Posible efecto sinérgico del ejercicio y la PQQ sobre la biogénesis mitocondrial

Tanto el entrenamiento de resistencia como la PQQ han sido asociadas en estudios con la biogénesis mitocondrial. Es de suponer que la PQQ y el deporte de resistencia combinados puedan tener un efecto sinérgico. ¿Es así? En esta revisión bibliográfica se ha compilado lo que sabemos hasta ahora. 

Sabemos por investigaciones científicas que el entrenamiento de resistencia activa la biogénesis mitocondrial en los músculos y mejora el funcionamiento de las mitocondrias y la capacidad oxidativa. La PQQ ha sido aprobada hace poco como nuevo suplemento que participa en diversos procesos fisiológicos: estimula el crecimiento, desarrollo, diferenciación y supervivencia de las células, es un potente antioxidante y, además, aumenta también la biogénesis mitocondrial.

Naturalmente, esto último es lo que interesa para este artículo. Como tanto el deporte de resistencia como la PQQ han sido asociados con la biogénesis mitocondrial, es de suponer que se pueda conseguir otro beneficio añadido (efecto sinérgico) con la combinación de ambos. No obstante, hay pocos estudios al respecto. En esta revisión bibliográfica, los investigadores han hecho un resumen de los conocimientos disponibles sobre la PQQ y los supuestos mecanismos que subyacen a la biogénesis mitocondrial [1].

Resumen de las conclusiones más importantes:

• El ejercicio y la PQQ comparten las rutas bioquímicas de la biogénesis mitocondrial: ambas aumentan la PGC-1a, el regulador principal, lo que provoca la activación de Nrf1, Nrf2 y el factor de transcripción mitocondrial A. Este, a su vez, posibilita el agrandamiento de las mitocondrias y la transcripción del ADN mitocondrial, y con ello también la biogénesis mitocondrial (o formación de nuevas mitocondrias).
• El entrenamiento de resistencia produce una adaptación de los músculos esqueléticos que puede estimular la biogénesis mitocondrial, mejorar la capacidad oxidativa, aumentar el número de mitocondrias y mejorar la función mitocondrial.
• La PQQ participa en procesos fisiológicos como la modulación redox, el metabolismo energético de la célula y la biogénesis mitocondrial. Además, la PQQ es un importante antioxidante.
• Cada vez hay más estudios que indican que la suplementación con PQQ puede estimular las reacciones de señalización moleculares dirigidas a la biogénesis mitocondrial en los músculos esqueléticos.
• Como tanto el entrenamiento de resistencia como la suplementación con PQQ pueden desencadenar un aumento de las reacciones moleculares dirigidas a la biogénesis mitocondrial, entonces es posible que ambos puedan desencadenar una reacción sinérgica, según concluyen los investigadores.

No obstante, como ya se ha dicho, son escasos los estudios que investiguen el posible papel de la suplementación con PQQ simultánea al entrenamiento de resistencia. Los investigadores son precavidos y concluyen que es presumible que haya un efecto sinérgico, pero que hacen falta más estudios para poder llegar a conclusiones definitivas.

cAMP y CREB: dos entradas

Además sucede que, aunque la PQQ y el ejercicio compartan las rutas bioquímicas descritas, por lo que se sabe, la entrada es diferente en ambos casos. En el del ejercicio, es el cAMP (adenosín monofosfato cíclico): un nucleótido cíclico que tiene un papel importante en distintos procesos bioquímicos y que se activa cuando falta energía en la célula. En cuanto a la PQQ, la entrada es por la CREB (proteína de unión al elemento de respuesta a cAMP): un factor de transcripción celular. Ocurre que la CREB está estimulada por la cAMP. Así pues, el ejercicio produce más cAMP, la cAMP estimula a continuación la CREB, la cual proporciona los factores de crecimiento y, por tanto, también la biogénesis mitocondrial. La PQQ, a su vez, estimula directamente la CREB. En consecuencia: si bien el ejercicio y la PQQ tienen entradas diferentes en las rutas bioquímicas, el hecho de que ambos estimulen la CREB (directa o indirectamente) hace suponer que la suplementación con PQQ en combinación con ejercicio tenga un efecto sinérgico.

En relación con esto, a continuación ofrecemos los resultados de dos estudios interesantes:

Suplementación con PQQ y biogénesis de mitocondrias por CREB

Estudios anteriores habían demostrado que los ratones y ratas con una dieta sin PQQ tienen menos contenido mitocondrial. En esta investigación se analiza la hipótesis de que la PQQ puede desencadenar la biogénesis mitocondrial en células hepáticas de ratones [2]. En el estudio se vio que los ratones que recibieron PQQ entre uno y dos días presentaban una mayor actividad de toda clase de funciones mitocondriales, como la síntesis de citrato y la actividad de la citocromo c oxidasa, contenido de ADN mitocondrial y respiración aerobia celular. Este proceso se desencadenaba por la activación de la CREB (proteína de unión al elemento de respuesta a cAMP) y PGC1a, una ruta cuya manera de regular la biogénesis mitocondrial ya se ha descrito anteriormente. La exposición a la PQQ estimulaba la fosforilación de la CREB en la serina 133, activaba el promotor de PGC1a y aumentaba el PGC1a, el ARNm y la expresión proteica. Para estar seguros de estos resultados, los investigadores llevaron a cabo un estudio control: resultó que la PQQ no estimulaba la biogénesis mitocondrial tras una pequeña reducción mediada por ARN en el PGC1a o en la expresión de CREB. De forma coherente con la activación de la ruta del PGC1a, la PQQ aumentó, entre otros, el Nrf1 y el Nrf2. La capacidad de la PQQ de estimular la biogénesis mitocondrial se produce en parte por esto, y sugiere, según los investigadores, que la PQQ puede ser positiva en enfermedades asociadas a la disfunción mitocondrial.

Ejercicio y biogénesis de mitocondrias

Se sabe que el entrenamiento de resistencia desencadena ajustes metabólicos en los músculos esqueléticos vía la activación de PGC1a. Esta sustancia regula la biogénesis mitocondrial vía la transcripción de genes mitocondriales codificados en el núcleo (genes que están en el núcleo de la célula, es decir, no en el ADN mitocondrial). Recientemente se ha descubierto que el PGC1a está en las mitocondrias, pero aún se desconocen las consecuencias fisiológicas que esto pueda tener. En este estudio se investigó si una sesión deportiva vigorosa aguda puede estimular un aumento del PG1a mitocondrial y, al mismo tiempo, activar también el factor de transcripción mitocondrial A para estimular la transcripción de ADNm [3]. En ratones, un entrenamiento fuerte y, por tanto, un cambio agudo en la demanda de energía, provocó que el PGC1a se trasladara a factores de transcripción de ADN nucleares y mitocondriales. El resultado de este estudio sugiere que el PGC1a puede facilitar el crosstalk activo entre el ADN nuclear y el mitocondrial para favorecer la biogénesis mitocondrial.

Más información sobre disfunción mitocondrial

Las mitocondrias son esenciales para la producción de energía en prácticamente todas las células del cuerpo. Este funcionamiento subóptimo puede tener muchas causas. Una de las principales es, obviamente, una cantidad de mitocondrias insuficiente para cubrir la demanda de energía. La disfunción mitocondrial tiene consecuencias trascendentales y puede dar lugar a muchos cuadros clínicos distintos, como el síndrome de fatiga crónica, la fibromialgia, el alzhéimer, el párkinson y las enfermedades cardiovasculares. Porque el abastecimiento de energía en las células es esencial para todos los procesos vitales. De ahí que sea tan importante, sobre todo a medida que envejecemos (cosa que ocurre desde que cumplimos los 20), seguir haciendo ejercicio, porque ello estimula la producción de mitocondrias. Además, una suficiente disponibilidad de PQQ (en la dieta o como suplemento) puede estimular la biogénesis mitocondrial. Y, como se ha señalado en la anterior revisión bibliográfica, es de suponer que juntos hagan aún más efecto, cosa que es buena idea en vista del gran número de problemas que trae consigo la disfunción mitocondrial.

Puede encontrar más información en nuestro artículo Disfunción mitocondrial:

Fuentes

[1] Hwang P., Willoughby D.S. et al.,  Mechanisms Behind Pyrroloquinoline Quinone Supplementation on Skeletal Muscle Mitochondrial Biogenesis: Possible Synergistic Effects with Exercise.., J Am Coll Nutr. 2018 May 1:1-11. doi: 10.1080/07315724.2018.1461146

[2] Chowanadisai, W., Pyrroloquinoline quinone stimulates mitochondrial biogenesis through cAMP,  J Biol Chem. 2010 Jan 1;285(1):142-52. doi: 10.1074/jbc.M109.030130. Epub 2009 Oct 27. PMID: 19861415  

 [3] Safdar A. et al.,  Exercise increases mitochondrial PGC-1alpha content and promotes nuclear-mitochondrial cross-talk to coordinate mitochondrial biogenesis., J Biol Chem. 2011 Mar 25;286(12):10605-17. doi: 10.1074/jbc.M110.211466. Epub 2011 Jan 18