Efecto antidiabético del ejercicio físico

 

• Introducción
• Efecto antidiabético del ejercicio físico: revisión y metaanálisis que valoraron la asociación entre actividad física y enfermedades cardiovasculares y diabetes
• Efecto antidiabético del ejercicio físico: revisión sistemática y metaanálisis dosis-respuesta de estudios de cohorte prospectivos

1. Asociación lineal entre la actividad física y la incidencia de diabetes tipo 2
2. Análisis no lineal dosis-respuesta: los mayores beneficios se obtienen con esfuerzos moderados

• Efecto antidiabético del ejercicio físico en la diabetes gestacional: revisión sistemática y metaanálisis dosis-respuesta de estudios epidemiológicos
• Efecto antidiabético del ejercicio físico más dieta: metaanálisis de estudios prospectivos observacionales y experimentales (2020)
• Efecto antidiabético del ejercicio físico: estudios de aleatorización mendeliana (2022)
• Hipótesis plausibles
• Conclusiones
• Bibliografía

Introducción

Un efecto antidiabético del ejercicio físico está siendo constatado por numerosos estudios epidemiológicos tanto observacionales como experimentales. De esta forma se contrarrestaría un gran factor de riesgo de esta enfermedad crónica: el sedentarismo, una de las principales causas de muerte en el mundo. Para algunos, la segunda, después del tabaquismo activo. (1)

La actividad física regular es un verdadero bastión para frenar la epidemia mundial de diabetes tipo 2. Que para el año 2035 llegará a afectar a 600 millones de personas, según la predicción efectuada por la Federación Internacional de Diabetes. (2)

Otro gran baluarte frente al avance de esta temible enfermedad es la dieta mediterránea, como ya explicamos en otro artículo de este blog.  Además de estos dos reconocidos estilos de vida saludables, estudios científicos de calidad contrastada están revelando otro factor preventivo de diabetes: la ingesta regular de café. En consecuencia, si deseamos prevenir realmente esta enfermedad metabólica habrá que sudar más, comer mejor y beber café.

En las siguientes líneas vamos a analizar las revisiones y los metaanálisis de los estudios epidemiológicos observacionales y experimentales que han mostrado el relevante efecto antidiabético del ejercicio físico regular.

Efecto antidiabético del ejercicio físico: estudios epidemiológicos

Asociación entre actividad física y enfermedades cardiovasculares y diabetes: revisión y metaanálisis

En septiembre del 2016 se publicó una revisión y metaanálisis de estudios epidemiológicos que evaluaron la posible asociación entre actividad física aeróbica y enfermedades cardiovasculares y diabetes tipo 2. (3)

A continuación, vamos a resumir tanto el procedimiento como los resultados obtenidos por estos autores. Veremos cómo los resultados alcanzados ponen en un buen lugar a la actividad física regular por su efectividad a la hora de reducir el riesgo de diabetes y procesos cardiovasculares.

Método

Se trata de un trabajo anglosajón llevado a efecto por miembros de la Universidad de Oxford, del Colegio Universitario de Londres y de la Universidad de Edimburgo. Los cuales revisaron todos los artículos que trataron este tema, durante un tiempo verdaderamente largo:  33 años (de enero de 1981 hasta marzo del 2014).

 Sus estrictos criterios de selección filtraron treinta y seis estudios, de los que treinta y tres analizaron la asociación del ejercicio físico con las enfermedades cardiovasculares. Mientras que  tres versaron sobre el contenido de este artículo: asociación entre actividad física y diabetes.

Estos investigadores se congratularon por ser de los primeros que utilizaron una medida objetiva de ejercicio físico, la que convierte el gasto energético en MET horas/día. Para ello, aceptaron las propuestas del denominado Compendio de Actividad Física (2011), que equipara 1 MET a 1 Kilocaloría por kilo de peso de la persona en cuestión. Lo que, según ellos, es lo que una persona gasta estando sentada, inactiva. (4)

Así, por ejemplo, a la actividad moderada la equipararon con 4,5 MET_S . En tanto que a la actividad vigorosa le otorgaron un valor de 6,5 MET_S , basándose también en recomendaciones de la Organización Mundial de la Salud (OMS). (5)

Además, se cuantificó con 1,5 MET_S  a las conductas inactivas o de franco sedentarismo, en tanto que el ejercicio ligero mereció una puntuación de 2,5 MET_s. Todo ello para un peso medio de 84 kilos, en los varones, y de 71 kilos, para las mujeres. Quizá un tanto elevados para los pesos medios de una población mediterránea. También es cierto que, en nuestro entorno, el sobrepeso y la obesidad empiezan a predominar en ambos sexos.

Resultados

Se tuvieron en cuenta las recomendaciones internacionales de actividad física aeróbica para reducir el riesgo de procesos cardiovasculares: 150 a 300 minutos por semana de actividad física moderada o 75 a 150 minutos semanales de actividad vigorosa. (5,6)

Además, incluyeron una actividad física moderada de 300 minutos por semana para reducir el riesgo de cáncer. (7)

Pues bien, comprobaron una reducción de un 23% del riesgo de muerte por procesos cardiovasculares (infarto de miocardio, ictus, insuficiencia cardíaca…), cuando pasaron de sedentarismo al ejercicio recomendado. El equivalente a 11,25 MET hora/semana.

El efecto antidiabético del ejercicio también fue patente: reducción del 26% del riesgo de desarrollar diabetes tipo 2 (RR: 0,74, IC 95%, 0,72-0,77), independientemente del peso corporal. Por ello, el ejercicio físico aeróbico se vale de mecanismos diferentes a la mera pérdida de peso corporal para conseguir sus boyantes efectos cardiovasculares y antidiabéticos.

También observaron que la relación dosis-respuesta no es lineal, pues los mayores beneficios se obtienen con esfuerzos relativamente menores. Como los empleados para pasar de la inactividad física a la práctica de 150 minutos semanales de ejercicio moderado, como pasear (11,5 MET hora/semana). Mientras que los subsiguientes incrementos de actividad física consiguen beneficios de menor calado.

Esta relación no lineal entre el nivel de esfuerzo físico y el beneficio correspondiente se había observado antes en dos estudios. Uno que evaluó las citadas relaciones entre la actividad física aeróbica y la enfermedad coronaria (8) y otro que lo hizo con la mortalidad por todas las causas. (9)

Efecto antidiabético del ejercicio físico: revisión sistemática y metaanálisis dosis-respuesta de estudios de cohorte prospectivos

Unos meses más tarde, en diciembre del 2016 se publicó otro metanaanálisis inglés (Universidad de Cambridge) con la colaboración sueca del Instituto de Medicina Medioambiental (Karolinska). Su objetivo fue evaluar el potencial efecto antidiabético del ejercicio físico. Esto es la capacidad de la actividad física para reducir la incidencia de diabetes tipo 2. (10)

Estos autores, en cambio, comprobaron que existe una relación lineal entre el nivel de actividad física y la incidencia de diabetes tipo 2. Esto es, a mayor incremento de la primera se observaba un descenso proporcional de la segunda. Sin embargo, cuando analizaron la relación dosis-respuesta observaron que no era lineal sino curvilínea, pues los mayores descensos del riesgo de diabetes se apreciaban con esfuerzos menores. Mientras que esfuerzos mayores conseguían reducciones adicionales de la incidencia de diabetes, pero de menor intensidad. En realidad, confirmaban lo que apuntaban los investigadores de Oxford en el metaanaálisis previo.

Vamos a resumir en las siguientes líneas la metodología empleada por estos autores de Cambridge.

Método

Así, seleccionaron 28 estudios prospectivos, en la mayoría de los cuales la actividad física analizada fue la efectuada durante el tiempo libre. El análisis fue tan ambicioso como para tener en cuenta trabajos elaborados en gran parte del mundo: doce procedían de EEUU. Seis eran originarios de Asia; dos fueron australianos; ocho, pertenecían a Europa.

Para conseguir resultados comparables también decidieron convertir los diversos niveles de actividad física, un tanto equívocos, en medidas más fiables, como el gasto energético en MET_s (horas/semana). Pero midiendo el denominado MET marginal, el correspondiente al gasto efectuado por una persona en plena actividad, sin incluir el gasto propio de su situación en reposo. De esta forma, a la actividad física moderada la otorgaron un gasto de 4,5 MET_s (3,5 para el MET marginal). En tanto que la actividad vigorosa mereció una calificación de 8 MET_s  (7 para el MET_s marginal).

Para medir una probable asociación lineal entre el nivel de actividad física y la incidencia de diabetes tipo 2, emplearon la técnica de mínimos cuadrados generalizados (generalized least squares: GLS). Un modelo de regresión lineal muy útil cuando las varianzas de las observaciones son desiguales, como las que corresponden a cada aumento en el nivel de esfuerzo físico. Es decir, calcularon el riesgo relativo de diabetes mellitus por cada incremento del grado de actividad física equivalente a un gasto energético de 10 MET hora/semana.

Para evaluar la morfología de la relación dosis-respuesta de probable carácter no lineal, utilizaron el modelo de curvas spline cúbica (interpolación segmentaria cúbica), que se emplea para la interpolación y ajuste de curvas complicadas.

Resultados

Ahora procedamos a sintetizar los resultados de este metaanálisis.

Asociación lineal entre la actividad física y la incidencia de diabetes tipo 2

Inicialmente, observaron una relación lineal: 13% de disminución (IC 95%: 11%-16%) por cada 10 MET hora/semana de aumento del grado de esfuerzo físico. Aunque los autores reconocen una relevante heterogeneidad entre los diversos estudios analizados.

Además, comprobaron que el efecto antidiabético del ejercicio físico fue mayor cuando se practicaba durante el tiempo libre. Con respecto al ejercicio total, que incluye el efectuado durante el trabajo y el desempeñado en labores domésticas. Así, en el primer caso, el descenso del riesgo es del 17% (IC 95%: 13%-21%). Mientras que en el segundo caso (ejercicio total), la disminución del riesgo de diabetes es sólo del 5% (IC 95%: 2%-7%).

La diferencia en los resultados obtenidos en los trabajos elaborados en las diversas partes del planeta es bastante apreciable, dado que oscila desde un mínimo de un 3% de descenso del riesgo en los estudios asiáticos hasta un máximo del 19%, observado en los trabajos australianos. Pasando por un 15% de los estudios de EEUU y de un 17% de disminución del citado riesgo de diabetes en las investigaciones europeas. Siempre por cada 10 MET horas/semana de aumento en el nivel de actividad física.

Por otra parte, cuando se controla el peso corporal, obtienen los mejores resultados en los sujetos no obesos, o sea, en los que su Índice de Masa Corporal (IMC) es inferior a 30 kg/m². Pues en ellos el descenso del riesgo de diabetes alcanza un porcentaje del 25% (RR: 0,75; IC 95%, 0,65-0,95). En los obesos, en cambio, la reducción del riesgo es de un 12% (RR: 0,88; IC 95%: 0,80-0,96).

Análisis no lineal dosis-respuesta: los mayores beneficios se obtienen con esfuerzos moderados

Fueron veintitrés las cohortes incluidas en el método empleado para evaluar las relaciones dosis-respuesta (curvas spline cúbica). Como dijimos anteriormente, la relación no fue lineal sino curvilínea, dado que las mayores reducciones del riesgo de diabetes se observaron con esfuerzos moderados. Como los empleados para pasar de la inactividad a lo recomendado en las guías internacionales. Esto es, 150 minutos semanales de ejercicio moderado (4,5 MET), equivalente a un gasto acumulado de 11,25 MET horas/semana: 26% de disminución del riesgo (RR: 0,74; IC 95%, 0,80-0,69).

Sin embargo, cuando el nivel de esfuerzo duplica al mínimo recomendado (22,5 MET hora/semana) la reducción del riesgo de diabetes no es proporcional, pues alcanza un valor del 36% (IC 95% del 27% al 46%), es decir, sólo un 10 % más de descenso. De igual forma, cuando casi se sextuplica el nivel de actividad física (60 MET hora/semana) el descenso del riesgo no es seis veces mayor sino poco menos del doble: 53% de reducción.

Cuando se utiliza el MET marginal se aprecian mayores beneficios cuando el nivel de actividad física es muy vigoroso. En tanto que la reducción del riesgo es similar al MET clásico cuando el esfuerzo efectuado es moderado.

En cualquier caso, esta investigación revela que, aunque las mayores reducciones del riesgo de diabetes se observan con niveles moderados de actividad física, como el recomendado en las guías internacionales, significativos descensos de diabetes se aprecian con esfuerzos netamente superiores a los aconsejados.

En definitiva, el hecho de que la relación dosis-respuesta sea curvilínea en absoluto enmascara un hallazgo real: el efecto antidiabético del ejercicio físico no cesa con los esfuerzos moderados mencionados sino que sigue aumentando significativamente a medida que se incrementa el gasto energético.

Prevención de diabetes gestacional con actividad física: revisión sistemática y metaanálisis dosis-respuesta de estudios epidemiológicos

Cuanto más se incrementa la tasa de incidencia y la proporción de prevalencia de diabetes entre las mujeres fértiles más aumenta la tasa de incidencia de diabetes gestacional.  El asunto no es baladí pues esta enfermedad representa una importante causa de complicaciones maternas y perinatales. Véase, preeclampsia, hipertensión gestacional, cesáreas, fetos grandes o macrosómicos, mortinatos (niños que mueren durante el parto o durante la segunda mitad del embarazo).

Pues bien, en octubre del 2016 se publicó una notable investigación sobre la capacidad de la actividad física aeróbica de reducir el riesgo de diabetes en la mujer embarazada. (11)

Método

Los autores, noruegos e ingleses, efectuaron un metaanálisis de estudios observacionales y experimentales que versaron sobre este tema, publicados hasta agosto del 2015. Tras aplicar unos estrictos criterios de elegibilidad, seleccionaron veinticinco estudios.

El diseño y metodología aplicada permitió obtener unos resultados que confirmaron el papel preventivo de diabetes gestacional ejercido por la actividad física aeróbica.

El nivel de actividad física empleado no fue tan fiable como en los metaanálisis previos pues simplemente se limitaron a comparar los resultados entre los que efectuaban una intensa actividad física con los que realizaban escaso ejercicio físico. No convirtieron esta variable en otra más objetiva y comparable, como el consumo energético en MET_.

Resultados

A pesar de ello, comprobaron que un alto nivel de actividad física durante el tiempo libre antes y durante la gestación se asociaban con una reducción significativa del riesgo relativo de diabetes gestacional, con respecto a bajos niveles de actividad física: 22% y 20%, respectivamente.

En un análisis más detallado se observa que el ejercicio vigoroso antes de la gestación se asoció con una reducción de un 36% del riesgo relativo de la citada diabetes gestacional. Mientras que cuando la actividad física se efectuaba sólo durante la gestación se observaba  una cierta reducción del riesgo mencionado, aunque sin llegar a alcanzar la significación estadística.

Se pudo constatar que un ejercicio tan moderado, como pasear antes y durante la gestación o bien efectuar ejercicio vigoroso antes del embarazo exhibían un significativo efecto antidiabético. Esto es, tal nivel de esfuerzo reducía el riesgo de esta enfermedad. Sin embargo, la actividad física ejercida durante el trabajo o la efectuada durante las labores domésticas no parece reducir el riesgo de diabetes durante la gestación.

Cuando en el análisis se combinan los datos obtenidos antes y durante la gestación, se observa una reducción del 40% del riesgo de diabetes entre las mujeres que se mostraron físicamente activas antes de la gestación. Aunque no entre las que sólo practicaron actividad física durante los primeros meses de embarazo. En cambio, las que efectuaron ejercicio físico tanto antes de quedar embarazadas como durante la gestación son las que más beneficio obtuvieron, pues la reducción del riesgo de diabetes fue de un 59%.

Finalmente, cuando se analizaron las relaciones dosis-respuesta, comprobaron relaciones no lineales sino curvilíneas, con mayores descensos del riesgo con esfuerzos relativamente modestos, sin dejar tampoco de apreciar beneficios con esfuerzos físicos mayores, aunque de menor grado.

Efecto antidiabético de la actividad física más dieta: metaanálisis de estudios prospectivos observacionales y experimentales (2020)

El 6 de septiembre del 2020 se publicó (Nutrients) una revisión de 17 metaanálisis de estudios experimentales cuyo objetivo principal fue evaluar el efecto antidiabético resultante de combinar intervenciones conjuntas de actividad física y dieta, usualmente hipocalórica, baja en carbohidratos y rica en fibra. (12)

El ejercicio físico, supervisado principalmente por profesionales de la salud, incluyó ejercicio aeróbico, entrenamiento de resistencia o estímulo para aumentar la actividad física. La duración de la intervención y el seguimiento osciló entre 6 meses y 23 años. La mayoría de los metaanálisis se centraron en personas de alto riesgo, como obesidad, síndrome metabólico y mujeres con antecedentes de diabetes mellitus gestacional.

Los investigadores (asiáticos y de EEUU) observaron que tales intervenciones conjuntas reducían significativamente el riesgo de diabetes en la población general, de un 45% a un 57%,  con respecto a los controles.

Cuando el análisis lo circunscribieron a los pacientes con obesidad, apreciaron una reducción del 56% entre los que combinaban ambas estrategias, con respecto a los controles.

Si los analizados eran personas con alto riesgo cardiovascular, el beneficio conjunto de la dieta y la actividad física fue aún mayor, pues la reducción del riesgo de diabetes osciló de un 41% a un 65%, con respecto a los controles.

Efecto antidiabético del ejercicio físico: estudios de aleatorización mendeliana (2022)

En noviembre del 2022 se publicó un estudio de aleatorización mendeliana que reveló  que más actividad física y menos televisión se relacionaron con un menor riesgo de diabetes tipo 2. (13)

En realidad, se halló una asociación entre la práctica de ejercicio físico moderado y vigoroso referido por el paciente y una disminución del riesgo de diabetes: 70% y 73%, respectivamente.

Sin embargo, cuando el ejercicio se controlaba con un acelerómetro no se apreció asociación inversa alguna. Quizá porque el tiempo de seguimiento en estos casos fuera menor.

También llamó la atención un aumento del riesgo de diabetes entre los que contemplaban en demasía la televisión.

En principio, los estudios de aleatorización mendeliana pretenden evitar dos sesgos clásicos de los estudios observacionales: la causalidad inversa y las variables de confusión. Para ello, manejan variables genéticas instrumentales, capaces teóricamente de predecir tanto la práctica de ejercicio físico cuanto la tendencia a sufrir diabetes. Aunque para que funcione, la variable genética (práctica de ejercicio) debe vincularse exclusivamente con la variable enfermedad, o sea, diabetes. Además, la variable presuntamente causal sólo puede asociarse al resultado o enfermedad, sin que haya ningún otro mecanismo que pudiera explicar tal asociación.

Bueno, en otros contenidos de este blog ya hemos explicado la metodología de la aleatorización mendeliana y sus posibles sesgos. Os invito a leerlos.

Efecto antidiabético del ejercicio físico: hipótesis plausibles

En la diabetes tipo 2, a diferencia de la tipo 1 o insulinodependiente, el páncreas es capaz de producir y segregar insulina (células β de los islotes de Langerhans). Sin embargo, su gran función, la de inducir y potenciar la entrada de glucosa al interior de las células para su posterior consumo y oxidación, resulta labor harto compleja, pues aquéllas exhiben una auténtica resistencia a esta acción insulínica.

Es fácil de entender que si la glucosa no atraviesa la membrana celular y, por ende, no penetra a su interior (citoplasma), aumentará su concentración en sangre (hiperglucemia). Lo que, a su vez, estimula al páncreas para producir y segregar más insulina, que, al ingresar en el torrente sanguíneo aumentará su concentración plasmática (hiperinsulinemia).

Esta concatenación de hechos es lo que caracteriza a la diabetes tipo 2: aumento de la resistencia celular a la insulina, hiperglucemia e hiperinsulinemia. Pues bien, el ejercicio físico aeróbico consigue sus notables efectos antidiabéticos porque potencia la entrada de glucosa al interior celular. Por lo tanto, incrementa su consumo, tanto por aumentar la efectividad de la insulina cuanto por mecanismo independiente. En consecuencia, la glucemia y la insulinemia se normalizan. Veamos en las siguientes líneas los mecanismos íntimos por los que este triple efecto se produce.

 

Potenciación de la entrada y consumo de glucosa por las células

El ejercicio físico induce un rápido y prolongado aumento de la entrada de glucosa al interior de las células del músculo esquelético. (14)

Desde hace más de veinte años se sabe que existe una proteína transportadora de glucosa asociada a la membrana celular (GLUT4 es su acrónimo inglés) que, como su nombre señala, se encarga de introducir la glucosa al interior de las células musculares. También sabemos que dentro de estas células se hallan dos depósitos de GLUT4: uno, responde al ejercicio físico; el otro, responde a la insulina. (15)

Cuando las células musculares están relajadas, con el sujeto en reposo o inactivo, las moléculas de GLUT4 se encuentran almacenadas en unas vesículas intracelulares. Pero cuando se contrae el músculo por efecto del ejercicio físico o bien por la acción de la insulina, la GLUT4 se traslada a la membrana celular, donde se inserta, a fin de incrementar el transporte de glucosa.

Por otra parte, el ejercicio físico puede aumentar el contenido muscular de GLUT4, merced a su capacidad de estimular ciertos genes que transcriben su información a un ARN mensajero. (16–19).  Así como por su aptitud para estimular la traducción del mensaje del ARN mensajero a los ribosomas celulares (verdadera fábrica de proteínas) con objeto de incrementar su síntesis. (20)

Aumento de la sensibilidad y efectividad de la insulina

 La actividad física aeróbica aumenta significativamente la sensibilidad de las células a la acción de la insulina. (21,22)

Además, el entrenamiento de resistencia (media maratón, por ejemplo), ejemplo de ejercicio aeróbico, incrementa la acción de la insulina en las células del músculo esquelético de pacientes que sufren diabetes tipo 2. (23)

También me parece necesario destacar que la investigación científica actual está revelando que parte del incremento de la resistencia celular a la acción insulínica, propio de la diabetes tipo 2,  se debe a un incremento de la concentración plasmática de ácidos grasos libres (AGL). Que acaban acumulándose tanto en el músculo esquelético como en el hígado de los diabéticos. (24–27)

Pues bien, la actividad física aeróbica potencia la penetración celular de AGL así como su posterior consumo y oxidación, reduciendo los triglicéridos musculares. (28, 29)

 En consecuencia, por este mecanismo el ejercicio físico logra también aumentar la sensibilidad y efectividad de la insulina. Y, por ende, evita y reduce la resistencia insulínica, lo que conlleva un mayor consumo de glucosa por parte de las células musculares. De esta suerte se evitarían estados de hiperglucemia y de hiperinsulinemia.

Conclusiones

En este contenido hemos comprobado el efecto antidiabético del ejercicio físico aeróbico, sostenido por estudios observacionales prospectivos y por estudios experimentales, así como de aleatorización mendeliana.

Se aprecia una relación curvilínea, pues la mayor reducción del riesgo se aprecia con esfuerzos moderados. Sin embargo, con esfuerzos progresivamente mayores se siguen apreciando aumentos de la reducción del riesgo de diabetes.

Así, con 150 minutos semanales de ejercicio moderado (4,5 MET), equivalente a un gasto acumulado de 11,25 MET horas/semana se observa una reducción del riesgo de diabetes del 26%. Aunque, cuando casi se sextuplica el nivel de actividad física (60 MET hora/semana) el descenso del riesgo no es seis veces mayor sino poco menos del doble: 53% de reducción.

Además, el ejercicio físico moderado (pasear a un buen ritmo) recreativo, antes y durante la gestación, reduce el riesgo de diabetes gestacional: 59%. En tanto que el ejercicio vigoroso sólo parece exhibir un efecto antidiabético si se practica antes de la gestación.

El mecanismo del efecto antidiabético del ejercicio físico tiene que ver con su capacidad de aumentar la entrada de glucosa al interior celular, reduciendo la hiperglucemia y la resistencia insulínica. En gran parte porque aumenta la concentración de la proteína transportadora de glucosa asociada a la membrana celular, así como su inserción en la membrana de las células musculares.

En fin, considero crucial que la gente practique actividad física desde la infancia, con objeto de reducir el riesgo de sufrir las principales causas de enfermar y morir en el mundo, como la citada diabetes tipo dos, y, por ello, elevar decisivamente su esperanza de vida en buena salud. Además, por su reconocida capacidad de proteger la integridad de nuestro material genético, la edad biológica será menor que la cronológica. Siempre es deseable vivir más y mejor, con más calidad de vida y disfrutando de un envejecimiento saludable, sin fragilidad alguna.

                                                            Dr. Félix Martín Santos

 

Bibliografía:

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