelético está regulado por el equilibrio entre los procesos anabólicos y catabólicos (1)

  • El objetivo de la rapamicina en mamíferos (mTOR) es desempeñar funciones vitales en la síntesis de proteínas.
  • Los hallazgos recientes han seguido perfeccionando nuestra comprensión de la función de la mTOR en el mantenimiento de la masa del músculo esquelético.

En cierto sentido, esta proteína controla la señalización anabólica y catabólica de la masa del músculo esquelético, lo que resulta en la modulación de la hipertrofia muscular y el desgaste muscular.

La mTOR y las células satélites

Durante la miogénesis, las células madre satélite son inducidas a proliferar y diferenciarse en precursores miogénicos. La miogénesis es el proceso que forma las células del tejido muscular y esto es crucial para la hipertrofia.

La mTOR un regulador clave de la síntesis de proteínas, la proliferación celular y el metabolismo energético, sin embargo para nuestros fines de compresión hay que determinar la función de la misma en las células células madre musculares (células satélite) y la regeneración del músculo esquelético.

En un estudio del 2015, se trabajó en un laboratorio donde se observó que la regeneración del músculo esquelético después de una lesión (como la producida en un entrenamiento) se vio gravemente comprometida en ausencia de la mTOR (2).

  • El método científico fue que aparecieron un mayor número de miofribras necróticas infiltradas por un colorante azul de Evans, además de una cantidad y tamaño reducidos de miofibras gereneradas en estos roedores.
  • Para diseccionar el mecanismo celular, se analizaron los mioblastos primarios derivados de células satélites que crecieron en miofibras individuales o se adhirieron a placas de cultivo.

En este método, los mioblastos de los roedores modificados exhibieron una cinética de proliferación y diferenciación defectuosa en comparación con los mioblastos derivados de compañeros de camada.

Estos resultados sugieren que la mTOR es esencial para la función de las células satélite y la regeneración del músculo esquelético mediante el control de la expresión de genes miogénicos.

La mTOR: aminoácidos y carbohidratos

El recambio de proteínas en la célula muscular es un proceso complejo que abarca tanto la síntesis de proteínas como la degradación de proteínas.

El aumento de la masa muscular requiere una mayor cantidad de síntesis de proteínas musculares junto con una reducción de la degradación de las proteínas musculares y, esto a nivel nutricional requiere del consumo correcto de macronutrientes.

Más específicamente, ciertos macronutrientes logran una mayor síntesis de proteínas musculares activando la mTOR, lo que impulsa el crecimiento muscular.

Recientemente, varios estudios científicos llamaron la atención sobre la activación de mTOR por los aminoácidos esenciales, especialmente la leucina.

  • En el primer estudio, Walker et al.2 demostraron que la ingesta de aminoácidos esenciales, específicamente la leucina aumentaba la actividad de la mTOR.
  • Curiosamente, este estudio también confirmó que consumir mayores cantidades de aminoácidos esenciales, aumentaba la reserva celular de aminoácidos.
  • Más aminoácidos esenciales dentro de la célula muscular estimula la vía de señalización de la insulina, activando así la mTOR.


Pero, otros estudios como los hechos por Wilson y col. muestran que hay que añadir carbohidratos y que como fuente de energía preferida de las células musculares, se mejorará el entorno anabólico.

Curiosamente, el uso preferencial de carbohidratos por parte de la célula muscular genera energía celular (ATP).

  • En este escenario, la AMPK, el medidor de detección de energía de la celda, se apagará por la producción de ATP.
  • Como la AMPK activa inhibiendo la mTOR, apagar la AMPK también estimulará la actividad de la mTOR.

La mTOR: ¿y las grasas?

Los ácidos grasos omega-3 de cadena larga estimulan la síntesis de proteínas musculares mediante la activación de la mTOR.

La última investigación de Gingras et al.5 presenta los ácidos grasos omega-3 de cadena larga como activadores específicos de esta proteína quinasa y la síntesis de proteínas musculares a través de la vía de señalización de la insulina.

Así, se estableció que los ácidos grasos omega-3 de cadena larga mejoran la vía de señalización de la relación síntesis de proteína-mTOR-insulina.

Esto lo hace al disminuir la inflamación de todo el cuerpo, que se ha demostrado que causa insensibilidad a la insulina.

Además, mostraron que el consumo de omega-3 de cadena larga produjeron un aumento en la incorporación de aminoácidos en la síntesis de proteínas musculares en un 108%, siempre que se consuman algunas horas después de entrenar, pero no al finalizar una sesión de entrenamiento.

Así como ciertos macronutrientes estimulan la actividad de la mTOR y la síntesis de proteínas musculares, otros macronutrientes inhiben su señalización y la síntesis de proteínas musculares.

Un estudio de Rivas et al.7 confirmó que consumir una dieta alta en grasas desencadena la insensibilidad a la insulina, lo que produce una disminución de la señalización de esta vía y de la síntesis de proteínas musculares.

La inhibición de mTOR proviene de la retroalimentación negativa dentro de la vía de señalización de la insulina. El consumo crónico de una dieta alta en grasas la sobre-activa, lo que a su vez activa fuertemente la molécula S6K.

Una molécula S6K hiperactiva produce señales inactivantes dentro de la cascada de señalización de insulina, lo que disminuye la sensibilidad a la insulina junto con la activación de la mTOR y la síntesis de proteínas.

La mTOR: dieta restringida

La mTOR integra varias señales internas y externas para regular muchas actividades celulares, incluida la traducción del ARNm, la síntesis de proteínas, la proliferación y el crecimiento celular, la autofagia, la lipogénesis y la termogénesis

En este sentido ejerce sus actividades biológicas en células de mamíferos formando dos complejos distintos:

  • El complejo mTOR1 (mTORC1)
  • El complejo mTOR2 (mTORC2).

En todos los escenarios, ambos difieren en sus componentes, regulación, función y sensibilidad a la rapamicina.

En específico, la actividad de la mTORC1 es estimulada por factores de crecimiento, hormonas, y otros factores.

Además es regulada por nutrientes como la glucosa y los aminoácidos, por consecuencia hay que tener en cuenta la dieta.

Así, como los aminoácidos de cadena ramificada (BCAA) como la leucina y la arginina son potentes activadores de la mTORC1, la limitación de energía, como la privación de glucosa y el hambre, inhibe fuertemente la activación de mTORC1 al estimular la AMPK por privación de energía.

La AMPK es otro sensor de energía celular crítico que suprime la actividad de la mTORC1.

Conclusiones

Como podemos ver en esta ilustración, mTOR se conecta con la síntesis de proteínas y el crecimiento celular a través de diferentes vías.

Esto significa que influye indirectamente en la hipertrofia. Algo así como la forma en que el motor de un coche es necesario para que se mueva, pero aún necesita otras “vías” como el volante, los mecanismos de enfriamiento, el embrague, etc y, esto debe quedar claro.

El ejercicio de resistencia (con pesas o con accesorios) activa la mTOR y dado que el entrenamiento estimula las ganancias musculares, hay un vínculo con hipertrofia.

La mTOR se asocia no solo con la síntesis de proteínas sino también con la degradación de proteínas (efecto catabólico).

El estudio Goodman hecho en 2014 demuestra que está inversamente conectado a este proceso, lo que previene el catabolismo (3).

Para finalizar, Roberto Castellano nos explica en un vídeo cómo se da la activación de la vía mTOR y su relación con la hipertrofia.

Referencias


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