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Introducción
Numerosos estudios epidemiológicos ponen de manifiesto que el sobrepeso es uno de los principales problemas de salud en los países desarrollados1. De hecho, el sobrepeso es hoy día considerado la pandemia del siglo xxi, ya que tiene una prevalencia superior a los 1800 millones de adultos a nivel mundial2. Además, más de 300 millones de personas en el mundo padecen obesidad3. En España, el impacto que genera la obesidad representa un total del 5.5% en la tasa de mortalidad general4. El alto impacto que dicho estado genera sobre las enfermedades crónicas, su coste económico, su influencia sobre la calidad de vida y su imparable crecimiento, la convierten en un importante problema de salud pública5.
Uno de los métodos más empleados para luchar contra la obesidad es la restricción calórica (RC)6. La RC es un régimen dietético que se basa en la ingesta de una dieta baja en calorías pero manteniendo las proporciones saludables de macronutrientes (hidratos de carbono, grasas y proteínas). Los efectos de la RC sobre el retraso del proceso de envejecimiento y el aumento de la longevidad han sido altamente contrastados en diferentes modelos de experimentación, desde pequeñas células eucariotas hasta en grandes mamíferos7. En humanos, a nivel metabólico, la RC ha mostrado no solo prevenir la obesidad, sino también mejorar la sensibilidad a la insulina, los niveles plasmáticos de glucosa en ayunas, el colesterol, la hipertensión y la inflamación crónica8.
La combinación de una intervención dietética, junto con la práctica de actividad física parece ser la herramienta más exitosa para combatir la obesidad9. La práctica de ejercicio físico modifica la composición corporal, provocando un aumento de la masa muscular, un descenso o normalización del peso, así como pérdida de masa grasa abdominal y visceral10. La intensidad parece ser el factor fundamental a la hora de programar una determinada práctica de actividad física, pudiendo ser el ejercicio aeróbico interválico a un 65-70% del consumo máximo de oxígeno (VO2máx) el más eficiente para la pérdida de peso11. Por otra parte, el entrenamiento de fuerza también promueve importantes efectos metabólicos12. Por tanto, el Colegio Americano de Medicina del Deporte recomienda que el entrenamiento con cargas debe estar presente, junto con el entrenamiento aeróbico, si se buscaban pérdidas de peso, debido al efecto beneficioso de ambas cualidades12. Además, se ha observado que el ejercicio aeróbico interválico, que combina periodos a intensidades moderadas, con otros de intensidad vigorosa, podría favorecer mayores beneficios en parámetros de síndrome metabólico13.
Para el desarrollo del presente estudio se han empleado ratas genéticamente obesas (raza Zucker), las cuales están predispuestas a la hiperfagia debido a que presentan una mutación en el receptor de la leptina14. Como consecuencia de dicha mutación, estos animales presentan obesidad, resistencia a la insulina, hipertrigliceridemia e hipertensión arterial14. Por tanto, el objetivo de este estudio fue valorar los efectos de un programa de entrenamiento aeróbico interválico combinado con entrenamiento de fuerza (AIF) y de la RC sobre la composición corporal de ratas genéticamente obesas para determinar cuál de las dos intervenciones es más eficaz y si existe una interacción positiva entre ambas, o por el contrario no es estrictamente necesario aunarlas.
Método
Muestra
Un total de 32 ratas macho, de la variedad Zucker, genéticamente obesas (Fa/fa), fueron empleadas para este experimento. Los animales fueron divididos aleatoriamente en dos grupos (16 animales por grupo). Un grupo, sedentario, compuesto a su vez por dos subgrupos: grupo con RC (ocho animales) y grupo con ingesta ad libitum (ocho animales). El segundo grupo llevó a cabo un protocolo de AIF y también estuvo formado por 16 animales, divididos en dos grupos de ocho ratas (con RC o ingesta ad libitum).
Los animales, con un peso inicial medio de 162 ± 8 g, fueron alojados en jaulas grupales de cuatro animales. Todas las jaulas se encontraban en una habitación donde la temperatura era constante (21 ± 2 °C), con una humedad relativa que oscilaba entre el 40 y el 60% y ciclos de luz-oscuridad de 12h de tipo inverso (08:00-20:00 h). A lo largo del periodo experimental (ocho semanas), todos los animales tuvieron libre acceso al agua destilada tipo 2 (agua con una resistividad de al menos 15 Ω).
El peso corporal de los animales se registró semanalmente a la misma hora tras 7 h de ayuno (para evitar que periodos de ayuno superiores indujeran estrés al animal y garantizar que no hubiera descompensaciones y alteraciones fisiológicas derivado del mismo)15. La cantidad de alimento ingerido por cada animal se cuantificó diariamente.
Una vez finalizado el periodo experimental, se registró el peso de la carcasa, que es el peso del animal una vez desollado, desangrado, eviscerado, sin cabeza, cola y patas. Esta variable aporta información adicional acerca del tamaño (masa ósea y muscular) y tejido activo del animal (masa muscular, principalmente). Todos los experimentos que se realizaron se llevaron a cabo de acuerdo a las guías de dirección relacionadas con el alojamiento de animales y su cuidado15. Además, todos los procedimientos fueron aprobados por el Comité Ético de Experimentación Animal de la Universidad de Granada.
Procedimiento
La dieta empleada durante las ocho semanas fue formulada y realizada en forma de polvo en el laboratorio. Para cumplir con los requerimientos nutricionales de la rata, todas las dietas fueron formuladas siguiendo las recomendaciones del Instituto Americano de Nutrición (AIN-93M)16 y cumplieron con los requerimientos para satisfacer las necesidades de ratas de experimentación17. Con el fin de reproducir, de la forma más real posible, los hábitos nutricionales de deportistas y aficionados, se ha empleado un hidrolizado deportivo comercial de lactosuero como fuente proteica (Dymatize ISO-100, Farmers Branch, TX, EE. UU.). El contenido de proteína empleado para las dietas (normocalóricas) fue del 10%, de acuerdo con el Instituto Americano de Nutrición17. De acuerdo con la Organización Mundial de la Salud, se seleccionó un 30% de proteína de origen animal (lactosuero) y un 70% de proteína de origen vegetal (soja). Debido a la alta calidad de la proteína (alto valor biológico) de los suplementos deportivos proteicos empleados, no hemos considerado necesaria la complementación de la dieta con otros aminoácidos, sin embargo, hemos añadido 0.5 g/100 g de dieta de metionina16.
El grupo con RC ingirió un 30% menos alimento que el grupo ad libitum de las mismas características (con o sin entrenamiento). Los animales tenían acceso libre a los comederos grupales durante todo el periodo experimental. Dado que la rata es un animal social, recientemente se han puesto de manifiesto las alteraciones fisiológicas relacionadas con el estrés que se derivan del alojamiento individual de dichos animales15. Con la intención de evitar y controlar dicho estrés y sus efectos a todos los niveles fisiológicos (incluida, lógicamente, la composición corporal), nuestro grupo viene desarrollando los experimentos en jaulas grupales. En experimentos previos con RC hemos confirmado que la rata no actúa de forma jerárquica y que los animales se reparten de forma uniforme el alimento que haya disponible. Para contrastar que así sucedía, pesamos todos los días a los animales, confirmando que las ganancias de peso corporal son similares para todos los animales de la jaula. Es decir, que no había animales de un mismo grupo/jaula que perdieran o ganaran más peso en comparación con los demás.
Los grupos experimentales fueron entrenados cinco días por semana siguiendo un protocolo de entrenamiento AIF en la misma sesión. El protocolo de entrenamiento fue diseñado y supervisado por licenciados en Ciencias del Deporte, en colaboración con especialistas en el trabajo con los animales. Dicho protocolo de entrenamiento se desarrolló en un tapiz rodante de diseño especial para ratas (Panlab. Harvard apparatus. Treadmills para cinco ratas, LE8710R, software SeDaCom V2. Panlab. Harvard apparatus). Todas las sesiones se llevaron a cabo durante el ciclo de oscuridad de los animales (periodo activo). Los detalles del protocolo de entrenamiento se muestran en la tabla 1. Una semana antes del periodo experimental, los animales se adaptaron al protocolo de entrenamiento y al tapiz rodante mediante un programa de ejercicio a volumen e intensidad muy bajos (20 min a 25 cm/s). El presente protocolo de entrenamiento ha sido diseñado y adaptado a partir de los estudios de Haram et al.13 y Kemi et al.18.
Tabla 1 Detalles del programa de ejercicio aeróbico interválico combinado con entrenamiento de fuerza
VO2máx: consumo máximo de oxígeno.
aMuy baja velocidad.
Todas las sesiones consistieron en 60min de trabajo efectivo. Las sesiones comenzaron con 10min de calentamiento al 40% del VO2máx. Tras el calentamiento se llevó a cabo el entrenamiento de fuerza resistencia, que consistió en ocho series de 2 min de trabajo alternadas con 1min de descanso en los que el animal se desplazaba sobre el tapiz a baja velocidad (20-25 cm/s, equivalente a ∼30-40% VO2máx) con una inclinación de la pendiente, que se incrementó progresivamente cada dos semanas, a partir de diez hasta 25 grados. El entrenamiento de fuerza fue seguido de 30min de ejercicio aeróbico interválico, alternando 4min de trabajo entre el 50-65% del VO2máx combinado con 3 min al 65-80% del VO2máx.
Para establecer la velocidad para cada porcentaje del VO2máx, se realizó un test incremental máximo al comienzo del periodo experimental y otro al inicio de cada mes, para ajustar la intensidad del protocolo interválico en un tapiz rodante de una sola calle (Panlab. Harvard apparatus. Treadmill para 1 rata, LE8700). Este protocolo, implementado a través de software (Metabolism. Panlab. Harvard apparatus) y un analizador de gases (LE405 O2/CO2 Analyser y LE4002FL Air Supply and Switching Unit. Panlab. Harvard apparatus), ofrece una valoración adecuada del consumo de oxígeno y la producción de dióxido de carbono.
Para determinar la composición corporal de los animales se empleó un analizador de composición corporal diseñado específicamente para ratas (Echo MRI; Echo Medical Systems, Houston, TX, EE: UU.). La valoración fue llevada a cabo con los animales tras 7h de ayuno un día antes del final del periodo experimental. Este analizador permite medir, mediante resonancia magnética nuclear y sin necesidad de sedar al animal, el tejido graso (g), el tejido magro (g) y el agua corporal (ml) en animales vivos. Además, dicho analizador ha mostrado una alta precisión, validez y fiabilidad19.
Análisis estadístico
Los resultados se presentan como media y desviación típica. Para interpretar los efectos del protocolo de ejercicio, así como de la RC, se empleó el paquete estadístico para Ciencias Sociales (SPSS, versión 19.0 para Windows, SPSS Inc., Chicago, IL, EE. UU.) y el nivel de significación estadística se estableció en p < 0.05. Se realizó un análisis de la varianza (ANOVA) de dos vías, siendo las dos variables independientes el protocolo de entrenamiento y la RC, y las dependientes los parámetros de composición corporal. Además, se introdujo el análisis de las interacciones RC versus entrenamiento en el modelo.
Resultados
Los efectos del entrenamiento AIF y de la RC sobre el peso y la composición corporal se muestran en la tabla 2. El peso final y de la carcasa fue un 20% menor en aquellos animales que realizaron RC comparado con aquellos cuya alimentación fue ad libitum (p < 0.001). La masa grasa fue un 17% menor en aquellos animales que desarrollaron el protocolo de entrenamiento AIF comparado con los sedentarios (p < 0.001), sin diferencias atendiendo a la RC. La masa muscular fue un 13% mayor en aquellos animales que realizaron el entrenamiento comparado con los sedentarios (p < 0.001).
Tabla 2 Efectos del entrenamiento y de la restricción calórica sobre el peso y la composición corporal en ratas genéticamente obesas
Valores mostrados como media (desviación típica).
Hemos analizado las interacciones entrenamiento AIF versus RC: El grupo con mayor masa muscular fue el que realizó el protocolo de entrenamiento AIF y la RC, mientras que el grupo que consiguió una menor masa muscular fue el sedentario con RC (p = 0.008). Aquellos animales con mayor cantidad de agua total fueron los que realizaron el programa de entrenamiento AIF sometidos a RC, mientras que los que presentaron una menor cantidad de agua corporal fueron los de RC sedentarios (p = 0.008).
Discusión
Los resultados del presente estudio muestran que las ratas sometidas a RC presentaron un peso final y de la carcasa menor que las que consumieron una dieta ad libitum, pero a expensas de una menor masa muscular. Sin embargo, aquellos animales que desarrollaron un protocolo de entrenamiento AIF mostraron menor masa grasa y mayor masa muscular. Por lo tanto, debido a la importancia fisiológica y metabólica que conlleva perder peso, no a costa de una disminución de la masa muscular, sino a expensas de la pérdida de grasa, podemos afirmar que los mayores beneficios para la salud se produjeron en los animales que siguieron el entrenamiento AIF.
Tras una profunda revisión de la literatura científica no hemos encontrado estudios en los que se comparen los efectos de ambas intervenciones (RC y entrenamiento) en ratas obesas. Sin embargo, algunos estudios han mostrado resultados muy similares en cuanto a los efectos aislados de protocolos de ejercicio físico, sobre la composición corporal de ratas. Cabría destacar el estudio de Haram et al.13 en el cual se analizaron los efectos de un programa de ocho semanas de entrenamiento en 24 ratas con síndrome metabólico. Los autores dividieron la muestra en dos grupos de entrenamiento y un grupo control sin entrenamiento, un grupo practicó ejercicio continuo y otro entrenamiento aeróbico interválico. Ambos grupos de entrenamiento consiguieron reducir su peso final con respecto al sedentario. Los dos programas de entrenamiento de ejercicio, sin embargo, fueron igualmente efectivos en la reducción del peso corporal y el contenido de grasa. Bajo nuestras condiciones experimentales, no podemos confirmar pérdida de peso corporal, lo que puede ser debido a que nuestro protocolo de entrenamiento incluía el desarrollo de la fuerza muscular y por tanto ganancias de masa muscular, la cual tiene mayor peso que la masa grasa. De hecho, con nuestras condiciones experimentales, los grupos de entrenamiento mostraron un 13% mayor masa muscular a expensas de un 17% menos de grasa. Por otra parte, los grupos de RC, con respecto a los ad libitum, no mostraron cambios ni en la masa grasa ni muscular, pero sí un 20% menor peso final.
Los efectos de la dieta y del ejercicio, así como la comparativa de los efectos de ambas intervenciones sobre la composición corporal, han sido analizados en estudios desarrollados en humanos. Recientes estudios resaltan la importancia de intervalos de ejercicio, con cierto grado de intensidad, para obtener mayores beneficios sobre parámetros de síndrome metabólico (incluida adiposidad). En el estudio de Benson et al.20 desarrollado en niños de entre 10 y 15 años, un protocolo de entrenamiento anaeróbico interválico redujo la grasa corporal con mayor efectividad que una intervención dietética. Macpherson et al.21 realizaron un estudio comparando a 20 sujetos jóvenes divididos en dos grupos, uno realizaba un protocolo de entrenamiento aeróbico interválico y el otro un programa de ejercicio basado en entrenamiento aeróbico continuo. Ambos grupos disminuyeron sus niveles de grasa, siendo en el grupo aeróbico interválico el descenso de un 12.4% respecto al 5.5% del grupo de resistencia aeróbica continua. Según el estudio de Park et al.22 realizado en mujeres obesas, aquellas que realizaron un protocolo de entrenamiento combinando el desarrollo de la resistencia aeróbica con la fuerza muscular disminuyeron significativamente más su porcentaje graso frente a aquellas que lo realizaron de manera aislada (fuerza o resistencia aeróbica).
En lo referente a la restricción de la ingesta, Kraemer et al.23 observaron que aquellos hombres con sobrepeso que siguieron una dieta baja en calorías y en grasas perdieron aproximadamente 9.5 kg en 12 semanas de intervención. Otro grupo del citado estudio además siguió un programa de entrenamiento aeróbico y un tercer grupo un programa de entrenamiento de fuerza. Los resultados fueron, una vez más, bastante reveladores, el grupo de intervención únicamente nutricional perdió un 69% del total en grasa, el segundo un 78%, mientras que el tercer grupo que siguió la dieta y realizó un entrenamiento de fuerza perdió casi la totalidad del peso en grasa corporal (97%). Además, este grupo solo perdió un 3% de masa magra en comparación con el 22% del segundo grupo y el 31% del primero. Sartor et al.24 demostraron mejoras significativas en la composición corporal, con un protocolo de entrenamiento aeróbico interválico en cicloergómetro de diez series de 4min al 90% del VO2máx junto con una dieta restringida en hidratos de carbono. Se observó una mejora en ambos grupos, concretamente la pérdida de un 2.6% de masa grasa en los sujetos que se sometieron al protocolo de entrenamiento y del 2.4% en los que solamente se sometieron a la RC. Sin embargo, lo más destacable, por su similitud con nuestros hallazgos, es el efecto que se observó en la masa libre de grasa, ya que aquellos sujetos que se sometieron al protocolo de entrenamiento y a la RC aumentaron un 2.1% el tejido muscular, mientras que el grupo que realizó solo la RC lo redujo en un 2.1%, lo cual podría predisponer a un descenso del gasto metabólico basal y con ello un marcado efecto rebote tras abandonar dicha RC. Finalmente, otro estudio realizado por Foster-Schubert et al.25 durante doce meses en 400 mujeres posmenopáusicas, mostró valores de pérdida de masa grasa similares a los nuestros. El grupo que mayor pérdida de grasa obtuvo fue el que combinó la RC y el protocolo de ejercicio (un 12.4% de reducción). El grupo que realizó aisladamente RC perdió un 8.9% mientras que el grupo que realizó aisladamente el protocolo de ejercicio un 3.3%.
Cabría señalar que los presentes resultados obtenidos en ratas deben ser tomados con cautela y confirmados en humanos. Además, el grado de entrenabilidad de cada animal varía y ello puede conducir a distintos niveles de mejora. De hecho, las ratas obesas se muestran más reticentes al entreno que las delgadas. Sin embargo, este trabajo puede arrojar luz sobre el protocolo de entrenamiento más eficaz a la hora de producir mejoras sobre la composición corporal, en personas obesas, o con aquellas en las que dietas estrictas hayan fracasado.
El protocolo de AIF mejoró la composición corporal (menor cantidad de masa grasa sin pérdidas de masa muscular), en animales obesos. La pérdida de masa grasa fue mayor en aquellos animales que realizaron el protocolo de entrenamiento, frente a aquellos a los que únicamente se les restringió la ingesta. El programa de ejercicio físico testado en el presente trabajo podría plantearse y testarse como una buena opción en humanos, al favorecer mejores resultados globales sobre la composición corporal y no dar lugar al desalentador «efecto rebote» de las dietas basadas en la restricción de la ingesta.
