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06 Abril 2020

Microorganismos para el rendimiento deportivo

El microbioma intestinal humano está vinculado a muchos estados de salud y enfermedad. El repertorio metabólico del microbioma intestinal es vasto, pero las implicaciones para la salud de estas vías bacterianas son poco conocidas. En un reciente estudio se logró identificar un vínculo entre los miembros del género Veillonella y el rendimiento en el ejercicio físico. También se demuestra que la administración intrarrectal de propionato es suficiente para reproducir los beneficios de rendimiento en el tiempo de carrera observado con Veillonella atypica gavage. En conjunto, estos resultados revelan que esta cepa mejora el tiempo de carrera mediante la conversión metabólica de lactato inducido por el ejercicio en propionato, identificando así un proceso enzimático natural, codificado por microorganismos que tiene el potencial de mejorar el rendimiento deportivo.


Veillonella

Los recientes descubrimientos sobre el microbioma humano han iniciado un cambio de paradigma en nuestra comprensión del organismo. La comunidad de bacterias más densa y compleja reside en el intestino y modula funciones críticas como la digestión, el metabolismo xenobiótico, la respuesta inmunológica, la homeostasis energética e incluso el comportamiento social. La naturaleza fundamental e interconectada de estos procesos sugiere que los microbios del intestino influyen virtualmente en todos los aspectos de la fisiología humana. Sin embargo, las investigaciones de los vínculos causales entre los perfiles microbianos y los fenotipos humanos se han centrado en gran medida en los riesgos y los resultados del tratamiento de las enfermedades, más que en los marcadores de salud, como la capacidad de ejercicio. Hasta la fecha, el rendimiento de las carreras de larga distancia, no se ha asociado con la composición o función de la comunidad microbiana intestinal.

En un estudio publicado en Nature Medicine, Jonathan Scheiman y colaboradores presentan datos intrigantes que sugieren que el microbioma intestinal puede modular la homeostasis del lactato, un determinante crítico del rendimiento atlético, durante el ejercicio físico vigoroso (Nat Med 25, 1104–1109 (2019)) (figura 1).  Los participantes en la Maratón de Boston de 2015, estudiados antes y después de la carrera, demostraron un variable, pero consistente aumento de Veillonella, un género microbiano especializado en la fermentación del lactato, en el período posterior a la carrera. Una cohorte separada de corredores y remeros de élite, tras el ejercicio, también mostraron microbiomas que estaban enriquecidos en genes que codifican las enzimas que participan en la vía del metilmalonil-CoA utilizada por Veillonella para convertir el lactato en propionato.

Curiosamente, el tratamiento probiótico de ratones con Veillonella o con lactobacilos no fermentadores de lactato mejoró tiempos de carrera en la cinta de correr, por lo tanto, sugirió que Veillonella podría mejorar el rendimiento de la carrera. Aunque Veillonella podría teóricamente mejorar el rendimiento quitando el lactato de la sangre, el tratamiento probiótico con Veillonella no aumenta considerablemente la eliminación del lactato. En cambio, la administración de propionato mejoró el desempeño físico en ratones. Por lo tanto, los autores concluyen que la producción de propionato en lugar de la utilización de lactato per se subyace a los efectos de mejora del rendimiento conferidos por Veillonella intestinal.

La mayor fortaleza de este estudio es su novedoso enfoque en el microbioma intestinal como potencial modulador del rendimiento atlético. Sin embargo, el trabajo de Scheiman y colaboradores también representa un impresionante esfuerzo traslacional multifacético, combinando experimentos longitudinales en seres humanos y ratones con análisis multiómicos que prueban los cambios en la estructura de la comunidad microbiana, contenido de genes microbianos y fenotipos metabólicos del hospedero. Este robusto diseño de estudio lleva a algunos interesantes e informativos hallazgos en el camino hacia las conclusiones clave.

Por ejemplo, mediante la inyección intraperitoneal de lactato marcado isotópicamente, los autores informan la primera prueba de que el lactato circulante cruza al lumen intestinal. Aunque los autores contextualizan apropiadamente este hallazgo como evidencia sugerente de que el microbioma intestinal podría teóricamente servir como depósito para el lactato generado tras el ejercicio, la evidencia de la translocación sistémica del lactato hacia el lumen plantea otras hipótesis intrigantes que esperan pruebas, incluyendo si se produce el intercambio bidireccional de lactato. Este hallazgo es particularmente interesante dada la reciente evidencia en ratones de que el lactato circulante es un combustible predominante para el metabolismo del ácido tricarboxílico en todos los tejidos excepto en el cerebro.

 

Figura 1. Evidencia de la modulación microbiana del rendimiento deportivo.

El rendimiento de la carrera se ve afectado por numerosos factores, muchos de los cuales siguen siendo desconocidos. Scheiman y colaboradores presentan diversas pruebas en humanos y ratones que sugieren que la microbiota intestinal contribuye al rendimiento.

La idea de que la comunidad microbiana intestinal puede afectar el rendimiento deportivo es seductora, y anticipamos que la gente que lee ciertos titulares pensará en establecer récords personales de maratón con Veillonella o suplementos de propionato. Sin embargo, tales inferencias son prematuras por varias razones. En primer lugar, los datos disponibles no apoyan la conclusión de que tratamiento probiótico con Veillonella mejore el rendimiento; en cambio, solo se ha demostrado mejorar rendimiento relativo al tratamiento probiótico con Lactobacillus.

Se seleccionó el Lactobacillus bulgaricus como control porque no puede catabolizar el lactato. Sin embargo, lo sintetiza fácilmente, incluso en condiciones anaeróbicas. El exceso de lactato en el intestino, en particular si se traslada en la circulación sistémica, podría ser perjudicial para el rendimiento. En consecuencia, las diferencias observadas en el rendimiento podrían haber sido impulsadas por los efectos negativos de la colonización de lactobacilos más que o además de la mejora del rendimiento dada por Veillonella.

Aunque un compromiso entre Veillonella y Lactobacillus apoya claramente un panorama más amplio en el que la composición microbiana del intestino impacta el rendimiento deportivo, en el futuro los autores podrían discriminar entre estas posibilidades incluyendo datos de referencia y/o un grupo de control sin probióticos. En segundo lugar, debido a que todas las pruebas en que se evaluaron los efectos de la colonización por Veillonella o la suplementación con propionato se realizaron en ratones después de un ayuno de 7 horas, período suficiente para inducir una limitación aguda de energía y los cambios asociados en el metabolismo, no está claro si esos efectos serían reproducibles en las condiciones menos limitadas típicas de la mayoría de los atletas.

Esta advertencia es especialmente notable en el caso del propionato, que se absorbe en el colon y sirve como sustrato para la gluconeogénesis hepática. La suplementación de propionato en este estudio podría haber mejorado el rendimiento simplemente porque proporcionó energía a los animales. 

Pese a lo anterior, esta investigación de Scheiman y colaboradores alienta los esfuerzos futuros para aclarar las bases ecológicas y mecánicas de las contribuciones microbianas al rendimiento atlético y plantea varias interrogantes clave. En primer lugar, ¿responden la Veillonella y otros metabolizadores de lactato al ejercicio en sí o a algún factor ambiental o de estilo de vida asociado con el ejercicio? Mientras que los corredores tenían una mayor abundancia de Veillonella en general, corredores y controles sedentarios exhiben cambios de Veillonella pre a post-maratón que son similares, lo que sugiere una sensibilidad a los efectos más allá del ejercicio.

A medida que sigue creciendo la evidencia que documenta la relevancia de la plasticidad y la fisiología del microbioma intestinal, la noción de que el microbioma intestinal sirve como determinante clave del rendimiento deportivo parece cada vez más plausible. 

Fuente bibliográfica

Microbial modulation of athletic performance

Rachel N. Carmody & Aaron L. Baggish

Cardiovascular Performance Program, Massachusetts General Hospital, Boston, MA, USA.

Nat Metab 1, 658–659 (2019)

Ciencia y Medicina

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