Ejercicio y los niveles de BDNF

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Cerebro actividad cognitiva

La evidencia científica ha demostrado efectos positivos entre la actividad física y la estructura cerebral y funciones cognitivas en humanos (1) Estudios con animales han identificado que el BDNF o Factor neurotrófico derivado del cerebro es un factor crucial mediador de efectos beneficiosos en el cerebro humano (2). BDNF es un miembro de la familia de las neurotrofinas que juega un rol importante en varios aspectos del desarrollo  del cerebro adulto: plasticidad cerebral, neurogénesis, plasticidad sináptica y funciones cognitivas (5).

Estudios experimentales sugieren que las concentraciones del BDNF periférico o mRNA en el hipocampo y otras regiones del cerebro son más elevadas por la realización de ejercicio físico continuado (10), debido a:

  • Que el Factor neurotrófico derivado del cerebro está involucrado en varias vías metabólicas y en la mediación de la energía del metabolismo en órganos periféricos
  • En la señalización del hipotálamo para la regulación de la homeostasis, control del peso corporal y el comportamiento alimentario
  • Es una proteína que induce la contracción muscular y la oxidación de las grasas
  • Se ha asociado a desordenes metabólicos, relacionados con la obesidad y la diabetes (altos niveles de BDNF se han asociado en el principio de enfermedades como  diferentes tipos de diabetes 2 y bajos niveles en cuanto la enfermedad sigue progresando)
  • Diferentes factores como edad, género y peso tiene influencia en los niveles del BDNF circulante (9).

Recientemente la investigación se ha centrado en analizar la relación entre la actividad física y los niveles de BDNF en sangre. Se ha analizado los niveles de BDNF después de la realización de ejercicio físico, tanto aeróbico como de fuerza con sujetos adultos sanos.

Resultados

Efectos del ejercicio aeróbico

Muchos estudios analizaron la influencia del ejercicio aeróbico en el aumento o disminución del BDNF periférico con diferentes protocolos en cuanto al tipo de ejercicio: ejercicio aeróbico crónico, ejercicios de fuerza o ejercicio aeróbico agudo, duración e intensidad. Pero sin embargo todos ellos reportaron una elevada concentración de BDNF periférico en respuesta a ejercicios aeróbicos (11) siendo este efecto poco duradero en el tiempo. La magnitud del aumento del BDNF podría depender de la intensidad del ejercicio.

Tabla 1 - Resultados del efecto del ejercicio físico aeróbico en los niveles de BDNF (Huang - 2013)
Tabla 1 – Resultados del efecto del ejercicio físico aeróbico en los niveles de BDNF (Huang – 2013)

Efectos del entrenamiento de fuerza

Varias investigaciones no pudieron demostrar un cambio significativo en BDNF en respuesta a una única serie de entrenamiento de fuerza o un período prolongado de fuerza mantenida (8).

Tabla 2- Resultados de la influencia del ejercicio de fuerza en los niveles de BDNF (Huang - 2013)
Tabla 2- Resultados de la influencia del ejercicio de fuerza en los niveles de BDNF (Huang – 2013)

Efectos del ejercicio aeróbico crónico en los niveles de BDNF

Después de un periodo de entrenamiento de resistencia  se incrementaron los niveles de BDNF en respuesta al ejercicio y  además en reposo en el cese posterior al ejercicio (13)

Conclusión

Implicación del BDNF en la función cognitiva inducida por el ejercicio

A fin de comprender el papel potencial del BDNF en la mejora inducida por el ejercicio en la función cerebral, varios estudios examinaron los efectos del ejercicio en la función cognitiva, además de las concentraciones de BDNF (4). La mayoría de los estudios mostraron que la función cognitiva se ha visto mejorada después del ejercicio agudo (4) y ejercicio aeróbico crónico (3). Por lo tanto hay evidencia de que el BDNF periférico se asocia con la mejora inducida por el ejercicio en la función cognitiva.

cerebro

Efectos del ejercicio físico en los niveles de BDNF

Estudios experimentales han demostrado que las concentraciones del BDNF periférico se incrementan significativamente en respuesta al ejercicio aeróbico agudo y en el periodo de recuperación. Hay evidencia que muestra que la magnitud del incremento del BDNF depende de la intensidad del ejercicio; específicamente se ha demostrado que las concentraciones del BDNF no tienen cambios significativos durante 10 minutos de ejercicio moderado en atletas, y que solo aumenta después de ejercicios aeróbicos o hasta la extenuación, aunque la intensidad en la dosis- respuesta aún está por concretar. Esto puede venir determinado por:

Primeramente, se sugiere que las plaquetas en donde se almacena el BDNF pueden contribuir a aumentar las concentraciones del mismo en respuesta al ejercicio (12). En segundo punto las características del cerebro hacen que incremente más o menos la concentración del BDNF en plasma durante el ejercicio  en adultos sanos. A mayores, la evidencia muestra que el Factor neurotrófico derivado del cerebro se sintetiza en las células musculares en respuesta a la contracción.

Erickson et al han reportado que un año de ejercicio aeróbico puede incrementar el BDNF en la vejez.

ejercicio cerebro

Actividad física y función cognitiva

BDNF es un mediador crucial entre el ejercicio y la neuroplasticidad. Los efectos beneficiosos del ejercicio en la función cognitiva son inhibidos cuando se bloquea la señalización de la acción del BDNF en el hipocampo. Una dieta rica en grasas saturadas está asociada a una disminución de los niveles del Factor neurotrófico derivado del cerebro y de los marcadores de la función sináptica; sin embargo, el ejercicio físico aumenta los niveles del Factor neurotrófico derivado del cerebro y los efectos sobre la plasticidad.

El ejercicio y la restricción de calorías aumentan la densidad de las espinas dendríticas y la concentración de BDNF, lo que sugiere que el efecto deteriorante  de la diabetes en el cerebro puede ser atenuado por el ejercicio. Por lo tanto se relaciona el efecto inducido del ejercicio físico en la mejora de las funciones cognitivas con las medidas del BDNF periférico. Los efectos que causa el BDNF en la función cerebral a largo plazo es de especial interés; En estudios realizados por Erickson sugieren que el ejercicio aeróbico incrementa el BDNF y consecuentemente la memoria espacial, ya que el Factor neurotrófico derivado del cerebro aporta cambios beneficiosos en el volumen de la zona anterior del hipocampo.

La gran mayoría de los estudios afirman que la concentración del BDNF periférico puede incrementarse mediante ejercicio aeróbico agudo y crónico, sin embargo, más estudios serán necesarios para esclarecer la relación entre la dosis-respuesta del BDNF. Por otro lado, el entrenamiento de la fuerza parece no afectar a las concentraciones del Factor neurotrófico derivado del cerebro.

Bibliografía

  1. Aberg MA, Pedersen NL, Toren K, Svartengren M, Backstrand B, Johnsson T, Cooper-Kuhn CM, Aberg ND, Nilsson M, Kuhn HG. (2009): Cardiovascular fitness is associated with cognition in young adulthood. Proc Natl Acad Sci U S A: 106: 20906–20911.
  2. Cotman CW, Berchtold NC. Exercise(2002): a behavioral intervention to enhance brain health and plasticity. Trends Neurosci: 25: 295–301.
  3. Erickson KI, Voss MW, Prakash RS, Basak C, Szabo A, Chaddock L, Kim JS, Heo S, Alves H, White SM, Wojcicki TR, Mailey E, Vieira VJ, Martin SA, Pence BD, Woods JA, McAuley E, Kramer AF.(2011): Exercise training increases size of hippocampus and improves memory. Proc Natl Acad Sci U S A
  4. Ferris LT, Williams JS, Shen CL.( 2007): The effect of acute exercise on serum brain-derived neurotrophic factor levels and cognitive function. Med Sci Sports Exerc: 39: 728–734.
  5. Hofer MM, Barde YA.( 1988): Brain-derivedneurotrophic factor prevents neuronal death in vivo. Nature: 331261–262
  6. Huang, K. T. Larsen, M. Ried-Larsen, N. C. Møller, L.B. Andersen (2013) :The effects of physical activity and exercise on brain derived neurotrophic factor in healthy humans: A review Medicine and science sports.
  7. Levinger I, Goodman C, Matthews V, Hare DL, Jerums G, Garnham A, Selig S.( 2008): BDNF, metabolic risk factors, and resistance training in middle-aged individuals. Med Sci Sports Exerc: 40: 535–541.
  8. Lommatzsch M, Zingler D, Schuhbaeck K, Schloetcke K, Zingler C, Schuff-Werner P, Virchow JC.( 2005): The impact of age, weight and gender on BDNF levels in human platelets an plasma. Neurobiol Aging: 26: 115–123.
  9. Neeper SA, Gomez-Pinilla F, Choi J,Cotman C.( 1995): Exercise and brain neurotrophins. Nature: 373: 109.
  10. Rojas Vega S, Hollmann W, Vera Wahrmann B, Struder HK.( 2012): Ph buffering does not influence responses to exercise. Int J Sports Med: 33: 8–12
  11. Tang SW, Chu E, Hui T, Helmeste D, Law C.( 2008) Influence of exercise on serum brain-derived neurotrophic factor concentrations in healthy human subjects. Neurosci Lett: 431: 62–65.
  12. Zoladz JA, Pilc A, Majerczak J, Grandys M, Zapart-Bukowska J, Duda K.( 2008): Endurance training increases plasma brain-derived neurotrophic factor concentration in young healthy men. J Physiol Pharmacol: 59 (Suppl 7)119–132.
  13. Neeper SA, Gomez-Pinilla F, Choi J,Cotman C.( 1995): Exercise and brain neurotrophins. Nature: 373: 109.
  14. Rojas Vega S, Hollmann W, Vera Wahrmann B, Struder HK.( 2012): Ph buffering does not influence BDNF responses to exercise. Int J Sports Med: 33: 8–12
  15. Tang SW, Chu E, Hui T, Helmeste D, Law C.( 2008) Influence of exercise on serum brain-derived neurotrophic factor concentrations in healthy human subjects. Neurosci Lett: 431: 62–65.
  16. Zoladz JA, Pilc A, Majerczak J, Grandys M, Zapart-Bukowska J, Duda K.( 2008): Endurance training increases plasma brain-derived neurotrophic factor concentration in young healthy men. J Physiol Pharmacol: 59 (Suppl 7):119–132.

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