Principios del entrenamiento de la fuerza y del acondicionamiento físico NSCA (Color). G. Gregory Haff
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naturaleza integradora del proceso de remodelación del músculo. No podemos limitarnos a pensar únicamente en los procesos biológicos de un sistema.
Las hormonas están muy implicadas en los mecanismos de síntesis y degradación de proteínas que forman parte de las adaptaciones musculares al ejercicio resistido. La producción de proteínas contráctiles —actina y miosina—, además de proteínas estructurales (p. ej., desmina y titina), y, por último, la incorporación de todas estas proteínas al sarcómero completan el proceso a nivel molecular. Multitud de hormonas —también las hormonas anabólicas (que favorecen el desarrollo tisular) como la insulina, los factores de crecimiento insulinoides (IGF), la testosterona y la hormona del crecimiento— contribuyen en diversos aspectos de este proceso. Las hormonas tiroideas son importantes hormonas permisivas que posibilitan las acciones de otras hormonas. Otra acción importante para el desarrollo tisular es que las hormonas anabólicas también bloquean los efectos negativos que sobre el metabolismo de las proteínas tienen las hormonas catabólicas, como el cortisol y la progesterona, que pueden degradar proteínas celulares. Los efectos negativos del cortisol sobre el músculo esquelético también se aprecian en sus roles de inactivar las células inmunitarias y bloquear otras vías de transmisión como la diana de la rapamicina en células de mamíferos (TORm), la cual participa en el inicio de la transcripción del ARNm. La interrelación de hormonas, fibras musculares y los cambios posteriores en las capacidades funcionales de las fibras musculares proporcionan la base de la adaptación de las hormonas para la hipertrofia. Sin embargo, el efecto de las hormonas solo representa uno de los posibles mecanismos de adaptación del músculo esquelético al entrenamiento resistido.
Papel de los receptores de hormonas en la mediación de los cambios hormonales
La señal de una hormona (y, por lo tanto, su efecto biológico) se transmite solo a células que expresan el receptor de esa hormona específica. Esto garantiza que la señal hormonal influya solo en el tejido de destino y no en todas las células del cuerpo. Por lo general, las hormonas intentan influir en el metabolismo celular o en la transcripción del ADN en el núcleo (recordemos que las células musculares son multinucleadas). Como son muchas las hormonas que no pueden cruzar la membrana celular, su señal se transmite a través de la célula mediante mensajeros secundarios (a menudo con una cascada de reacciones que al final interactúan y median la señal a la maquinaria del ADN en los múltiples núcleos de la célula muscular o en el único núcleo de muchas otras células). Por lo general, los receptores están integrados en la membrana celular (receptores de la hormona polipeptídica) o en el citosol (receptores de las hormonas esteroideas y tiroideas). Todas las células, desde las fibras musculares hasta las células inmunitarias y las neuronas, cuentan con receptores que median en los mensajes o señales de las hormonas. Uno de los principios básicos de la endocrinología es que toda hormona interactúa con un receptor específico. Este principio se denomina teoría de la llave y la cerradura (41) (donde el receptor es la cerradura y la hormona es la llave; figura 4.2); sin embargo, se sabe que la interacción de receptores y hormonas es mucho más compleja que lo que implica esta simple teoría. Aunque solo una hormona tenga las características exactas para unirse y transmitir totalmente una señal por medio de un receptor específico, en casos de reactividad cruzada un receptor dado interactúa parcialmente con otras hormonas (unión alostérica o bloqueo del principal punto de unión). De forma similar, los receptores pueden tener puntos de unión alostérica en donde otras sustancias aparte de las hormonas mejoran o reducen la respuesta celular a la hormona principal. Por último, algunas hormonas necesitan estar en una forma agregada (unión de varias hormonas) para producir la señal óptima a través del receptor; se cree que es el caso de la hormona del crecimiento, en la cual las moléculas de alto peso molecular no tienen un punto de unión inmunitaria, pero se unen con receptores activos en los resultados del bioanálisis tibial (65).
Cuando la adaptación ya no es posible (p. ej., se ha integrado la cantidad máxima de proteínas en la fibra muscular) (54) o se ha producido «sobreestimulación» por una hormona (p. ej., resistencia a la insulina), los receptores se vuelven menos sensibles o incluso insensibles a una hormona específica, evitando que estimule nuevas acciones en la célula. Esta incapacidad de una hormona para interactuar con un receptor se denomina regulación decreciente de la función de los receptores. Los receptores tienen la capacidad de aumentar o disminuir su sensibilidad de transmisión, y también es posible alterar el número de receptores presentes para la unión. Las alteraciones de las características de unión del receptor o del número de receptores impulsan una adaptación tan profunda como una mayor liberación de la hormona de una glándula endocrina. Obviamente, si un receptor no es sensible a la hormona, poca o ninguna alteración habrá en el metabolismo celular causada por dicha hormona. Por ejemplo, se ha demostrado en el caso de la testosterona que el entrenamiento influye solo en el número máximo de receptores y no en la sensibilidad de transmisión del receptor (31). Los científicos acaban de empezar a estudiar y comprender el papel que los cambios en los receptores desempeñan en las adaptaciones musculares al ejercicio.
FIGURA 4.2 Representación esquemática de la teoría clásica de la llave y la cerradura para describir la acción de las hormonas a nivel de los receptores celulares.
Categorías de hormonas
En lo referente a la estructura molecular, hay tres categorías principales de hormonas: esteroideas, polipeptídicas (o sencillamente peptídicas) y amínicas. Cada categoría de hormonas interactúa de distintas formas con las células musculares. En este capítulo nos centraremos sobre todo en las primeras dos categorías, así como en las hormonas amínicas más destacadas e implicadas en el ejercicio: las catecolaminas.
Interacciones de las hormonas esteroideas
Las hormonas esteroideas, entre las que se encuentran las hormonas de la corteza suprarrenal (p. ej., cortisol) y las gónadas (p. ej., testosterona y estradiol) son liposolubles y atraviesan la membrana celular por difusión simple, aunque se han descrito otros posibles mecanismos de transporte. La serie de acontecimientos que terminan en el efecto biológico es la misma para cualquier hormona esteroidea. Después de su difusión a lo largo del sarcolema, la hormona se une con su receptor para formar el complejo receptor de hormonas (H-RC), lo que provoca un cambio estructural en el receptor y lo activa. A continuación, el H-RC se une a otro H-RC y se desplaza al núcleo, en donde llega al ADN. El H-RC «desenrolla» la doble hélice del ADN para exponer unidades de transcripción que codifican la síntesis de proteínas específicas. El H-RC reconoce potenciadores específicos, o elementos reguladores proximales del gen específico promovidos por la hormona dada, y entonces se transcribe esa porción específica del ADN. El ARN mensajero (ARNm) resultante se adentra en el sarcoplasma de la célula, donde el ribosoma transfiere la proteína específica promovida por la hormona esteroidea. La figura 4.3 muestra una hormona esteroidea típica (testosterona) migrando a la célula. Con su interacción a nivel genético de la célula se completa la acción de la hormona esteroidea (31, 155). No obstante, el hecho de que el ARNm se produzca por una proteína específica (p. ej., actina) no significa necesariamente que esa proteína se produzca por el ribosoma y se incorpore al sacómero. El mensaje hormonal para producir un ARNm específico solo es la primera parte de todo el proceso de la síntesis de proteínas.
FIGURA 4.3 Típica migración de esteroides al interior de una célula destinataria, mediante testosterona en el caso del músculo esquelético o mediante dihidrotestosterona en los tejidos asociados a la función sexual. Aunque una célula únicamente adopta una vía hormonal (la testosterona o la dihidrotestosterona), en este diagrama se representan las dos. Cada una tiene distintos efectos fisiológicos.
Interacciones de las hormonas polipeptídicas