¿Por qué el deporte engancha? El intestino podría tener la respuesta

Según un nuevo estudio, algunos ratones tienen microbios en el intestino que les motivan a hacer más ejercicio. La comunidad científica se pregunta si ocurre lo mismo con los humanos.

Por Sanjay Mishra
Publicado 27 mar 2023, 11:50 CEST
Un velocista paralímpico realizando un estudio biomecánico

En el Laboratorio de Rendimiento Locomotor de la Universidad Metodista del Sur se analiza la biomecánica de un velocista paralímpico. La motivación de este atleta para correr, ¿podría atribuirse en parte a los microbios de su intestino?

Fotografía de Robert Clark, Nat Geo Image Collection

Algunos ratones son más propensos a correr en una rueda de ejercicio que sus congéneres menos activos. Según un estudio reciente, estos ratones tienen microbios en el intestino que envían señales al cerebro para estimular su deseo de hacer ejercicio. ¿Podría ocurrir lo mismo con los humanos?

Hace tiempo que se sabe que el ejercicio regular es bueno para la salud y disminuye el riesgo de muchas enfermedades. Sin embargo, más del 80 por ciento de los adultos no llega a los 150 minutos semanales recomendados, a pesar de que la falta de actividad física causa entre el 6 y el 10 por ciento de las muertes prematuras, cardiopatías coronarias, diabetes tipo 2, cáncer de mama y cáncer de colon a nivel mundial. De hecho, se calcula que el sedentarismo es la cuarta causa de muerte en el mundo.

Pero no se conocen bien los factores que motivan a unos a hacer más ejercicio que a otros. El ejercicio afecta al microbioma intestinal, pero no está claro cómo el microbioma afecta directamente a la conducta de ejercicio. Ha habido indicios de que ambos están vinculados. Un estudio publicado en 2019 descubrió que después correr de la maratón de Boston, los corredores tenían más cantidad de una especie bacteriana en particular en sus heces que los voluntarios sedentarios; estos microbios podrían desencadenar un mejor rendimiento atlético cuando se trasplantan a ratones. Sobre la base de estos estudios, una nueva investigación publicada en la revista Nature muestra que, al menos en ratones, algunas especies de bacterias intestinales pueden impulsar la producción de dopamina, el neurotransmisor del bienestar, para recompensar el ejercicio durante más tiempo.

El gran aumento de dopamina es sólo uno de los muchos cambios neuroquímicos que se producen tanto en el cerebro humano como en el de los ratones después del ejercicio.

"El estudio demuestra de forma bastante concluyente que, en los ratones, el deseo de hacer ejercicio está influido por el microbioma", afirma Anthony Komaroff, profesor de medicina de la Facultad de Medicina de Harvard (Estados Unidos). "[Este estudio] proporciona una explicación mecanicista de cómo el microbioma podría influir en el apetito de los animales por hacer ejercicio".

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¿Por qué la gente no quiere hacer ejercicio?

Christoph Thaiss, microbiólogo de la Universidad de Pensilvania, que dirigió el nuevo estudio, quería saber qué impide que la mayoría de la gente quiera hacer ejercicio. Como no es fácil hacer experimentos en humanos, su equipo reunió ocho tipos de ratones genéticamente diversos.

"Estudiamos ratones de forma muy imparcial, porque hay mucha variabilidad natural entre la cantidad de ejercicio que hacen los ratones", dice Thaiss.

Parte de esta variabilidad en la motivación o capacidad para hacer ejercicio intenso está relacionada con la genética. Por ejemplo, Theodore Garland, Jr. biólogo evolutivo de la Universidad de California Irvine, quería entender cómo evolucionan los rasgos complejos (como correr maratones) en múltiples niveles de organización, desde el comportamiento hasta el ADN. En un experimento iniciado en 1993, demostró que una cepa de ratones supercorredores (criados durante más de 100 generaciones) había desarrollado cambios específicos en su ADN y corría tres veces más que la media. Estos ratones también tienen microbiomas diferentes a los de sus homólogos menos activos.

Para comprobar si la eliminación del microbioma intestinal afectaría a la motivación para hacer ejercicio, Garland administró antibióticos a los ratones atléticos. Esto redujo drástica e irreversiblemente el comportamiento de ejercicio voluntario de los supercorredores. Los ratones con las bacterias intestinales mermadas corrían un 21% menos cada día, aunque seguían comiendo bien y no se veían afectados en ningún otro aspecto.

"El microbioma intestinal es obviamente uno de los factores que pueden influir en la capacidad para correr y hacer ejercicio", afirma Garland, pero su estudio no explica directamente cómo las bacterias intestinales pueden afectar a la motivación para la actividad física.

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La conexión entre el intestino y el cerebro

El nuevo estudio de Thaiss en Nature exploró la conexión entre el intestino y el cerebro de los ratones. El equipo de Thaiss midió cuánto tiempo 199 ratones no entrenados correrían voluntariamente sobre ruedas de ejercicio y cuánto tiempo podían mantener una velocidad determinada. Al no saber qué factores concretos podían explicar su deseo de hacer ejercicio, los científicos también recopilaron otros 10 500 datos, como las secuencias genómicas completas de los 199 ratones, las especies bacterianas intestinales y los metabolitos presentes en el torrente sanguíneo de cada ratón. En total, se obtuvieron casi 2,1 millones de datos.

"Es una cantidad ingente de datos", afirma Matthew Raymond Olm, microbiólogo computacional de la Universidad de Stanford.

En lugar de intentar comprender el efecto de las variables una por una, los científicos utilizaron un método de aprendizaje automático en el que introdujeron todos los datos en un programa informático y dejaron que identificara los factores más críticos que explicaban la resistencia de los ratones de alto rendimiento.

"Este estudio es un gran ejemplo de cómo los macrodatos funcionan bien para descubrir algo importante y fundamental sobre el microbioma", afirma Olm.

Lo que descubrió Thaiss le sorprendió porque la genética sólo explicaba una pequeña parte de las diferencias de rendimiento entre ratones, mientras que las diferencias en las poblaciones bacterianas intestinales parecían ser sustancialmente más importantes.

"Sí observamos cierta heredabilidad en el rendimiento del ejercicio", dice Thaiss. "Pero es relativamente pequeña".

Para confirmar que los microbios intestinales eran efectivamente responsables de la diferencia observada, los investigadores eliminaron las bacterias intestinales de los ratones administrándoles antibióticos de amplio espectro. Esto redujo la resistencia en carrera de los ratones de alto rendimiento aproximadamente a la mitad. Por el contrario, cuando los científicos trasplantaron el microbioma de un ratón de alto rendimiento, aumentó la capacidad de ejercicio del ratón receptor.

En una investigación científica de varios años realizada en una docena de laboratorios de Estados Unidos y Alemania, el equipo de Thaiss identificó dos especies bacterianas, Eubacterium rectale y Coprococcus eutactus, responsables de potenciar la motivación para hacer ejercicio en ratones de alto rendimiento.

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Moléculas que motivan a los ratones a moverse

Los investigadores rastrearon el efecto estimulante del ejercicio hasta unas pequeñas moléculas llamadas metabolitos producidas por estas bacterias intestinales específicas. Una clase de metabolitos específicos conocidos como amidas de ácidos grasos estimuló los nervios sensoriales incrustados en las paredes del intestino, que están conectados al cerebro a través de la columna vertebral. Los nervios liberan un neurotransmisor llamado dopamina, que activa la región del cerebro llamada cuerpo estriado, que controla la motivación. La actividad desencadenada por la dopamina en el cuerpo estriado aumenta el deseo de hacer ejercicio al proporcionar una sensación de recompensa.

A diferencia de los ratones normales, los niveles de dopamina en el cuerpo estriado de los ratones sin microbioma no aumentaban después del ejercicio. Cuando los científicos administraron a los ratones un fármaco bloqueador de la dopamina, se suprimió su deseo de hacer ejercicio. Por el contrario, al activar la señalización de la dopamina con otro fármaco, se restableció la capacidad de hacer ejercicio en los ratones sin microbioma.

"Se trata de un estudio realmente excepcional", afirma Francesca Ronchi, microbióloga del hospital Charité de Berlín (Alemania). Los autores no sólo recopilaron una gran cantidad de datos, utilizaron muchos controles e identificaron las bacterias potencialmente responsables, sino que también consiguieron averiguar el mecanismo exacto que puede explicar la capacidad de algunos ratones para hacer mucho ejercicio, afirma Ronchi.

"Este estudio en animales plantea la cuestión de si los humanos a los que les encanta hacer ejercicio y los humanos que lo evitan se ven influidos por sus microbiomas", afirma Komaroff.

Pero el nuevo estudio aún no puede extraer conclusiones directas para los humanos, advierte Thaiss.

Sin embargo, hay vías similares activas en los humanos. Las especies bacterianas identificadas en la flora intestinal que impulsan la capacidad de ejercicio en ratones también están presentes en el microbioma humano. Del mismo modo, las amidas de ácidos grasos que impulsan el rendimiento físico en ratones y desencadenan la vía intestinal cerebral que impulsa la motivación para hacer ejercicio también se encuentran en el intestino humano.

"¿Significa esto que la vía se parecerá una a otra? No lo sabemos", dice Thaiss. "Hay muchas diferencias entre la fisiología de los ratones y la humana. Pero estamos embarcados en un estudio en humanos que responderá a esta pregunta".

Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.

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