Ejercicio de fuerza y músculo esquelético

El músculo esquelético no solo es esencial para el movimiento, sino también para funciones metabólicas críticas. Su pérdida se relaciona con enfermedades crónicas como diabetes tipo 2, obesidad, sarcopenia y cáncer. El entrenamiento de fuerza (EF) es una estrategia eficaz para preservar y aumentar la masa y función muscular, modulando el equilibrio entre la síntesis y degradación de proteínas. Sin embargo, persisten muchas incógnitas sobre la regulación de estas vías según el tipo de fibra, el tipo de contracción muscular y el entorno metabólico.

1. Vías de síntesis de proteínas inducidas por ejercicio de fuerza

IGF-1/IRS-1/PI3K/Akt/mTOR/S6K1/4E-BP1

• Esta vía es clave en la regulación anabólica del músculo. IGF-1 (factor de crecimiento similar a la insulina-1) estimula la proliferación y diferenciación celular, y su sobreexpresión genera hipertrofia muscular. La evidencia muestra que las contracciones excéntricas inducen una mayor expresión de IGF-1, probablemente debido al daño muscular y la inflamación localizada, aunque el exceso de inflamación puede tener un efecto negativo. Además, factores como la obesidad y la edad atenúan esta respuesta.
• IRS-1 transmite las señales de IGF-1, activando la vía PI3K/Akt. La fosforilación de IRS-1 varía tras el EF y se ve afectada por la inflamación. Curiosamente, aunque las contracciones excéntricas tienden a inhibir IRS-1 debido a mayor daño muscular, esto no impide la hipertrofia, gracias a la activación de rutas paralelas como MAPK y PLD/PA.
• PI3K regula procesos como crecimiento y diferenciación celular. Se activa tras el EF, aunque su respuesta es muy sensible a la intensidad, duración y tipo de contracción. Datos transcriptómicos apuntan a una activación preferente en fibras tipo II, aunque falta evidencia proteica directa.
• Akt, activado por PI3K, promueve la hipertrofia e inhibe la atrofia. Su respuesta a corto plazo tras EF es clara, pero puede verse inhibido por AMPK, un sensor energético. Estados metabólicos como ayuno u obesidad también reducen su fosforilación, afectando negativamente su actividad.
• mTOR es un regulador clave de la síntesis de proteínas, actuando a través de sus efectores S6K1 y 4E-BP1. Su activación tras EF varía con la edad, estado nutricional, obesidad y, especialmente, con el momento de la biopsia. Se ha observado mayor y más prolongada activación tras contracciones excéntricas. Su localización preferente en fibras tipo IIa explicaría su papel destacado en la hipertrofia de estas fibras.
• S6K1, activado por mTOR, promueve directamente la síntesis proteica. Su expresión aumenta con el EF, especialmente con contracciones excéntricas. Está altamente expresado en fibras tipo II y tiene un patrón de activación retardado (3–6 horas post ejercicio). Además, ejerce retroalimentación negativa sobre IRS-1.
• 4E-BP1, otro efector de mTOR, cuando está fosforilado, permite la iniciación de la traducción proteica. Su regulación tras EF es más controvertida, ya que algunos estudios reportan aumentos y otros descensos inmediatos en su fosforilación. AMPK parece tener un efecto inhibidor sobre 4E-BP1. Su activación parece concentrarse en fibras tipo II.

A pesar del conocimiento acumulado, aún se desconocen aspectos clave como:

• Las diferencias precisas entre tipos de fibra (tipo I vs tipo II) en la activación de estas vías.
• El papel exacto del modo de contracción (excéntrico vs concéntrico) sobre la respuesta molecular.
• La influencia del estrés metabólico (inflamación, disponibilidad energética) en la modulación de estas vías.

Además, los momentos de toma de muestras post-ejercicio varían mucho entre estudios, lo que dificulta establecer un perfil temporal exacto de activación para cada molécula.

2. Vías alternativas al eje IGF-1

MAPK/S6K1 y su regulación por ERK1/2

ERK1/2, parte de la vía MAPK, promueve la diferenciación de fibras lentas y se activa tras EF. Aunque muchos estudios confirman su aumento post-ejercicio, otros reportan lo contrario, especialmente en condiciones como obesidad o edad avanzada. Su activación también parece depender del daño al tejido conectivo extracelular, con proteínas como la integrina α7β1 jugando un papel modulador.

Las contracciones excéntricas parecen activar ERK1/2 en mayor medida que las concéntricas, posiblemente por generar más daño muscular y mayor tensión mecánica. ERK1/2 también puede activar S6K1 de forma independiente a Akt/mTOR, lo que explicaría el aumento de S6K1 en presencia de supresión de mTOR en ciertas condiciones.

El patrón de activación de ERK1/2 parece más dependiente del músculo completo (por su arquitectura) que del tipo de fibra individual, aunque los músculos con más fibras rápidas presentan una mayor expresión de ERK1/2.

3. Vías mecano-dependientes: PLD/DGKζ/PA/mTOR

Existen rutas alternativas a IGF-1/Akt que pueden activar mTOR directamente tras estímulos mecánicos. Se ha observado que la elongación pasiva o la contracción excéntrica pueden activar mTOR incluso si la vía de IGF-1 está bloqueada. Esto sugiere una vía mecano-sensible que involucra la fosfolipasa D (PLD), que genera ácido fosfatídico (PA), un activador directo de mTOR.

El papel de PLD ha sido confirmado en modelos animales, donde su inhibición impide la hipertrofia inducida por ejercicio. Sin embargo, su activación no siempre se correlaciona con la de mTOR, sugiriendo que otros actores como la diacilglicerol quinasa ζ (DGKζ) también producen PA, activando mTOR de forma paralela.

Estas vías alternativas destacan la importancia de los estímulos mecánicos directos sobre el músculo en la activación anabólica, independientemente del entorno hormonal.

Conclusiones

El ejercicio de fuerza induce una respuesta compleja en el músculo esquelético, activando simultáneamente vías de síntesis y degradación de proteínas. La activación de la vía IGF-1/IRS-1/PI3K/Akt/mTOR/S6K1/4E-BP1 está bien documentada, pero influida por factores como edad, inflamación, momento de evaluación, tipo de contracción y tipo de fibra.

El predominio de la activación en fibras tipo II explica su mayor hipertrofia tras EF. Además, existen rutas mecano-dependientes que pueden activar mTOR de forma independiente al eje IGF-1, lo que amplía el espectro de estímulos efectivos para promover adaptación muscular.

Acceso libre al artículo original: https://www.fisiologiadelejercicio.com/wp-content/uploads/2025/06/Resistance-exercise-and-skeletal-muscle.pdf

Referencia completa:

Ji F, Lee HS, Kim JH. Resistance exercise and skeletal muscle: protein synthesis, degradation, and controversies. Eur J Appl Physiol. 2025 Jun 13. doi: 10.1007/s00421-025-05832-z.