RESTRICCIÓ CALÓRICA I MILLORA DEL RENDIMENT FÍSIC

RESTRICCIÓ CALÓRICA I MILLORA DEL
RENDIMENT FÍSIC
Guillermo López-Lluch
Centro Andaluz de Biología del Desarrollo. CABD-CSIC.
Universidad Pablo de Olavide. Sevilla.
Modelos de envejecimiento
Introducción
Mattson, Brain Research 886: 47-53, 2000
Introducción
Introducción
Efectos beneficiosos de la RC:
• Mayor esperanza de vida e incremento del tiempo máximo de vida.
• Retraso en la aparición de enfermedades asociadas al envejecimiento
y una menor progresión de éstas.
• Menos daño tisular y orgánico relacionado con la edad.
Hipótesis
Incremento de la actividad física en
animales jóvenes y viejos
La RC induce una mayor actividad expontánea
Holloszy et al., J. Appl. Physiol. 70: 1529-1535, 1991
Metodología
• Animales
64 Swiss-OF1 male mice
• Alimentación
Ad libitum (AL)
Caloric restriction (CR)
Metodología
• Entrenamiento
Treadmill Columbus 1055M-E50
64 Swiss-OF1 male mice
AL
RC
ALT
RCT
Metodología
Coordinación y resistencia sobre
Fuerza muscular en Grip Strength
Rotarod
Ejercicio extenuante sobre cinta contínua
Metodología
• Determinaciones post
-ejercicio:
post-ejercicio:
Marcadores séricos
Colesterol, Urea, Ácido úrico, L-lactato, Glucosa,
Albumina, Proteínas totales, Creatina quinasa,
Capacidad antioxidante total (TAS)
Actividades mitocondriales
Complejo I, II, III, IV y V. Actividades
acopladas: I + III y II + III.
Citrato sintasa
Coenzima Q
Determinación de coenzima Q9 y Q10
Daño oxidativo
Peroxidación lipídica, carbonilación de
proteínas y oxidación de DNA
Fuerza
3 ,0
AL
RC
ALT
RCT
Strenght (Newtons)
2 ,5
2 ,0
1 ,5
1 ,0
0 ,5
0 ,0
S U PARMS
E R IO R E S
T OAND
D A SLEGS
ARMS
López-Lluch et al., MD 2007
RC y el entrenamiento mejoran la coordinación
motora
Group
Learning
Resistance
Falls at 80 rpm during 5 ´
Falls after reaching
80 rpm
Latency to fall at
100 rpm (s)
AL
4,46 ± 1,59
2,14 ± 0,29
36,77 ± 12,95
RC
5,67 ± 1,26
2,67 ± 0,29
24,87 ± 15,55
ALT
3,67 ± 1,35
1,93 ± 0,28
61,93 ± 30,86
RCT
2,67 ± 1,00 *
1,27 ± 0,15 *
102,79 ± 23,99 *
*
300
**
Latency
time(segundos)
(seconds)
Tiempo
250
200
150
100
50
0
ALT
RCT
AL
RC
Rodriguez Bies et al., unpublished results
La RC incrementa la resistencia física
*
2000
*
Time (seconds)
1500
1000
500
0
ALT
RCT
AL
CR
López-Lluch et al., MD 2007
La RC incrementa la resistencia física
Group
Running time (s)
Distance
(m)
Maximum speed
(m/min)
AL
840,57 ± 107,99
285,54 ± 47,50
27,14 ± 1,84
RC
1167,75 ± 56,49
439,60 ± 30,69
31,25 ± 1,25
ALT
1350,13 ± 101,56
545,97 ± 60,74
36,25 ± 1,82
RCT
1406,12 ± 124,67
603,74 ± 69,43
36,25 ± 1,83
López-Lluch et al., MD 2007
El entrenamiento y la RC afectan al perfíl
metabólico plasmático
Groups
Parameters
Glucose
(mg/dl)
Lactate
(mg/dl)
Triglycerids
(mg/dl)
Cholesterol
(mg/dl)
Urea
(mg/dl)
Uric acid
(mg/dl)
AL
RC
ALT
RCT
SED
128,31
155,36
129,53
146,40
EXT
152,48
158,35
110,25
169,70
SED
79,04
89,71
64,73
52,58
EXT
159,36
114,90
130,72
138,69
SED
140,75
88,27
112,20
85,05
EXT
105,64
89,18
107,29
116,18
SED
81,51
74,34
107,78
93,27
EXT
99,37
79,92
121,10
94,33
SED
67,71
65,89
58,91
53,75
EXT
81,44
60,84
67,54
74,54
SED
2,61
2,75
3,13
2,79
EXT
3,91
3,97
3,40
3,41
López-Lluch et al., MD 2007
Mitocondria un factor clave en envejecimiento y
actividad física
H+
Espacio intermembrana
H+ H+
+
H+ H
+
H+ H H+
H+
H+
H+
e-
I
Q
III
e-
V
IV
e-
II
NADH
QH 2
e-
c
NAD
+
Succinate
H+
H+
Fumarate
ADP+ Pi
½O
+
2H
2
+
ATP
H 2O
H+
Matriz mitocondrial
Esta imagen habría que mejorarla
La RC incrementa la masa mitocondrial
FaO
Hepatocytes
AL
CR
López-Lluch et al., PNAS 103:1768-73, 2006
La RC y el entrenamiento incrementan la
presencia de fibras tipo I
AL
ALT
RC
RCT
Rodriguez Bies et al., unpublished results
La RC y el entrenamiento incrementan la masa
mitocondrial en fibras musculares
AL
ALT
RC
RCT
Rodriguez Bies et al., unpublished results
La RC y el entrenamiento afectan a las actividades
mitocondriales de diferente forma
AL
RC
ALT
RCT
AL
40
RC
*
20
ALT
RCT
*
Complex II (nmol/min/mg protein)
Complex I (nmol/min/mg protein)
*
30
20
10
0
15
10
5
0
AL
RC
ALT
RCT
AL
RC
ALT
RCT
Rodriguez Bies et al., unpublished results
La RC y el entrenamiento afectan a las actividades
mitocondriales de diferente forma
AL
RC
ALT
RCT
AL
RC
ALT
RCT
60
Complex IV (nmol/min/mg protein)
Complex III (nmol/min/mg protein)
140
40
20
0
120
100
80
60
40
20
0
AL
RC
ALT
RCT
AL
RC
ALT
RCT
Rodriguez Bies et al., unpublished results
La RC y el entrenamiento afectan a las actividades
mitocondriales de diferente forma
AL
RC
ALT
RCT
*
Complex V (nmol/min/mg protein)
225
200
175
150
125
100
75
50
25
0
AL
RC
ALT
RCT
Rodriguez Bies et al., unpublished results
La RC y el entrenamiento afectan a las actividades
mitocondriales de diferente forma
1600
1400
1200
1000
800
AL
RC
ALT
RCT
180
13
160
12
140
11
R atio Q 9 /Q 10
C oenzym e Q 10 (pm ol/m g protein)
C oenzym e Q 9 (pm ol/m g protein)
1800
120
10
100
9
80
8
AL
RC
ALT
RCT
AL
RC
ALT
RCT
Rodriguez Bies et al., unpublished results
La RC y el entrenamiento afectan a las actividades
mitocondriales de diferente forma
15
Complex II+III (nmol/min/mg protein)
Complex I+III (nmol/min/mg protein)
15
10
5
10
5
0
0
AL
RC
ALT
RCT
AL
RC
ALT
RCT
Rodriguez Bies et al., unpublished results
La RC y el entrenamiento protegen frente al
daño oxidativo y muscular
600
0,9
500
0,7
400
0,6
0,5
300
0,4
CK activity
Total antioxidant activity
0,8
200
0,3
0,2
100
0,1
0
0,0
AL
RC
ALT
RCT
López-Lluch et al., MD 2007
La RC disminuye la peroxidación lipídica en
músculo
2,5
eq μmol MDA/ mg prot
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
AL
RC
ALT
RCT
Diferencias significativas en el valor de la media entre las diferentes dietas p=0.013
Rodriguez Bies et al., unpublished results
La RC incrementa la actividad aeróbica y
previene el daño muscular
AL
ALT
RCT
RC
Carrera
Sedentarios
Carrera
Sedentarios
Carrera
Sedentarios
Carrera
Sedentarios
+++
-
-
++
-
-
+
-
-
+
-
-
Centralizaciones
nucleares
-
-
+
+
-
-
+
+
Incremento de la
actividad enzimática
oxidativa
subsarcolémica en
fibras tipo 1
-
-
+
+
+
+
++
++
Granulado oxidativo
intrasarcoplámico
en fibras tipo 2
-
-
-
-
+
+
++
++
Células satélites
activadas
+
-
+
+
+
-
+
+
Fibras degenerativas
Fibras necróticas
Fibras regenerativas
Rodriguez Bies et al., unpublished results
Animales viejos
• Efecto de la CR y/o el ejercicio en la
actividad física y la resistencia en
animales viejos
MEC2005-00238-C04-04
Resistencia, Animales viejos
Resistance on treadmill - Old mice
Resistance on treadmill - Old mice
2400
2200
2000
1800
Time (second)
Time (second)
2000
1600
1400
1500
1000
1200
500
1000
800
AL
RC
ALT
X Data
RCT
0
AL
RC
ALT
RCT
Rodriguez Bies et al., unpublished results
Peroxidación lipídica, comparativa
Lipid peroxidation - Old mice
2,5
eq μmol MDA/ mg prot
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
AL
RC
ALT
RCT
Rodriguez Bies et al., unpublished results
Peroxidación lipídica, comparativa
Lipid peroxidation - Young and old mice
2,5
eq μmol MDA/ mg prot
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
AL-Y
AL-O
RC-Y
RC-O
ALT-Y
ALT-O RCT-Y RCT-O
Rodriguez Bies et al., unpublished results
Resveratrol, un mimético de RC
Caloric restriction
Resveratrol
YES
YES
YES
YES
YES
YES
YES
YES
YES
YES
PGC-1α, nexo de unión
Ca2+
Cell Stress
Calcineurin A
CamK
cAMP
TORC
CREB
MEF2
P38MAPK
P160MBP
FFA
RIP140
?
AMPK
PGC-1α
Caloric
restriction
Glucose
NO
GC5N Acetyl transferasa
Resveratrol
SIRT
Mutant
Huntingtin
Mitochondrial Biogenesis
Strength, cell viability, cognition, etc.
López-Lluch et al, Exp. Gerontol. 2008
La RC induce biogénesis mitocondrial
AL
600
*
Mitotracker Green FM
Mean fluorescence intensity
500
400
300
CR
200
100
0
AL
CR
López-Lluch et al., PNAS 103:1768-73 2006
La RC induce biogénesis mitocondrial
*
AL
CR
López-Lluch et al., PNAS 103:1768-73 2006
El resveratrol induce biogénesis mitocondrial
Baur et al., Nature 444(7117):337-42, 2006.
El resveratrol incrementa la resistencia física
Ctrl
Rsv
22
20
Running time
(min)
18
16
14
12
10
8
6
0
1
2
4
Time (weeks)
Santa-Cruz et al., unpublished results
El resveratrol previene el daño muscular
Creatine Kinase
Rat Reverastrol - Corredores
10 0 0 0 ,0
TAS - Rat REVERASTROL Corredores
3 ,0
9 0 0 0 ,0
2 ,5
8 0 0 0 ,0
70 0 0 ,0
2 ,0
6 0 0 0 ,0
50 0 0 ,0
1,5
4 0 0 0 ,0
1,0
3 0 0 0 ,0
2 0 0 0 ,0
0 ,5
10 0 0 ,0
0 ,0
0 ,0
CT
RV
CT
RV
Santa-Cruz et al., unpublished results
El resveratrol afecta a la actividad muscular
Lagouge et al., Cell 127:1100-1122, 2006
El resveratrol incrementa la actividad física
Lagouge et al., Cell 127:1100-1122, 2006
Análogos del resveratrol incrementan la
actividad física
Feige et al., Cell Metabolism 8:347-358, 2008
El resveratrol incrementa la actividad física
Murase et al., Biogerontology on line, 2008
Conclusiones
• La RC incrementa la capacidad física en ratones maduros y
viejos.
• La RC y el ejercicio producen diferentes cambios metabólicos en
ratones.
• La RC reduce el daño muscular y mantiene la capacidad
antioxidante del plasma tras el ejercicio extenuante.
• La RC incrementa la actividad metabólica en músculo.
• El daño oxidativo en músculo es reducido por la RC incluso a
nivel basal.
• El Resveratrol y moléculas derivadas, miméticos de la RC,
emergen como posibles agentes ergogénicos que incrementan la
capacidad muscular de manera similar a como lo hace la RC.
¿Aplicable para la competición?
Conclusiones
National Geographic, 2005
Metabolismo y envejecimiento
Guillermo López Lluch
Elizabeth Rodríguez Bíes
Sara Santa Cruz Calvo
Almudena Velázquez Dorado