¿Qué tan importante es la síntesis proteica muscular para la hipertrofia?

Aunque, a priori, no parece algo evidente y lógico, algunas investigaciones han observado que no necesariamente el aumento agudo de la síntesis de proteína muscular se relaciona con un aumento de la hipertrofia a medio y largo plazo.

Esta evidencia resulta controvertida y difícil de entender ya que el modelo actual que explica la hipertrofia del músculo esquelético que tiene lugar por el entrenamiento de fuerza establece que el aumento agudo en las tasas de síntesis de proteínas musculares después de cada entrenamiento es la base para el crecimiento muscular.

Aunque es cierto que los cambios en la síntesis de proteínas muscular influye de alguna manera en la respuesta al entrenamiento en forma de hipertrofia, todavía existen brechas considerables al evaluar y explicar el papel de la síntesis de proteínas en el modelo actual de hipertrofia muscular. Y como merece una revisión, esto es lo que vamos a ver a continuación.

Síntesis proteica y síntesis proteica muscular (MPS)

La proteína es el bloque fundamental de los músculos. A nivel muscular, existe una diferenciación entre proteínas sarcoméricas y sarcoplasmáticas.

Las proteínas sarcoméricas hacen referencia a las miofibrillas y sus componentes (actina y miosina, como principales) y tienen la capacidad de contraerse; mientras que las proteínas sarcoplasmáticas (compuestas por lisosomas, núcleos, etc.) no tienen capacidad de contraerse y se sitúan en el espacio entre miofibrillas.

Todas las fibras musculares están totalmente ocupadas por las proteínas miofibrilares o sarcoméricas, en un 75-90% (Figura 1). El espacio restante en una fibra muscular se compone por tejido conectivo extracelular, vasos sanguíneos, mitocondrias, glucógeno, lípidos e invaginaciones de membrana que sirven para propagar las señales eléctricas necesarias en la activación muscular.

El espacio que no está ocupado por orgánulos celulares (el sarcoplasma) es muy pequeño en el músculo sano, tan sólo un 2% como máximo.

Figura 1. Estructura muscular

La síntesis proteica es el proceso de construcción de estas proteínas a partir de los veinte aminoácidos. Este proceso se da en todos los órganos, sin embargo, cuando hablamos de síntesis de proteína muscular (Muscle Protein Synthesis, MPS) lo hacemos del proceso de construcción de proteínas específicas del músculo esquelético.

Imaginemos que el músculo es un muro, que cada ladrillo es una proteína y que, consecuentemente, cada elemento del que está formado el ladrillo (sílice, agua, alúmina, óxido de hierro, magnesio, calcio… todo lo cual da lugar a la arcilla) son los diferentes aminoácidos constituyentes de la proteína.

Pues bien, en esta metáfora, la síntesis de proteína muscular es, metafóricamente, la incorporación de nuevos ladrillos al muro.

En contraposición, el proceso contrario, la degradación proteica muscular ocurre simultáneamente en el otro lado del muro cuando alguien nos está quitando ladrillos.

La velocidad en la que se dan estos dos procesos opuestos determina el balance neto del muro, es decir, si la síntesis de proteína excede la degradación proteica, el muro se volverá más grande (los músculos estarán creciendo); y si la degradación proteica excede la síntesis proteica, el muro se estará haciendo más pequeño (estarás perdiendo masa muscular).

Relación entre la síntesis proteica muscular y la hipertrofia muscular

Uno de los propósitos de medir la síntesis de proteínas musculares es estudiar si un protocolo de entrenamiento, nutrición y descanso ayuda a construir músculo o mantener la masa muscular.

Con la cantidad de información actual, ocasionalmente se ve en redes sociales o medios de comunicación personas que rechazan los estudios de síntesis de proteínas musculares alegando que no necesariamente cambios agudos (después de entrenar) se traducen en cambios a largo plazo en la masa muscular (meses y años de entrenamiento).

Si bien hay algo de verdad en la declaración, no es motivo para ese rechazo. Probablemente, provenga de una comprensión limitada del proceso anabólico de síntesis de proteínas musculares.

De hecho, hay fuertes beneficios que se obtienen a partir de evaluar los resultados de investigaciones sobre síntesis de proteínas musculares agudas tras el entrenamiento y su efecto a largo plazo.

La preocupación de que la síntesis de proteínas musculares no se traduzca en ganancias de masa muscular causó sorpresa cuando se publicó un estudio de Mitchell y cols. en el año 2014 que titulaba que la síntesis aguda de proteínas miofibrilares (esto es, justo después del ejercicio y a las pocas horas) no se correlacionaba con la hipertrofia muscular inducida por entrenamiento.

Los autores evaluaron la síntesis de proteínas musculares en las 6 horas después de un único ejercicio. Sin embargo, el ejercicio de resistencia puede aumentar la síntesis de proteínas musculares durante varios días, así que una medición de 6 horas no captura toda la respuesta del ejercicio.

Este estudio demostró que la medición de la síntesis de proteínas musculares durante únicamente 6 horas no predice las ganancias de masa muscular, pero es totalmente diferente de la conclusión de que la síntesis de proteínas musculares (independientemente del tiempo de medición) no predice las ganancias de masa muscular.

En contraposición a ello, sí se ha demostrado con métodos más avanzados y un seguimiento con evaluación constante más duradero en el tiempo (6 semanas) de las tasas de síntesis de proteínas musculares (no sólo unas pocas horas después de una sesión), que la síntesis de proteínas musculares se correlaciona positivamente con las ganancias de masa muscular, aunque por sí sola no explica el total de hipertrofia conseguido (Figura 2).

Medir la tasa de síntesis proteica muscular (MPS) sólo durante 6 horas no permite ver los resultados en perspectiva. La síntesis proteica muscular sí se correlaciona de manera positiva a largo plazo con las ganancias totales de masa muscular y la rapidez con que se consiguen, aunque por sí sola no explica toda la hipertrofia conseguida.

Figura 2. Relación entre el aumento de tamaño muscular del cuádriceps y el incremento de la tasa de síntesis proteica en hombres jóvenes como respuesta al entrenamiento de fuerza .

Más recientemente, un estudio encontró que la síntesis de proteínas musculares medida más de 48 horas después de una sesión de ejercicio no se correlaciona con las ganancias de masa muscular en sujetos no entrenados al comienzo de un programa de entrenamiento, pero sí lo hizo a partir de las tres semanas de entrenamiento.

Podemos recordar que los sujetos no entrenados tienen un gran aumento en la síntesis de proteínas musculares al comienzo de sus programas de entrenamiento, pero también tienen un gran daño muscular, de tal manera que la síntesis de proteínas musculares se utiliza principalmente para reparar la proteína muscular dañada, no para crecer.

Eso sí, después de sólo 3 semanas de entrenamiento, el daño muscular disminuye como respuesta adaptativa, y el aumento de la síntesis de proteínas musculares se utiliza realmente para la hipertrofia muscular.

En resumen, la síntesis de proteínas musculares predice ganancias de masa muscular, pero no en su totalidad y sólo en el contexto adecuado:

1. A partir de las 3 semanas de entrenamiento, el ejercicio eleva la síntesis de proteínas musculares durante hasta 24 horas (depende del protocolo de entrenamiento).

2. La ingesta de proteínas mejora el aumento de la síntesis de proteínas musculares durante las 6 horas subsiguientes al entrenamiento, por lo que la ventana anabólica no se cierra al salir del gimnasio.

¿Qué otros mecanismos explican la hipertrofia a largo plazo?

Los resultados contradictorios entre los aumentos agudos en las tasas de síntesis de proteínas y la hipertrofia muscular a largo plazo abren vías para considerar otros mecanismos moleculares para ayudar a explicar las respuestas hipertróficas musculares observadas con el entrenamiento de fuerza.

Lo cierto es que existen diferentes fuerzas que impulsan la hipertrofia muscular relacionadas con el metabolismo de las proteínas.

Esto se debe a que la síntesis general de proteínas puede ser modulada también por la eficiencia y la capacidad de traducción*, no únicamente por la cantidad de síntesis proteica: la eficiencia de traducción se define como la tasa de traducción por ribosoma*, que está relacionada con los cambios agudos en las tasas de síntesis de proteínas, mientras que la capacidad de traducción se refiere a la cantidad total de ribosomas en la célula.

* La traducción, no confundir con la acepción típica de pasar de un idioma a otro, es el segundo proceso de la síntesis proteica (parte del proceso general de la expresión génica) que ocurre en todos los seres vivos. En ella, unos componentes importantes son los ribosomas, partículas encargadas de la traducción del ARNm a proteínas (Figura 3).

Figura 3. Estructura de una célula animal y lugar concreto de situación de los ribosomas. Un ribosoma es un mecanismo celular complejo que se utiliza para traducir el código genético en cadenas de aminoácidos. Dichas cadenas largas de aminoácidos se pliegan y funcionan como proteínas en las células.

Y es precisamente aquí donde, al igual que hacíamos referencia previamente al error de no considerar la síntesis de proteínas musculares como indicador de hipertrofia, en este caso hacia el otro lado, fallan aquellos que únicamente pretenden explicar la hipertrofia mirando únicamente la síntesis proteica muscular.

Siempre que hablamos del desarrollo muscular nos centramos en esta variable: la síntesis de proteínas miofibrilares; pero algo que solemos pasar por alto es el papel tan importante que desarrollan los ribosomas; los cuales son capaces de mejorar su funcionalidad y número (biogénesis) gracias al entrenamiento.

El aumento de la capacidad de traducción (número total de ribosomas) es un proceso lento en comparación con el aumento de la eficiencia traslacional (mejora de la funcionalidad de cada ribosoma).

Y aunque en muchos tipos de células, incluidas las células del músculo esquelético, la capacidad de traducción parece ser un determinante primario de las tasas de síntesis de proteínas, ambas adaptaciones ribosomales son fundamentales para entender la hipertrofia muscular a medio y largo plazo (Vídeo 1).

El mecanismo molecular que conduce a una mayor eficiencia y capacidad de traducción después del entrenamiento de fuerza es el siguiente:

1. Después de una única sesión de entrenamiento de fuerza, se activan cascadas intracelulares de transducción de señalización anabólica a través de vías como mTOR C1 o AMPK…
2. …lo que desencadena que los ribosomas existentes participen en la traducción.
3. Esto resulta en un aumento de las tasas de síntesis de proteínas durante el período de recuperación posterior al ejercicio.
4. Además, la señalización anabólica después del entrenamiento también promueve la transcripción del ADN ribosómico (ADNr) en el nucléolo y el aumento de la biogénesis ribosomal, lo que, a largo plazo, y con la repetición frecuente de entrenamientos…
5. …conduce a la acumulación de más ribosomas celulares.
6. Al haber más ribosomas, aumenta la capacidad total de traducción celular, que conduce a un aumento de la síntesis de proteínas de manera crónica en reposo.

Vídeo 1. Función mejorada de los ribosomas en la síntesis proteica.

Aumento de la tasa de síntesis proteica muscular en reposo

Esta respuesta poco conocida del contenido celular al entrenamiento de fuerza no ha surgido hasta los últimos años, y por eso todavía no está aceptada ni entendida por la mayoría de personas que pueden tener algún interés en comprender los mecanismos subyacentes a la hipertrofia.

Los estudios a largo plazo (varias semanas) no solo han demostrado que los episodios repetidos de ejercicio de fuerza eventualmente conducen a un aumento en la capacidad de traducción, que además se correlaciona con el aumento de masa muscular a medio plazo, sino que, a nivel mecánico, dicho aumento de la capacidad de traducción debe estar mediado principalmente por una síntesis elevada de proteínas musculares en reposo.

En concordancia con los estudios que han demostrado consistentemente que las tasas de síntesis de proteínas musculares en reposo se incrementan al realizar frecuentemente, a lo largo de los años, entrenamiento de fuerza.

No pasa así con las tasas de síntesis de proteínas musculares tras haber realizado ejercicio que, como, recordamos y ya hemos explicado previamente, serán cada vez menores (resistencia anabólica).

Por tanto,el modelo actual de hipertrofia del músculo esquelético que todos hemos entendido hasta el momento necesita ser actualizado para reflejar los recientes avances en el campo molecular, que ahora posicionan la biogénesis de los ribosomas y la capacidad de traducción en un lugar clave de la ecuación junto con los cambios agudos en la síntesis de proteínas (Figuras 4 y 5).

Figura 4. Modelo actual de hipertrofia del músculo esquelético.

El modelo actual de hipertrofia (Figura 4) es el resultado de aumentos intermitentes en la síntesis de proteínas musculares después de cada sesión de ejercicio de fuerza.

En este modelo, el impulsor de la hipertrofia del músculo esquelético son los cambios agudos en la síntesis de proteínas desencadenados por el ejercicio y la nutrición diaria.

Bajo este paradigma, los efectos a largo plazo son implícitamente insignificantes y siempre serán prácticamente iguales (para un mismo peso corporal). 

Sin embargo, el nuevo modelo que explica la hipertrofia a partir de la síntesis proteica muscular incluye que el nivel de tasa de síntesis proteica muscular en reposo debe ser necesariamente mayor a medida que aumenta la experiencia de entrenamiento de un sujeto; sin olvidar, por supuesto, que a partir de la cuarta década de vida la respuesta hipertrófica disminuye de manera natural por razones de la edad (Figura 5).

Figura 5. el nuevo modelo para la hipertrofia del músculo esquelético destaca que el crecimiento muscular es una adaptación crónica de episodios acumulativos que resultan en cambios en la capacidad de traducción que afectan a la síntesis de proteínas musculares en el estado de reposo, pero no a la respuesta de la síntesis proteica muscular estimulada por el entrenamiento, que a su vez está más relacionada con la eficiencia ribosomal. Cabe destacar la tendencia hacia una menor elevación de la tasa de síntesis proteica muscular tras las sesiones de ejercicio de fuerza a medida que avanza la edad.

El aumento de la capacidad de traducción y de la eficiencia ribosomal que se dan como consecuencia del entrenamiento de fuerza resultan ser claves para explicar la hipertrofia, al igual que comprender la síntesis proteica muscular. Dichas adaptaciones ribosomales deben estar mediadas necesariamente por una síntesis elevada de proteínas musculares en reposo; por lo que el nivel de tasa de síntesis proteica muscular en reposo debería ser necesariamente mayor a medida que aumenta la experiencia de entrenamiento de un sujeto; sin olvidar, por supuesto, que a partir de la cuarta década de vida la respuesta hipertrófica disminuye de manera natural por razones de la edad.

Resumen. ¿Evaluar la síntesis proteica o el aumento de masa muscular?

Pueden darse situaciones en las que al medir la relación entre la síntesis de proteínas musculares y la hipertrofia muscular se obtengan resultados contradictorios.

En la mayoría de ocasiones, su correlación es positiva, lo que quiere decir que la síntesis de proteínas musculares predice y explica el aumento de masa muscular en gran medida, pero no en su totalidad ni en todos los contextos.

Las nuevas líneas de evidencia ayudan a tener una comprensión más amplia de cómo tiene lugar la hipertrofia a medio y largo plazo, colocando a la biogénesis ribosomal y la mejora de la funcionalidad de los propios ribosomas como factores importantes que sufren adaptaciones debido al entrenamiento de fuerza.

Por tanto, las respuestas provocadas por entrenar frecuentemente de manera crónica son mucho más complejas de lo que se pensaba.

Desde luego que estas respuestas no son las más prácticas y sencillas de ofrecer ni entender, por lo que nos podríamos preguntar si verdaderamente merece la pena evaluar todos estos mecanismos moleculares para saber si un programa de entrenamiento en conjunción con una nutrición adaptada y un correcto descanso están haciendo su papel para conseguir el objetivo fundamental de aumentar masa muscular.

En realidad, sí; merece la pena. Y está respuesta va más allá del afán de conocimiento y comprensión de nuestro propio organismo, que ya por sí solos tienen inmenso valor.

Un gran beneficio de los estudios sobre síntesis de proteínas musculares y factores de transducción como vías AMPK, mTOR, AKT, y otros tantísimos tecnicismos que no todos tienen por qué entender es que son más sensibles que los estudios que miden las ganancias reales de masa muscular, es decir, cuando se mide el progreso en términos de perímetro muscular, área de sección transversal, peso magro y/o porcentaje graso.

Otro gran beneficio de los estudios de síntesis de proteínas musculares es que dan una visión mucho más mecanicista. Ayudan a entenderpor qué una determinada proteína es buena o no es buena para estimular la síntesis de proteínas musculares (por ejemplo, sus propiedades digestivas, composición de aminoácidos, etc.).

Este tipo de ideas ayudan a comprender mejor lo que desencadena el crecimiento muscular y llegar a nuevas preguntas de investigación. Por el contrario, este tipo de ideas son muy difíciles de obtener en estudios a largo plazo que típicamente sólo muestran el resultado final de los mecanismos.

Los beneficios de medir la síntesis de proteínas musculares incluyen la sensibilidad, el entorno controlado, y que dan respuesta a preguntas que son casi imposibles de responder en estudios a largo plazo.

Además, permiten obtener una visión continuada del proceso de creación muscular y ofrecen perspicacia mecánica, lo que abre la puerta para futuras investigaciones.

Pero en última instancia, no es cuestión de qué tipo de estudio es mejor, sino de a qué público va dirigido o quién lo debe evaluar.

Nosotros, profesionales del campo y a la vez apasionados de él, evaluamos los estudios de síntesis de proteínas musculares para ver si algo funciona (ya que son muy sensibles) y por qué funciona.

Una vez que pensamos que tenemos un buen entendimiento, entonces tratamos de ver si el concepto tiene el efecto esperado en un estudio a largo plazo o incluso en nosotros mismos.

Por supuesto, el fin último es transmitir esta información de manera clara, concisa y real a quienes están interesados en el tema, pero puedan no querer involucrarse tanto en el aprendizaje pormenorizado.

Para todos, la parte más práctica es obviamente la más aplicable, pero debemos ser críticos, aceptar y entender que sólo con comprensión y aprendizaje podremos ser capaces de hilar lo más fino posible en las estrategias para mejorar los resultados hacia la consecución de los objetivos.

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