Investigadores del Instituto Salk, en Estados Unidos, identificaron cambios en la actividad genética, el metabolismo y la regulación del ADN de ratones entrenados durante ocho semanas. Los resultados muestran que cada tejido responde de manera diferente a la actividad física.
Redacción: Redacción Mundo de la Salud
Editor: Karem Díaz S.
El ejercicio físico produce transformaciones que van mucho más allá de los músculos utilizados durante el movimiento. Una investigación desarrollada por científicos del Instituto Salk de Estudios Biológicos, en California, Estados Unidos, ha elaborado un atlas molecular que permite observar cómo el entrenamiento modifica la actividad de genes, proteínas y procesos metabólicos en 22 tejidos del organismo.
El estudio, publicado el 15 de octubre de 2026 en la revista científica Cell, utilizó ratones machos y hembras para examinar las adaptaciones provocadas por ocho semanas de ejercicio voluntario. Los investigadores descubrieron que las respuestas variaban considerablemente entre órganos, tipos celulares, sexos y fases del ciclo circadiano.
Uno de los hallazgos más destacados fue que el entrenamiento modificó la actividad de casi la mitad de los genes estudiados en al menos uno de los tejidos analizados. Sin embargo, ningún gen presentó cambios comunes a los 22 tejidos, lo que indica que las adaptaciones al ejercicio no siguen un programa molecular uniforme en todo el organismo.
La investigación constituye una referencia para comprender los mecanismos biológicos de la actividad física. Aunque algunos de sus resultados moleculares también se examinaron en datos humanos, la mayor parte del trabajo experimental se realizó en ratones, por lo que todavía no permite establecer recomendaciones individualizadas de entrenamiento para las personas.
Ocho semanas de ejercicio para estudiar el organismo completo
El equipo del Instituto Salk comparó ratones jóvenes que realizaron ejercicio voluntario en ruedas durante ocho semanas con otros animales que permanecieron sedentarios.
El diseño incluyó machos y hembras, una decisión importante porque las respuestas fisiológicas al entrenamiento pueden presentar diferencias relacionadas con el sexo.
Los científicos recogieron muestras de 22 tejidos durante diferentes momentos del ciclo diario de los animales, incluyendo períodos de actividad y descanso.
Esta estrategia permitió estudiar simultáneamente tres dimensiones que habitualmente se investigan por separado: las diferencias entre órganos, las características biológicas de machos y hembras y la influencia del momento del día.
Los investigadores buscaban construir una referencia molecular del organismo entrenado que pudiera utilizarse posteriormente para estudiar procesos relacionados con la pérdida de capacidad física, la recuperación muscular y determinadas enfermedades.
El trabajo fue desarrollado por un equipo multidisciplinario que incluyó a Geraldine Maier, Ramesh Ramasamy y Manoj Hariharan, entre otros investigadores vinculados al Instituto Salk.
El músculo esquelético presentó las transformaciones más extensas
El análisis reveló que el músculo esquelético concentró una parte importante de las modificaciones en la actividad genética provocadas por el entrenamiento.
Este resultado era esperable porque los músculos participan directamente en el movimiento y deben adaptarse a las demandas energéticas y mecánicas del ejercicio repetido.
Sin embargo, la investigación mostró que las transformaciones no se limitaban a aumentar la capacidad de contracción o modificar el metabolismo energético.
El entrenamiento también produjo cambios en mecanismos de regulación genética que pueden influir en el funcionamiento de diferentes poblaciones celulares.
Para comprender estas respuestas, los científicos estudiaron varios músculos de las extremidades posteriores, incluidos músculos del muslo y la pantorrilla.
El análisis permitió identificar diferencias que habrían pasado inadvertidas si únicamente se hubiera examinado el tejido muscular como un conjunto homogéneo.
Esta perspectiva complementa las investigaciones sobre la capacidad antioxidante de los músculos durante el ejercicio, que han demostrado que la actividad física también activa mecanismos celulares de protección frente al estrés oxidativo.
El ejercicio modifica la actividad de los genes de manera diferente en cada órgano
Los investigadores utilizaron secuenciación de ARN para identificar qué genes estaban activos en cada uno de los 22 tejidos examinados.
Esta técnica permite medir la expresión genética, es decir, el grado en que las células utilizan la información contenida en determinados genes para producir moléculas necesarias para su funcionamiento.
Los resultados mostraron que el entrenamiento provocó modificaciones extensas, pero distribuidas de manera desigual.
Un gen podía aumentar su actividad en un tejido, permanecer prácticamente sin cambios en otro o participar en una respuesta distinta según las características del órgano.
De hecho, aunque casi la mitad de los genes analizados presentó modificaciones en al menos un tejido, ninguno cambió de forma común en todos los tejidos estudiados.
Esta ausencia de una respuesta universal resulta importante porque indica que los beneficios fisiológicos del ejercicio pueden surgir de múltiples adaptaciones especializadas, en lugar de depender de un único mecanismo compartido por todo el cuerpo.
El hallazgo también ayuda a comprender por qué las respuestas del organismo a la actividad física incluyen cambios musculares, metabólicos, cardiovasculares y de regulación celular que no necesariamente aparecen con la misma intensidad.
Un atlas que combina genética, proteínas y metabolismo
Una de las características principales de la investigación fue la utilización de diferentes tecnologías moleculares sobre un mismo modelo experimental.
Los científicos comenzaron con secuenciación de ARN en los 22 tejidos para examinar las modificaciones de expresión genética.
Posteriormente, realizaron análisis metabolómicos en ocho tejidos y en el plasma sanguíneo. La metabolómica permite estudiar pequeñas moléculas relacionadas con los procesos mediante los cuales las células obtienen, transforman y utilizan energía.
El equipo también aplicó técnicas de proteómica para medir la abundancia de proteínas en cuatro músculos de las extremidades posteriores.
Finalmente, profundizó en tres músculos mediante análisis de ARN de núcleo único y de metilación del ADN, con el objetivo de estudiar diferencias entre poblaciones celulares específicas.
La combinación de estos métodos permitió relacionar cambios en la actividad genética con modificaciones en proteínas, metabolitos y mecanismos de regulación epigenética.
Este enfoque se conoce como análisis multiómico y ofrece una representación más completa de la biología de los tejidos que la obtenida mediante una sola técnica.
La metilación del ADN también responde al entrenamiento
El estudio identificó modificaciones en la metilación del ADN de determinadas células musculares después del ejercicio prolongado.
La metilación es un mecanismo epigenético que participa en la regulación de la actividad de los genes sin modificar necesariamente la secuencia genética.
Los investigadores observaron que estas transformaciones no aparecían de manera uniforme en todas las células del músculo.
Algunas poblaciones celulares mostraban cambios específicos, mientras que otras respondían de manera diferente o presentaban modificaciones menos evidentes.
Esta heterogeneidad indica que estudiar únicamente una muestra completa de tejido puede ocultar adaptaciones importantes de determinados tipos celulares.
Los cambios epigenéticos resultan especialmente interesantes porque algunos pueden mantenerse durante períodos más prolongados que las variaciones transitorias de expresión genética.
Sin embargo, el estudio no demuestra cuánto tiempo permanecen las modificaciones detectadas después de interrumpir el entrenamiento.
La relación entre actividad física y regulación epigenética también ha sido examinada mediante estudios sobre la fuerza muscular y los indicadores de edad biológica basados en la metilación del ADN, aunque estas asociaciones no deben interpretarse como pruebas de que el ejercicio revierta automáticamente el envejecimiento.
Machos y hembras no presentaron respuestas moleculares idénticas
Otro resultado relevante fue la identificación de diferencias entre los animales machos y hembras.
Las hembras mostraron respuestas transcripcionales más amplias en determinados análisis, junto con patrones de expresión genética diferentes de los observados en los machos.
Los investigadores también detectaron diferencias epigenéticas relacionadas con el sexo.
Estos resultados sugieren que las características biológicas de los animales influyen en la forma en que los tejidos responden al entrenamiento.
No obstante, la investigación no permite concluir que un sexo obtenga mayores beneficios generales del ejercicio que el otro.
Una respuesta molecular más extensa no equivale necesariamente a una mejor adaptación funcional ni a una mayor protección frente a enfermedades.
Para determinar las consecuencias de estas diferencias sería necesario relacionar los cambios moleculares con resultados fisiológicos y clínicos específicos.
El hallazgo proporciona una base para estudiar por qué determinadas intervenciones físicas podrían generar respuestas diferentes según las características de cada organismo.
El reloj circadiano influye en las adaptaciones al ejercicio
La investigación también examinó cómo variaban las respuestas moleculares según la fase del ciclo diario.
En la mayoría de los tejidos estudiados, los cambios relacionados con el ejercicio fueron más amplios durante la fase activa de los animales.
Sin embargo, el hipotálamo, los riñones y los pulmones no siguieron ese patrón general.
Estas diferencias indican que la interacción entre entrenamiento y reloj biológico depende del órgano examinado.
El hipotálamo participa en la regulación de numerosas funciones fisiológicas, mientras que los riñones y los pulmones desempeñan funciones esenciales en el equilibrio interno del organismo.
El estudio no demuestra que exista una hora universalmente superior para hacer ejercicio en seres humanos.
Los ratones son animales predominantemente nocturnos y sus ciclos de actividad difieren de los hábitos habituales de las personas.
Además, los investigadores estudiaron respuestas moleculares y no compararon directamente programas de entrenamiento humano realizados por la mañana o por la tarde.
En investigaciones clínicas anteriores se ha observado que el horario del ejercicio puede influir en la regulación de la glucosa en determinadas condiciones, pero esos resultados no permiten establecer que todas las personas deban entrenar a una misma hora.
Una firma de 51 genes permite reconocer adaptaciones musculares
Además de construir el atlas molecular, el equipo utilizó los datos de expresión genética para desarrollar una firma compuesta por 51 genes.
Esta combinación permitió distinguir patrones asociados con músculos entrenados y sedentarios tanto en ratones como en conjuntos de datos humanos examinados por los investigadores.
El resultado constituye una de las conexiones más interesantes entre el modelo experimental y la biología humana.
La firma podría utilizarse como herramienta de investigación para identificar determinadas adaptaciones musculares relacionadas con la actividad física.
También podría contribuir al estudio de la inactividad prolongada, la pérdida de función muscular y las alteraciones que aparecen durante ciertas enfermedades.
Sin embargo, todavía no constituye una prueba clínica destinada a medir la condición física individual ni permite determinar si una persona realiza suficiente ejercicio.
Antes de considerar aplicaciones sanitarias sería necesario comprobar su precisión, reproducibilidad y utilidad en poblaciones humanas diversas.
Qué podría aportar el atlas a la medicina preventiva
La investigación ofrece una referencia detallada para estudiar cómo responden los tejidos sanos al entrenamiento.
Disponer de este mapa puede ayudar a los científicos a identificar vías moleculares que participan en la adaptación física y a compararlas posteriormente con las alteraciones observadas en enfermedades.
Por ejemplo, el atlas podría utilizarse para investigar mecanismos relacionados con la pérdida de masa muscular, la recuperación después de períodos de inmovilidad o determinadas alteraciones metabólicas.
También permite formular preguntas sobre la comunicación entre tejidos y sobre las moléculas que participan en la respuesta sistémica al ejercicio.
Los resultados se relacionan con una perspectiva más amplia de la fisiología, en la que diferentes órganos intercambian señales químicas y responden conjuntamente a cambios en la actividad física.
Esta interacción también se observa en investigaciones sobre la comunicación molecular entre huesos, músculos y otros órganos, que han mostrado que el sistema musculoesquelético participa en funciones biológicas que superan el soporte estructural y el movimiento.
Sin embargo, el atlas no identifica todavía un tratamiento capaz de reproducir todos los efectos beneficiosos del ejercicio ni demuestra que modificar una vía molecular específica mejore la salud humana.
Por qué los resultados deben interpretarse como investigación preclínica
Aunque el estudio ofrece una cantidad considerable de información molecular, su principal limitación para la práctica sanitaria es que el entrenamiento experimental se realizó en ratones jóvenes.
Los resultados no pueden trasladarse directamente a personas mayores, pacientes con enfermedades crónicas o individuos con diferentes niveles de condición física.
El protocolo también se basó en ejercicio voluntario de resistencia mediante ruedas, por lo que no permite comparar los efectos de modalidades como el entrenamiento de fuerza, los intervalos de alta intensidad o la rehabilitación clínica.
La duración de ocho semanas permitió observar adaptaciones al entrenamiento, pero no establecer cómo evolucionan esas modificaciones durante años.
Tampoco se determinó cuánto tiempo persisten las respuestas epigenéticas una vez que los animales dejan de ejercitarse.
El análisis de la firma de 51 genes en datos humanos representa un paso de validación molecular, pero no sustituye los ensayos clínicos necesarios para comprobar aplicaciones diagnósticas o terapéuticas.
Por estas razones, los resultados deben considerarse una plataforma de investigación y no una guía para prescribir programas personalizados de actividad física.
El siguiente objetivo será comprobar cuánto duran los cambios celulares
Los investigadores del Instituto Salk consideran que una de las preguntas más importantes consiste en determinar la persistencia de las adaptaciones inducidas por el ejercicio.
El atlas permite identificar qué genes y vías metabólicas responden al entrenamiento, pero todavía no establece cuáles de esas modificaciones se mantienen después de períodos prolongados de inactividad.
Otra línea de investigación será examinar si determinados cambios celulares contribuyen directamente a mejorar la resistencia física, la recuperación muscular o la protección frente a enfermedades.
Para responder será necesario estudiar mecanismos individuales y relacionarlos con resultados funcionales medibles.
El trabajo también puede facilitar comparaciones entre tejidos sanos y tejidos afectados por procesos patológicos, siempre que los futuros estudios utilicen modelos adecuados y posteriormente validen sus hallazgos en seres humanos.
La aportación central de esta investigación es haber construido una representación integrada de las respuestas moleculares al ejercicio en numerosos órganos y tipos celulares.
Los resultados muestran que el entrenamiento no activa una única respuesta biológica, sino una red de adaptaciones especializadas que depende del tejido, del sexo y del momento del ciclo diario. Comprender esa diversidad podría ayudar a desarrollar investigaciones más precisas sobre la actividad física y sus efectos en la salud.
Fuentes referenciales:
Instituto Salk de Estudios Biológicos — Exercise is good for us—but why?
Cell — Multi-omics atlas of chronic exercise
