Artículo PNI: Ejercicio y energía desde la perspectiva evolutiva

Desde un punto de vista evolutivo, el ejercicio tiene una influencia indispensable en el suministro de energía. Dentro de la psiconeuroinmunología clínica, la energía y su distribución tienen un papel central en la explicación y el abordaje de enfermedades y dolencias. En este artículo PNI profundizamos en el tema.

Aspectos evolutivos del ejercicio

El ejercicio físico forma parte de la vida humana ya desde el principio de la evolución. Los primeros homínidos como el austrolapiteco recorrían distancias relativamente cortas, mientras que el posterior Homo erectus andaba principalmente grandes distancias. Las personas de esta especie cazaban caza mayor, como elefantes, alces y uros. Hombres y mujeres, que cazaban en batida, eran capaces de caminar durante horas y correr hasta que el animal perseguido quedaba tan extenuado que caía casi espontáneamente. Para ello, los cazadores tenían que superar una serie de desafíos metabólicos. Sus características principales eran, por ejemplo, una buena termorregulación, teleoanticipación, desintoxicación eficaz de los productos de desecho metabólicos, distribución eficiente de las fuentes de energía, mantenimiento de la sangre, tejidos y niveles minerales del cuerpo y una forma de tomar decisiones que se adaptaba a su estilo de vida. 

Estos desafíos exigían mucho del ser humano de entonces, pero al mismo tiempo proporcionaban éxito en la supervivencia, determinando con ello su evolución. El ser humano actual debe agradecerles su forma de desplazarse bipedestada, una piel sin pelo, glándulas sudoríparas (¡cuatro millones!) y una neuroanatomía dopaminérgica. También se volvió más corto el intestino, menor la masa muscular, más pequeño el dedo gordo del pie y mayor el almacenamiento de grasa en el tejido adiposo. Todas estas adaptaciones hicieron posible que los órganos internos y el aparato locomotor utilizasen menos energía, pudiendo así aumentar de tamaño el cerebro del Homo erectus hasta alcanzar el formato cerebral del Homo sapiens actual.

La actividad física como función del entorno vital

El ser humano posee más de seiscientos músculos. Incluso cuando no están activos, son responsables de aproximadamente el 25% de la energía que se consume en reposo. El metabolismo de los músculos reacciona inmediatamente al uso: solo si se estimulan con regularidad pueden seguir haciendo bien su tarea. Cuando no se utilizan los músculos, aunque sea por poco tiempo, la consecuencia es una pérdida funcional y, en casos extremos, incluso su atrofia. 

El cuerpo humano no evolucionó en el entorno seguro y poco estimulante de los gimnasios o los campos de fútbol. Al igual que ocurre con otros mamíferos, el cuerpo humano evolucionó en la lucha por la supervivencia. En todos los estadios de la evolución, el ser humano ha tenido que moverse para conseguir comida cazando, recolectando o buscando agua. En caso de que el alimento o el agua no fuesen fáciles de obtener en el entorno, la gente tenía que recorrer distancias enormes para poder satisfacer estas necesidades. En las actuales poblaciones de pescadores/cazadores-recolectores estas condiciones siguen siendo las mismas.  Las observaciones que se han hecho de estos pescadores/cazadores-recolectores modernos permiten estimar la cantidad de ejercicio físico diario que hacía el ser humano antiguamente. Sobre la base de esos estudios se ha establecido que el cazador-recolector medio se movía una media de 30-40 km o entre cinco y seis horas al día.  No obstante, no lo hacía si no era absolutamente necesario, solo cuando faltaban fuentes de energía. Este dato da pie a la legítima hipótesis de que la cantidad media de ejercicio tiene que ser dividida en días en que se hace muchísimo y días con apenas nada. Pero cuando los seres humanos se ponían en movimiento, eran capaces de persistir durante muchísimo tiempo.

En la actualidad existen todavía poblaciones de pescadores/cazadores-recolectores que caminan por terrenos muy difíciles y hacen más de 80-100 km al día.  La cantidad media de ejercicio físico del ser humano occidental actual está muy por debajo. En el último par de milenios, ha disminuido radicalmente. A la hora de buscar un entorno vital adecuado para el ser humano hay que echar mano de las "condiciones de existencia" de nuestros ancestros. ,  ,   Ellos vivieron por mucho tiempo en un periodo en el que tenían que estar en alerta permanente ante toda clase de amenazas. Depredadores, hambre y enfermedad eran una realidad diaria a la que el ser humano se enfrentaba 24 horas al día. Sin embargo, ese entorno estresante no producía nunca epidemias de enfermedades occidentales como la depresión, la obesidad y otras de las llamadas enfermedades de la abundancia. Una importante razón para esto se halla precisamente en la actividad física que es inevitable en la lucha por la supervivencia. Esta actividad física se da en las poblaciones modernas de pescadores/cazadores-recolectores. En consecuencia, su condición física es muchísimo mejor que la del ser humano occidental actual. La cantidad de ejercicio físico de los pescadores/cazadores-recolectores modernos está aproximadamente al mismo nivel que en el Paleolítico. En comparación con los pescadores/cazadores-recolectores, la cantidad diaria de ejercicio físico en los países occidentales es aproximadamente un tercio del consumo de energía. 

Actividad física y estrés

En el Paleolítico, el estrés se componía de factores (frío, calor, peligro, hambre, sed, etc.) que exigían una reacción física (luchar o huir). Por tanto, en la respuesta al estrés el ejercicio físico desempeñaba un gran papel. Al contrario que en aquella época, en la actualidad el estrés se compone de factores emocionales, profesionales y sociales, pero pueden desencadenar la misma respuesta al estrés que los factores de estrés ancestrales. Incluso el peligro imaginario puede provocar una respuesta física de lucha o huida.  Sin embargo, la carga moderna de los sistemas de estrés ya no va acompañada de la consecuente actividad física necesaria para luchar o huir. La energía que es liberada por las reacciones al estrés para emprender acciones físicas quedará almacenada en el cuerpo en forma de grasa visceral en caso de que dichas acciones no se produzcan. ,   Las personas que hacen ejercicio con regularidad presentan a largo plazo niveles de cortisol y catecolaminas más bajos al reaccionar a acontecimientos estresantes.  La tolerancia al estrés está relacionada con la expresión de genes neuronales. La expresión genética requiere procesos epigenéticos como la metilación (desactivación)/desmetilación (activación) de ADN y acetilación (activación)/desacetilación (desactivación) de histonas. La investigación con roedores ha demostrado que el ejercicio físico provoca cambios significativos en estos procesos epigenéticos: influye en las reacciones epigenéticas al estrés.  

Las respuestas al estrés que se producen ante un cambio en la demanda de energía se dan para dotar al individuo que lucha o huye de capacidades necesarias para su supervivencia. ,   En la evolución humana, esto siempre ha sido una ventaja. Los sistemas de estrés del ser humano están ajustados acorde con ello y siguen reaccionando de esta manera, porque la adaptación puede tardar miles de generaciones.  Los acontecimientos estresantes del mundo moderno muchas veces van acompañados (o se caracterizan) por una menor o ausente demanda de energía pero, aun así, hay gluconeogénesis. El resultado es un menor/inexistente consumo de energía, seguido por un almacenamiento de la glucosa liberada, principalmente en forma de grasa visceral. 

Tracción y empuje dentro del concepto de órganos egoístas como el cerebro y el sistema inmune

El sistema de "tracción", basado en la atracción de energía, pone en marcha espontánea a los sistemas de órganos como el cerebro, el tejido adiposo y los músculos en busca de energía: comportamiento aprovisionador. Así, el ser humano puede buscar energía (alimento y agua), consumir estas fuentes y aumentar la cantidad de energía en la circulación sanguínea. Después, la energía reunida es entregada a diferentes tejidos siguiendo un orden jerárquico. El cerebro, que consume aproximadamente el 65% de la glucosa en circulación, es el primer órgano que hay que abastecer. Con una ingesta media de glucosa de 200 g/día, el cerebro consume 130 g/día, en función de la actividad neurológica (por la noche menos, por la mañana, mucho más). El uso intelectual de las neuronas aumenta considerablemente la tracción de energía por parte del cerebro: este proceso se llama en inglés energy demand (demanda de energía).

El corazón, los músculos, los riñones y el hígado están considerados como órganos muy caros. Cuando hay escasez crónica (hambruna), estos órganos pueden perder hasta un 40% de su volumen, mientras que el cerebro apenas baja de peso, e incluso se agranda relativamente: un claro ejemplo de la mencionada distribución jerárquica de la energía. Los músculos y la grasa regulan los sistemas de tracción produciendo, respectivamente, insulina y leptina. La producción de insulina informa al cerebro de la situación energética de la periferia a corto plazo, mientras que la leptina, producida por adipocitos y astrocitos en el cerebro, puede ser considerada el medio de información acerca de la situación a largo plazo de la energía. En el ser humano, estos sistemas de asignación de energía han evolucionado a lo largo de las últimas 65.000 generaciones. Hay salud cuando funcionan bien los mecanismos de tracción, de forma que la energía es atraída al cerebro según demanda y el cuerpo no tiene que pasar a activar los mecanismos de empuje con los que, por así decirlo, la energía es "embutida" en el cerebro. La única solución para restablecer los mecanismos de empuje deficientes es, ¡menuda sorpresa!, moverse como lo hacían los antepasados lejanos del ser humano: en ayunas y con la grasa como combustible principal. En ese caso, a falta de combustible externo, el cuerpo se ve obligado a recurrir a una alternativa en forma de grasa almacenada. 

La influencia de la alternancia de abundancia y falta de alimento

La supervivencia del Homo sapiens durante su evolución dependía de que encontrase comida, lo cual dependía a su vez de la actividad física. No obstante, la provisión de alimento nunca era regular. Los antiguos pescadores/cazadores-recolectores vivían ciclos de abundancia y escasez, llenos de periodos de actividad física y descanso. Para sobrevivir a los momentos de escasez, algunos genes han evolucionado para regular el uso y absorción eficientes del combustible ("genes ahorradores"). Hay más pruebas convincentes que demuestran que esta parte del genoma se ha mantenido inalterada en esencia en los últimos 10.000 años, y de seguro no ha cambiado en los últimos 40-100 años. Aunque la ingesta absoluta de calorías del ser humano moderno probablemente sea menor en comparación con sus precursores pescadores/cazadores-recolectores, el equilibrio calórico relativo (ingesta menos consumo) es positivo. Esto es mayormente consecuencia del incremento del estilo de vida sedentario en la sociedad actual. La combinación de unas reservas de comida permanentes y la inactividad física hacen que deje de ser necesario el ciclo bioquímico evolutivamente programado a partir de la alternancia entre abundancia y escasez y entre actividad física y reposo. Esto a su vez influye en los ciclos de ciertos procesos del metabolismo, resultando finalmente en trastornos del mismo como la obesidad y la diabetes tipo 2. El ejercicio puede desempeñar un papel crucial a la hora de romper los procesos metabólicos estancados mediante la regulación de los "genes de la actividad física". En vista de las existencias de alimento ilimitadas, es improbable que el ser humano moderno de los países desarrollados se vea expuesto a hambrunas. Seguramente tampoco sean capaces de tolerar reducciones drásticas de calorías. Por tanto, la forma más lógica de volver a poner el ciclo de los procesos metabólicos en sintonía con su finalidad evolutiva es ofrecer suficiente actividad física. Esta puede contribuir a la absorción y metabolización de la glucosa y la grasa por parte de los músculos esqueléticos, restableciendo las expresiones fisiológicas de los genes ahorradores. Así se garantiza que los procesos metabólicos no se queden atascados y provoquen una acumulación patológica de las reservas de combustible.  

Conclusión

Desde el punto de vista evolutivo, la falta de energía siempre ha sido uno de los estímulos para moverse. La escasez de energía, perceptible como hambre, está impulsada desde el cerebro ("tracción") e induce la actividad espontánea: conducta de aprovisionamiento. Así pues, el ejercicio (¡en ayunas!) precede a la obtención de energía mediante el alimento. Al mismo tiempo, el ejercicio en ayunas regulaba la señalización y distribución de la energía por medio de la insulina y la leptina. El impulso de moverse en ayunas por falta de energía hoy en día está ausente, porque ya no nos tenemos que esforzar para encontrar comida. Tan pronto como sentimos hambre, la calmamos con lo que haya en la nevera y la despensa. Esto puede producir una alteración de la señalización y distribución de la energía a través de la insulina y la leptina. Hacer ejercicio en ayunas puede ayudar a restaurar estos sistemas y mejorar así la distribución de energía.

Fuentes

Cordain, L. et al: Physical activity, energy expenditure and fitness: an evolutionary perspective Int J Sports Med 1998, 19, 328-33 

Cordain L., The paleo diet for athletes USA 2005 

Cordain L., The paleo diet for athletes USA 2005 

Muskiet  F., Our meals should be based on primitive man’s eating patterns http://www.rug.nl/corporate/nieuws/opinie/2008/010_08?lang=en March 04, 2008 

Cordain L., The paradoxical nature of hunter-gatherer diets: meat-based, yet non- atherogenic European Journal of Clinical Nutrition (2002) 56, Suppl 1, S42–S52 

Eaton S., An evolutionary perspective on human physical activity: implications for health Comparative Biochemistry and Physiology Part A 136, 2003, 153-159 

Eaton S., An evolutionary perspective on human physical activity: implications for health Comparative Biochemistry and Physiology Part A 136, 2003, 153-159 

Tsatsoulis A., The Protective Role of Exercise on Stress System Dysregulation and Comorbidities Ann. N.Y. Acad. Sci. 1083: 196–213 (2006) 

Tsatsoulis A., The Protective Role of Exercise on Stress System Dysregulation and Comorbidities Ann. N.Y. Acad. Sci. 1083: 196–213 (2006) 

Peters  A. et al, Causes of obesity: Looking beyond the hypothalamus Progress in Neurobiology 81 (2007) 61–88 

Traustadottir T.,The HPA axis response to stress in women: effects of aging and fitness Psychoneuroendocrinology (2005) 30, 392–402 

Collin A. et al, Exercise Improves Cognitive Responses to Psychological Stress through Enhancement of Epigenetic Mechanisms and Gene Expression in the Dentate Gyrus PLOS 2009 ,4 ,1, 1-11 

Tsatsoulis A., The Protective Role of Exercise on Stress System Dysregulation and Comorbidities Ann. N.Y. Acad. Sci. 1083: 196–213 (2006) 

Peters A. et al, Causes of obesity: Looking beyond the hypothalamus Progress in Neurobiology 81 (2007) 61–88 

Muskiet F., Our meals should be based on primitive man’s eating patterns http://www.rug.nl/corporate/nieuws/opinie/2008/010_08?lang=en March 04, 2008 

Chakravarthy M., Eating, exercise, and “thrifty” genotypes: connecting the dots toward an evolutionary understanding of modern chronic diseases, J Appl Physiol 96: 3–10, 2004