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Los MicroARN, ¿qué son y cuál es su relación con el deporte?

Editado por Diego Jiménez Lalana

Todos sabemos que la práctica regular de ejercicio físico, aumenta la masa muscular, ¿pero te has preguntado alguna vez el por qué? O al contrario, ¿por qué su carencia hace que tienda a disminuir? También sabemos que nuestro tono y fuerza muscular está genéticamente condicionado, y que los beneficios de realizar cualquier actividad física trascienden la mera potenciación física de nuestro sistema musculoesquelético, y donde podemos hasta incluir las ventajas de un envejecimiento activo. Aqui te contamos cómo los microARN contribuyen a ello.

En España, según el INE, el 59.6% de la población encuestada en 2020 practicó deporte con regularidad, siendo la proporción de población activa mayor cuanto mayor era el nivel de estudios y más joven. Algo que seguramente se ha visto favorecido por la difusión social de las múltiples evidencias científicas y profundas, que han subrayado en las últimas décadas la importancia de mantener una vida físicamente activa. Y es que, sin duda, es algo que nos sienta bien y que repercute en todo nuestro organismo, y modo de vida.

La respuesta (en parte) está en tus genes

También sabemos que nuestro tono y fuerza muscular está genéticamente condicionado, y que los beneficios de realizar cualquier actividad física trascienden la mera potenciación física de nuestro sistema musculoesquelético. Y es que buena parte del funcionamiento de nuestro organismo está supeditado a nuestra información genética.

Ya sabemos que el ADN es una molécula [DEJL1] que se encuentra en el interior del núcleo de nuestras células, y que contiene las instrucciones para que todo nuestro organismo funcione. Estas instrucciones se disponen en “paquetes” que denominados genes, y que codifican la síntesis de proteínas, que son las que en última instancia encarnan los engranajes que hacen funcionar a nuestro organismo de forma eficiente y coordinada.

El camino más directo y sencillo es por medio de la transcripción completa de proteínas con dos etapas clave: la transcripción y la traducción. La transcripción tiene lugar en el núcleo, los genes contenidos en el ADN se traducen con precisión a ARN mensajero, y éste es el encargado de levar esta información al citoplasma, donde la cadena continúa. Serán los ribosomas los encargados de leer y ensamblar las proteínas que posteriormente realizarán sus funciones correspondientes.

Sin embargo, al ser un proceso con muchas etapas, y considerando la complejidad de nuestro organismo, no debe extrañarnos que esta cadena de proceso dure alrededor de unas pocas horas. Y por supuesto, existen numerosas formas de regular esta gran cadena de engranajes, que no es sino otra garantía más para que todo se mantenga bien engrasado, calibrado y funcionando.

Así, existen genes que activan o inhiben la expresión de otros genes a nivel del núcleo, existen proteínas que cuando se activan modifican comportamiento de las proteínas recién sintetizadas, proteínas que bloquean el ribosoma y que impiden su síntesis en distintos puntos de la cadena de producción y maduración de las proteínas, o que favorecen la activación de cadenas completas de genes que actúan a la vez como reloj y como llave.

Pero, además, la investigación ha identificado formas más sutiles (y rápidas!), de aplicar estos controles, que comparten un único objetivo: asegurar que todo funciona cuándo y cómo debe, y evitar una expresión anómala, ya sea por cantidad o por momento. Uno de estos mecanismos, y que hoy nos ocupa, son los característicos microARN.

Biogénesis de los MicroARN 

Los microARN, al igual que el resto de ARN mensajeros, son copias de información específica contenida en el ADN, capaces de ejercer su influencia más allá de los límites del núcleo celular.

Sin embargo, antes de seguir, es necesario que sepas que la información contenida en el ADN se puede clasificar, a grandes rasgos, en dos grupos según su tipo de información: la que codifica para la síntesis de proteínas, y la que no. Los ARN mensajeros pertenecen al primer grupo, y los microARN al segundo.

Las estimaciones más recientes apuntan a que tan solo el 2% del genoma humano codifica para proteínas, y que al menos entre el 80 y el 98% del genoma posee algún tipo de función. Y es que, tradicionalmente, a este ADN que no codificaba proteínas se le ha denominado como “ADN basura” y precisamente porque se había observado que no cumplía con la función con la que se supone que tiene que tener el ADN: contener la información que codifica para la formación de proteínas.

No obstante, con el paso del tiempo la Ciencia ha sabido dar algunas respuestas sobre los mecanismos moleculares de expresión genética, hemos observado que, aunque hay información contenida en el ADN que no codifica para la formación de proteínas, no por ello se debe quedar en un segundo plano.

Gracias a la investigación se ha observado que porciones de este “ADN basura” se transcriben del mismo modo que lo harían los genes que codifican proteínas, pero no llegan a traducirse y mediar en la síntesis de proteínas: se valen por sí solos para ejercer su función.

Principalmente, los microARN son producto de la intermediación de la ARN polimerasa II y la ARN polimerasa III, que a partir de algunos precursores, culminan en la síntesis y liberación de microARN maduros.  

Algunos microARN son expresados de una manera específica por cada tejido, mientras que, otros son más generales y pueden ser expresados por diferentes tipos de tejidos. A modo de ejemplo, los microARN específicos del músculo esquelético se denominan myomiR y pueden estar implicados en el crecimiento y la regeneración del músculo esquelético.  

Asimismo, se ha observado que, al igual que ocurre con otras regiones del ADN, la metilación y la desmetilación determina la expresión de los microARN. Pero estos son otros mecanismos, más permanentes o de larga duración, cuyo efecto y mecanismo de silenciamiento y represión de la expresión génica, deberá quedar para otro artículo.

Imagen 1. Transcripción de la información genética presente en el ADN a ARN mensajero. Fuente. Elaboración propia empleando la herramienta Biorender.

Mecanismo de acción de los MicroARN 

Ya sabemos que la información que codifica para los microARN se encuentra en unas regiones específicas del ADN que no se traducen a proteínas. Y también hemos mencionado que la célula utiliza una serie de mecanismos para regular la expresión génica, así como moléculas cuya función es evitar anomalías durante las etapas de transcripción y traducción,.

Y es que, los microARN son, precisamente, uno de estos reguladores de la expresión génica, y actúan, concretamente, justo después de la transcripción (primera etapa) y atenuando o silenciando su expresión.

Por complementariedad de bases, se producen microARN con secuencia antisentido para ciertos ARN mensajeros,  y al unirse en estructuras parciales de doble cadena, hace que sea imposible que el mensaje entre en el ribosoma, o que si ya se ha unido por algún extremo, la proteína resultante quede siempre inacabada y sea destruida.

Para que seamos conscientes de la importancia de este mecanismo, consideremos que un microARN puede tener varios ARN mensajeros diana, y varios microARN pueden afectar a un solo ARN mensajero. De hecho, se ha estimado que alrededor del 60% de la expresión de las proteínas que conocemos, puede verse modulada por los microARN.  

Imagen 2. Interacción de un microARN con el ARN mensajero, impidiendo su traducción a proteínas. Fuente. Elaboración propia empleando la herramienta Biorender.

Relación de los microARN con el deporte 

Y dirás… ¡qué interesante! Y lo es… pero, ¿qué tiene que ver esto con el deporte?

La práctica deportiva promueve numerosos cambios fisiológicos como, por ejemplo, el crecimiento de la masa muscular (lo que se denomina hipertrofia), el incremento de la fuerza o una mayor resistencia aeróbica.

Estos cambios fisiológicos reciben el nombre de adaptaciones, y son consecuencia siempre de afrontar y resolver un esfuerzo que, en este caso, está directamente relacionado a la práctica deportiva.

Gracias a distintos estudios y experimentos, sabemos que la mediación de estas adaptaciones puede atribuirse directamente a la acción de los microARN. Así, sabemos que la práctica deportiva induce cambios en los niveles y en el perfil de los microARN que actúan en nuestro organismo, y cuyo efecto a lo largo y ancho de distintos tipos de células y tejidos, es consecuencia del control molecular que los microARN realizan de estas adaptaciones al ejercicio físico.

A modo de ejemplo, hoy conocemos la relación que los microARN 208b y 499, tienen en el equilibrio de nuestro sistema muscular entre las denominadas fibras rápidas y fibras lentas, y que median en la transición o sustitución de ambos tipos de fibras musculares.

Nota: Las fibras lentas son más eficientes y su reclutamiento predomina, especialmente, en los ejercicios de resistencia, donde el esfuerzo físico debe ser realizado de forma sostenida y prolongada (por ejemplo, una maratón); mientras que, las fibras rápidas resultan más eficaces en la producción de trabajo por parte del músculo, y se activan con cuando se realizan ejercicios explosivos que requieren mayor potencia y un movimiento más enérgico en un menor espacio de tiempo (por ejemplo, una carrera de 100 metros lisos).

Y es que se ha observado que, el entrenamiento de la resistencia favorece la expresión de los microARN 208b y 499, y que actuarán reprimiendo los ARN mensajeros que codifican para la expresión de fibras rápidas. Este sencillo mecanismo hace que el organismo priorice la expresión de genes que codifican para proteínas involucradas en la formación y función de fibras lentas (adaptación a la práctica de ejercicios de resistencia).

De igual modo, el aumento de la transcripción de algunos microARN como los 19b-3p, 92a, 126, 133a-3p o 133b; están involucrados en la ganancia de masa muscular y promueven la hipertrofia. La práctica de ejercicios específicos de fuerza, con un volumen, carga e intensidad adecuados, pueden favorecer la expresión de estos microARN, que inhiben la traducción de ARN mensajeros cuyas proteínas limitan o bloquean que la energía y recursos disponibles se deriven hacia el desarrollo de la masa muscular (hipertrofia).

Por todo ello, podemos estar bastante seguros de que el patrón de expresión de los microARN, así como su posterior acción sobre los ARN mensajeros, permite una regulación precisa nuestro contexto genético en función de la modalidad, la duración, la intensidad o el tipo de ejercicio que practiquemos (y que practiquemos con mayor asiduidad).

Y desde aquí… te recordamos que también se ha observado el efecto contrario, es decir, que el sedentarismo o la ausencia de ejercicio físico desregula la transcripción de estos microARN, y que su consecuencia es una pérdida de la masa muscular.

Imagen 3. En el caso A, se observa la transcripción del ADN a ARN mensajero y, posteriormente, su traducción. En el caso B, la interacción del ARN mensajero con el microARN impide la posterior traducción de la información génica. La práctica deportiva puede promover esta situación, favoreciendo la traducción de unos genes e impidiendo la de otros, por medio de la expresión de microARN específicos. Fuente. Elaboración propia empleando la herramienta Biorender.

Y esto, es especialmente interesante porque…

Sin duda, resulta de sumo interés caracterizar el patrón de expresión de los microARN circulantes y conocer su respuesta a distintas modalidades deportivas. Esto es un activo para la Ciencia del Deporte, que repercute además no solo en el rendimiento de nuestro deportistas, sino también en la salud de todos nosotros si aprendemos a aplicarlo.

El poder diseñar un plan de entrenamiento, o hábitos de vida que incluyan un refinamiento en la carga de trabajo específica, puede emplearse para individualizar los beneficios de la práctica deportiva a través de la determinación precisa de la efectividad de un tipo u otro de ejercicio.

Y por supuesto, puede ser de gran ayuda en la prevención de lesiones, pero también de patologías, así como un poderoso aliado en el tratamiento de diversas enfermedades relacionadas con el sistema músculo-esquelético.

Conclusión

Recuerda que la expresión de los genes está condicionada por la presencia de moléculas reguladoras como los microARN, pero que existen otros muchos mecanismos que hacen que tu día a día sea mucho más fácil, rico y adaptable. Y que en definitiva, todo se basa en la búsqueda de un equilibrio cuyo fin último es que, la energía y recursos del organismo, se orienten hacia aquellas funciones cuyo efecto resulta más acuciante e interesante en ese momento.

Por este motivo, resulta tan importante el adquirir patrones de movilidad y actividad física saludable, que nos ayuden a mantener un buen tono muscular y una fisiología bien calibrada que nos permita cuidar, reparar y mantener una buena salud física y mental.

Afortunadamente, estos mecanismos son bastante rápidos y reversibles, y su acción es mucho más rápida que la expresión génica directa, haciendo que el tiempo de respuesta en el organismo pase de horas, desde que se activa un gen hasta que su efecto se hace notable, a minutos u horas… simplemente cambiando el interruptor cuya llave hace que funcionemos en una dirección… o en la contraria. Lo que se traduce en beneficios bastante rápidos, y tan solo con pequeños cambios que pueden ir sumándose a nuestro día a día.

Después de saber esto, ¿por qué íbamos a dejar que nuestro cuerpo perdiese capacidad y destreza solo por quedarnos sentados de más?

La práctica de ejercicio físico es solo uno de los aspectos que construyen una vida saludable, pero posee impacto en la fisiología y psicología, por no hablar de los potenciales beneficios sociales que puede llevar asociado… o la capacidad de desconexión que nos provee para poder seguir afrontando el día a día con fuerza y determinación.

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Daniel Vasile Popescu Radu

Farmacéutico y nutricionista deportivo interesado en la docencia y en la divulgación científica.

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