Debido a que la vida ha evolucionado en un entorno cíclico de 24 horas por la rotación de la tierra alrededor del sol, la mayoría de organismos tiene una serie de relojes moleculares que hacen coincidir su fisiología con el ciclo solar. El principal de ellos, el reloj central, denominado núcleo supraquiasmático (NSQ), se encuentra en el hipotálamo y lo conforman una red de alrededor de 20.000 neuronas.
Además, existen otros relojes periféricos distribuidos en órganos y tejidos como el hígado, el músculo, el intestino o las células inmunitarias, que se comunican directamente con el NSQ.
La característica principal de estos relojes es que regulan la actividad celular en función de señales ambientales conocidas como Zeitgebers (palabra de origen alemán que significa sincronizador de tiempo), creando una armonía entre órganos, tejidos y el ambiente. El NSQ se sincroniza principalmente con la luz, mientras que los relojes periféricos lo hacen con la alimentación, la actividad física o la temperatura corporal.
situados en órganos y tejidos
Por el contrario, tal y como se ve en otra revisión, en las personas con obesidad que siguen una dieta hipocalórica, el 20-30% del peso total que pierden es masa libre de grasa, mientras que en las personas con normopeso alcanza hasta un 35%. Así, el TRF podría ser una estrategia efectiva para atenuar la disminución de masa muscular en un proceso de pérdida de peso, aunque para optimizar este proceso sería conveniente combinarlo con ejercicio físico y una dieta elevada en proteínas.
Por este motivo, compaginar una ventana de alimentación reducida con entrenamiento de fuerza podría amplificar los beneficios. Por ejemplo, un ensayo controlado aleatorizado evaluó qué impacto tiene el entrenamiento de fuerza con y sin TRF en sujetos jóvenes que no habían entrenado en los últimos tres meses. El protocolo de TRF consistió en consumir todas las calorías en un periodo de cuatro horas al día durante 4 días a la semana, pero sin limitaciones en las cantidades o el tipo de alimentos. Los resultados mostraron que las personas que redujeron la ventana de alimentación disminuyeron su ingesta calórica en ~650 kcal por día sin verse afectada su composición corporal.
Además, consiguieron aumentar los valores de fuerza y la sección transversal del bíceps y del recto femoral. En otro estudio, esta vez en deportistas entrenados, aquellos que redujeron la ventana de alimentación a 8 horas durante 8 semanas de entrenamiento, disminuyeron su masa grasa en mayor medida que el grupo que no hizo TRF, mientras que la masa libre de grasa, el área muscular del brazo y el muslo y la fuerza máxima se mantuvieron en ambos grupos. Estos resultados tienen especial interés porque el estudio analiza a una muestra con experiencia en entrenamiento, mostrLas funciones celulares, por lo tanto, ya sean metabólicas o inmunitarias, tienen ritmos cíclicos que compensan y anticipan procesos que evolutivamente se han producido con regularidad. Por ejemplo, el hígado tiene un reloj molecular que regula la liberación de glucosa para contrarrestar los periodos de ayuno o de alimentación con el fin de mantener una concentración de glucosa estable.
La etimología del término circadiano tiene su origen en dos palabras latinas: circa, que significa “alrededor de”, y dies, que significa “días”. Como su raíz indica, los ritmos circadianos representan oscilaciones fisiológicas en intervalos regulares de alrededor de 24 horas. Esta red de factores de trascripción que conforman los relojes celulares se pone en hora en función del contraste de Zeitgebers: luz-oscuridad, ayuno-alimentación, actividad física-reposo.
Por el contrario, si estos relojes reciben los mismos estímulos de manera sostenida, las funciones que coordinan se ven alteradas. Éste es uno de los principales problemas que representa el modo de vida occidental para nuestra biología evolutiva, ya que el acceso ilimitado a la luz eléctrica, a la calefacción y a la luz, y a que no necesitamos movernos para sobrevivir, hace que nuestros relojes biológicos perciban sólo una cara de los factores ambientales que los controlan. Esto provoca que hoy en día parte de la sociedad tenga problemas de cronodisrupción, lo que ha contribuido en parte al aumento del riesgo de sufrir enfermedades metabólicas como la diabetes o el cáncer asociadas a una alteración de los ritmos circadianos.
El estudio de estos ritmos comenzó con la búsqueda de los mecanismos por los cuales las células se autorregulan de forma periódica. Así fue como en 1960 Halberg y colaboradores vieron que el sistema inmunitario es dependiente de los ritmos circadianos.
En su experimento, la mortalidad en ratones a los que se les había inoculado una endotoxina dependía de la hora del día. Cuando se inoculaba una dosis que para la mayoría de animales es segura si se administra cuando no duermen, la mortalidad aumentaba de forma drástica si se inyectaba al final de la fase de sueño.
Esto demostró que el sistema inmunitario respondía de diferente manera en función de la hora del día. Los relojes moleculares de las células inmunitarias imponen un control dependiente del tiempo en sus respuestas inflamatorias o en la capacidad que tienen para hacer frente a infecciones. Un ejemplo claro son los macrófagos, los cuales muestran ritmos circadianos en la secreción de citocinas pro-inflamatorias como IL-6 o la TNF-α, aumentando en mayor medida por la noche(Figura 2).
situados en órganos y tejidos
Por ello, una disrupción de los ritmos biológicos puede alterar la función inmunitaria, desencadenando respuestas desmesuradas y asincrónicas ante infecciones que, en condiciones normales, podrían ser combatidas por el sistema inmunitario sin mayores problemas.
Castanon-Cervantes y colaboradores vieron que ratones a lo que les habían provocado un jet lag durante 4 semanas acortando el periodo nocturno, presentaron un 89% de mortalidad tras inducirles un shock endotoxémico, comparado con el 21% que se observó en ratones con ritmos circadianos normales. Esto en parte se explicó por una liberación aberrante de citocinas pro-inflamatorias en respuesta a la endotoxina en los ratones con jet lag. Además, de especial relevancia fue que la expresión rítmica de dos de los principales relojes moleculares que determinan los ritmos circadianos, Bmal1 y Per2, se vio interrumpida en el reloj central, hígado, timo y macrófagos peritoneales.
Esto constata que una alteración de los ritmos circadianos podría poner en riesgo nuestra fisiología interna, afectando a la auto-regulación genómica de las células y, por ello, al deterioro funcional de sistemas rítmicos como el inmunitario.
Al igual que la función inmunitaria, nuestra homeostasis metabólica depende también del control de los relojes moleculares, que marcan un ritmo en la señalización hormonal en función de las horas del día.
Por lo tanto, ¿qué ocurre si se eliminan los relojes moleculares de órganos como el músculo o el hígado? En un estudio de Lamia y colaboradores, los investigadores eliminaron el Bmal1 – principal gen del reloj molecular – del hígado de ratones. El resultado fue que estos ratones perdieron la expresión rítmica de los genes relacionados con la regulación de la glucosa hepática, como el GLUT2 o el G6pt1. Debido a ello, los ratones sin este reloj molecular tuvieron una hipoglucemia exagerada durante la fase de ayuno y un aclaramiento de la glucosa también exagerada incluso cuando la producción de insulina era normal. Esto demostró que el hígado ayuda a mantener constante la concentración de glucosa liberándola rítmicamente en función de si es un periodo de ayuno o de alimentación.
A pesar de que muchas veces pasa desapercibido, el músculo es uno de los principales órganos endocrinos que cuando se contrae durante el ejercicio es capaz de secretar unas proteínas llamadas miocinas que, en comunicación cruzada con otros tejidos y órganos, ayudan a preservar la salud de éstos. Además, debido a su tamaño y a que es el principal consumidor de energía, mayores niveles de fuerza y masa muscular reducen el riesgo de tener enfermedades cardiometabólicas. Su actividad metabólica, al igual que la del hígado, también está regulada en parte por relojes internos.
La relevancia de éstos es tal que, si se altera la expresión genómica de los relojes del músculo, se reduce la tolerancia a la glucosa. Por ejemplo, los ratones a los que se les eliminó el gen Bmal1 del músculo mostraron una absorción alterada de glucosa y niveles reducidos de GLUT4, el transportador de glucosa . De nuevo, el metabolismo alterado de la glucosa inducido por la eliminación de Bmal1 sugiere que los relojes periféricos anticipan respuestas metabólicas que hacen que los tejidos estén preparados para los periodos de reposo actividad y de ayuno-alimentación. La alteración de nuestros patrones de alimentación y de actividad física puede desincronizar a estos relojes y tener consecuencias en la salud metabólica de un órgano tan importante como el músculo. Además, si algo demuestra la fisiología es que todos los sistemas actúan de manera integrada. Por ello, la alteración de los ritmos de alimentación puede tener consecuencias en los ritmos circadianos y, por ende, en el sistema inmune.
¿Qué influencia tiene cambiar el ritmo de alimentación sobre nuestra respuesta inmunitaria? Un ejemplo muy claro es el que mostró Cissé en un estudio donde a 3 grupos de ratones se les alimentó durante 4 semanas por la noche, por el día o ad libitum (sin horarios). Después de este periodo se les administró una endotoxina, y los ratones que se alimentaron por la noche tuvieron una mayor respuesta bactericida y un aumento de citocinas pro-inflamatorias, mientras que los ratones que se alimentaron por el día tuvieron una respuesta bactericida deprimida. Teniendo en cuenta que los ratones son animales nocturnos, estos resultados sugieren que tener patrones de alimentación alterados puede comprometer la función inmunitaria y, además, proporciona evidencia adicional de la integración de los sistemas circadiano, metabólico e inmune.
Por todo ello, la evidencia parece indicar que para nuestro organismo no es lo mismo comer por el día que por la noche.
¿Cómo afecta a nuestra homeostasis que comamos en horarios en los que el organismo no puede anticipar la llegada de nutrientes de manera óptima? En 1989 Van Cauter y colaboradores estudiaron cómo responde nuestro organismo a la glucosa en función de la hora del día.
Los investigadores infundieron glucosa a 14 sujetos sanos durante 30 horas a una velocidad constante y vieron que la tolerancia por la noche era peor que durante el día. Los resultados mostraron que los niveles de glucosa en sangre por la noche eran aproximadamente un 15% superiores que por el día, lo que constata que la tolerancia a la glucosa varía de forma cíclica. En otro estudio Morris y colaboradores analizaron en sujetos sanos qué impacto tienen de forma independiente sobre el metabolismo de la glucosa, los ritmos biológicos celulares y su disrupción (invirtiendo 12 horas el ciclo de comportamiento luz y comida).
Los resultados mostraron que la tolerancia a la glucosa es un 17% más baja en la tarde biológica (8:00 pm) que en la mañana biológica (8:00 am), y un 6% más baja cuando se altera el ritmo circadiano simulando las condiciones experimentadas por los trabajadores nocturnos.
Por lo tanto, estos resultados no hacen más que confirmar que la tolerancia a la glucosa disminuye a lo largo del día y que, además, si se invierte el ciclo biológico, como el que sufren los trabajadores nocturnos, el metabolismo de los hidratos de carbono se ve afectado. Así pues, la alteración de los ritmos circadianos, ya sea mediante cambios en los patrones de comida, de sueño o de actividad física, tiene consecuencias en la salud metabólica y cardiovascular.
Según lo expuesto anteriormente, la estrecha interacción entre los relojes moleculares, las vías metabólicas dependientes del balance energético, así como los propios horarios de alimentación, condicionan nuestro estatus metabólico. Así, los relojes moleculares interactúan junto con las vías involucradas en el metabolismo de los nutrientes cumpliendo 3 funciones:
1. Cuando comemos antes de lo que estamos acostumbrados, la respuesta anticipatoria de los relojes circadianos se integra junto con la respuesta hormonal aguda inducida por los nutrientes para mantener la homeostasis fisiológica.
2. Cuando comemos en un momento no previsto por el organismo, las vías de detección de nutrientes actúan sobre los relojes circadianos para re-ajustar la fase de éstos, de modo que, en los días posteriores, el organismo sería capaz de anticipar este nuevo horario de alimentación.
3. La regulación circadiana asegura que las vías que ayudan a asimilar los nutrientes comienzan a expresarse antes de la alimentación, de modo que el organismo pueda anticiparse a ello y manejar mejor una avalancha de nutrientes.
Sin embargo, este aumento de la expresión génica impulsado por el reloj circadiano que optimiza la utilización de nutrientes disminuye después de unas pocas horas. De esta manera, si comemos, a pesar de que los propios nutrientes activan vías hormonales para hacer frente a ese cambio energético, la expresión sub-óptima de los genes circadianos compromete la forma en que se procesan los alimentos.
En resumen, nuestros ritmos biológicos acotan una ventana de tiempo limitado para un metabolismo óptimo de los nutrientes. Así, definir el momento en el que comemos puede ser un objetivo que ayude a mejorar aspectos relacionados con la salud.
Por ello, la alimentación restringida en el tiempo (TRF, por sus siglas en inglés), en la que los alimentos se consumen dentro de un intervalo de tiempo de 8 a 12 horas, se ha erigido como una propuesta con resultados prometedores en la mejora de aspectos cardio-metabólicos como la tensión arterial, el perfil lipídico o la pérdida de peso.
El TRF es definido como un tipo de ayuno, y como tal, hay siempre un debate en torno a si es más efectivo que una dieta hipocalórica para la pérdida de peso. Varias revisiones sistemáticas con meta-análisis han visto que el ayuno intermitente y la restricción calórica continuada son igual de efectivas para perder peso, ya que sus efectos son dependientes del balance energético negativo que promueven, requerimiento imprescindible para la pérdida de grasa.
Lo interesante del TRF es que hay estudios que muestran que, reduciendo la ventana de alimentación, se disminuye la ingesta calórica sin necesidad de que los participantes tengan que estar contando calorías.
Por ejemplo, un estudio vio que, reduciendo únicamente el periodo de alimentación a 10-11 horas durante 16 semanas, personas con sobrepeso perdieron más de 3 kilos de peso sin necesidad de recibir consejos nutricionales ni contar calorías.
En otro estudio, personas con obesidad que redujeron la ventana de alimentación a 8 horas durante 12 semanas, disminuyeron su ingesta calórica en más de 300 kcal diarias, lo que se tradujo en una pérdida de 3 kg de peso corporal.
Otro estudio publicado este mismo año muestra como personas con síndrome metabólico disminuyeron 200 kcal diarias, perdieron más de 3 kg de peso y mejoraron la sensibilidad a la insulina y redujeron el colesterol y la tensión arterial al reducir la ventana de alimentación de 14 a 10 horas durante 12 semanas.
Estos resultados son interesantes a nivel clínico, ya que dotan de una herramienta sencilla para reducir la ingesta calórica sin la necesidad de contar calorías, algo que en ocasiones lastra muchas de las intervenciones con dietas convencionales.
Entonces, ¿los beneficios del TRF son asociados a la restricción calórica o al respeto de los ritmos biológicos? La respuesta parece ser que ambos mecanismos están implicados. Si bien la mayoría de estudios que investigan los efectos del TRF registran una restricción calórica asociada a la reducción de la ventana metabólica, un estudio publicado en Cell (26) vio que personas prediabéticas a las que solo se les permitía comer en un intervalo de 6 horas (antes de las 3 de la tarde) durante 5 semanas mejoraron diferentes marcadores metabólicos como la función pancreática, la tensión arterial, el estrés oxidativo o la resistencia a la insulina sin necesidad de perder peso.
A pesar de que la evidencia al respecto es todavía limitada en humanos, restringir el horario de comida parece inducir una serie de mecanismos que ayudan a sincronizar los relojes celulares, lo que se traduce en una mejora de la salud. Por ejemplo, un estudio vio que, en ratones que se alimentaban con una dieta alta en grasas, se restablece la expresión de los genes reloj Clock y Cry1 si se reducía la ventana de alimentación. Además, esto llevó asociado que los ratones, incluso consumiendo las mismas calorías que aquellos que podían comer a cualquier hora, perdieron más peso y mejoraron parámetros metabólicos como el colesterol, la sensibilidad a la insulina o el TNF.
Otro estudio, también en ratones que se alimentaban con una dieta alta en grasas, vio que, aun consumiendo las mismas calorías que los ratones ad libitum, reducían su grasa corporal, mejorar la tolerancia a la glucosa, la resistencia a la insulina, la inflamación, y además, sincronizaban sus ritmos metabólicos mejorando la expresión de los genes reloj.
En humanos se ha estudiado sobre todo el impacto que tiene el TRF en la pérdida de peso y diferentes marcadores de salud. Recientemente se ha publicado una revisión con meta-análisis que incluyó 19 estudios, en los que se mostró que el TRF mejora marcadores cardiometabólicos (ej. tensión arterial, colesterol, niveles de glucosa en ayunas) y reduce el peso corporal, la masa grasa y la masa libre de grasa. Esto último tiene especial relevancia, ya que, personas para las que el músculo tiene especial importancia, como son las personas mayores o las personas con obesidad, el TRF puede ayudarles a mejorar su salud sin perder masa muscular.
Por el contrario, tal y como se ve en otra revisión, en las personas con obesidad que siguen una dieta hipocalórica, el 20-30% del peso total que pierden es masa libre de grasa, mientras que en las personas con normopeso alcanza hasta un 35%. Así, el TRF podría ser una estrategia efectiva para atenuar la disminución de masa muscular en un proceso de pérdida de peso, aunque para optimizar este proceso sería conveniente combinarlo con ejercicio físico y una dieta elevada en proteínas.
Por este motivo, compaginar una ventana de alimentación reducida con entrenamiento de fuerza podría amplificar los beneficios. Por ejemplo, un ensayo controlado aleatorizado evaluó qué impacto tiene el entrenamiento de fuerza con y sin TRF en sujetos jóvenes que no habían entrenado en los últimos tres meses. El protocolo de TRF consistió en consumir todas las calorías en un periodo de cuatro horas al día durante 4 días a la semana, pero sin limitaciones en las cantidades o el tipo de alimentos. Los resultados mostraron que las personas que redujeron la ventana de alimentación disminuyeron su ingesta calórica en ~650 kcal por día sin verse afectada su composición corporal.
Además, consiguieron aumentar los valores de fuerza y la sección transversal del bíceps y del recto femoral. En otro estudio, esta vez en deportistas entrenados, aquellos que redujeron la ventana de alimentación a 8 horas durante 8 semanas de entrenamiento, disminuyeron su masa grasa en mayor medida que el grupo que no hizo TRF, mientras que la masa libre de grasa, el área muscular del brazo y el muslo y la fuerza máxima se mantuvieron en ambos grupos.
Estos resultados tienen especial interés porque el estudio analiza a una muestra con experiencia en entrenamiento, mostrando que, incluso con una menor ingesta calórica, se puede mantener el rendimiento y preservar la composición corporal.
En resumen, restringir el horario de comidas no es únicamente una herramienta de pérdida de peso, es una manera de reconciliarnos con nuestro metabolismo y de volver a una normalidad que nunca fue comer 5 veces al día, y, mucho menos, durante la noche. Si bien la conducta rítmica de los relojes a la hora de regular nuestro metabolismo nos ha proporcionado una fuerte ventaja selectiva, los ritmos actuales de alimentación y actividad física resultan un desafío para nuestra fisiología. A pesar de que los relojes han sido diseñados para mantener los ritmos fisiológicos y contrarrestar las consecuencias negativas de los ritmos conductuales diarios, cada día tienen más difícil ponerse en hora.
Por ello, ajustar los horarios de alimentación a lo que dicta nuestra biología, junto con el ejercicio físico, una dieta equilibrada y un descanso adecuado nos puede ayudar a tener una salud óptima integral.
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Autor del Post:
Adrián Castillo
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