Hoy hablaremos de un tema todavía poco conocido en el mundo del deporte y la ciencia. Se trata del factor HIF y la enzima FIH, ambos relacionados directamente con el metabolismo del oxígeno y la adaptación a la hipoxia y, por tanto, muy relacionados con el rendimiento deportivo.  Aunque ambos parámetros se conocen en el mundo de la ciencia desde hace más de 1diez años, hasta hace poco no se empieza a averiguar su papel, importancia y utilidad en el mundo del deporte y la medicina.

La enzima FIH

El Factor HIF (Hypoxia Inducible Factor) es un complejo proteico que, en presencia de bajas concentraciones de oxígeno o hipoxia, aumenta la expresión de genes para que la célula adapte su metabolismo a la hipoxia. El HIF se produce en las células del riñón y ha sido identificado en numerosos estudios como uno de los principales reguladores de la producción de Eritropoyetina, también sintetizada en el riñón, la hormona más conocida y querida por los atletas de fondo cuya principal función es aumentar la tasa de hematocrito como mecanismo de adaptación a la hipoxia. El HIF es uno de los mecanismos por los cuales la hipoxia aumenta la producción de la EPO. La Enzima FIH (Factor Inhibitting HIF) es la enzima que regula el nivel de producción de HIF.

El cuándo y cómo se activan y/o predomina el metabolismo aeróbico o el anaeróbico durante el ejercicio físico es un tema bastante complejo cómo para reducirlo en decir que el ejercicio de baja intensidad es aeróbico y el de alta, anaeróbico. Coexisten ambas vías metabólicas sea cual sea la intensidad de la actividad muscular. Lo que si es cierto es que en ejercicios de baja intensidad predomina el metabolismo aeróbico. Conforme aumenta la intensidad, predomina más el anaeróbico. En cualquier caso, sea cual sea la intensidad del ejercicio, el músculo siempre consume oxígeno en mayor o menor medida. Cuando los niveles de oxígeno de la célula decaen hasta cierto nivel, se activan las vías metabólicas anaeróbicas.  El cuándo y el cómo se activan  unas vías metabólicas más que otras y el cambio de una vía a otra es modulado por la enzima FIH, el cual también es responsable de la adaptación a la hipoxia.

¿Cómo influye al metabolismo aeróbico y anaeróbico?

Un estudio muy reciente de los investigadores del instituto Karolinska, en Suecia, publicado en la revista Cell metabolism en abril del 2018 muestra que la enzima FIH es la responsable de la eficacia metabólica de las células y promueve que los músculos utilicen el metabolismo aeróbico durante el mayor tiempo posible promoviendo el cambio al metabolismo anaeróbico de forma rápida cuando así se requiere. La enzima FIH es la clave de cómo y cuándo tiene lugar el cambio del metabolismo aeróbico al anaeróbico y lo hace con un mecanismo que depende del mismo oxígeno.

En condiciones de bajas concentraciones de oxígeno, la actividad de la enzima FIH se modifica de tal manera que promueve una serie de cambios metabólicos favoreciendo y optimizando el consumo del poco oxígeno que hay, además de acelerar la respuesta a la hipoxia.  Es un mecanismo de feedback o retroalimentación que depende de la cantidad de oxígeno.  A menos oxígeno, más modificaciones de la actividad de FIH y más capacidad de adaptación a la hipoxia. La producción de HIF, la principal proteína que modula la producción de EPO, aumenta en situaciones de hipoxia y lo hace gracias al efecto de la enzima FIH.

Aunque la enzima FIH se encuentra en todos las células  del organismo, en el músculo existe una mayor concentración, siendo de 50 a 100 veces mayor que en el resto de tejidos. Otro dato interesante que apoya su importancia como moduladora del metabolismo aeróbico y anaeróbico es que en los atletas, la concentración de FIH es mucho mayor que en la población sedentaria.

En resumen, la enzima FIH hace que nuestro metabolismo sea más eficaz y eficiente. En condiciones de hipoxia, produce cambios metabólicos que permiten la adaptación a la misma y aumenta el factor HIF, principal responsable de la producción de EPO.

Aplicaciones de la enzima FIH en medicina

Más allá del deporte, los hallazgos a cerca de dicha enzima pueden ser de mucha utilidad para idear nuevos tratamientos contra ciertos trastornos del metabolismo como son el aumento de peso, la resistencia a la insulina o diabetes mellitus tipo 2 y la hipercolesterolemia.

Experimentos realizados con ratones mutantes que carecen de la enzima FIH  han observado que éstos se mantienen sanos y delgados a pesar de consumir una dieta rica en grasas, según un estudio que se publicó también en Cell Metabolism.

Los ratones normales, dotados de la enzima FIH,  reaccionaron a una dieta de este tipo ganando peso, desarrollando hipercolesterolemia, diabetes de tipo 2 e hígado graso. Los que carecen de FIH  no sufrieron ninguno de estos trastornos. Na Zhang, autor principal del estudio, explica que los ratones genéticamente modificados a los que se les había quitado el gen FIH nacieron aparentemente sanos pero con un tamaño menor y un metabolismo acelerado. Estos ratones consumieron dietas con un porcentaje de grasa del  60 %, a pesar de la cual,  no ganaron peso ni sufrieron aumentos de colesterol, diabetes ni hígado graso. Y os preguntaréis que cómo se come esto… Pues la explicación reside en el metabolismo basal acelerado de los ratones mutantes,  lo que significa que gastaban más calorías por el mero hecho de vivir y por eso no engordaban tanto.  En esta línea, sin realizar ningún tipo de actividad física, se calculó que respiraban un 20-40% más que los ratones normales dado que necesitaban más oxígeno a causa de su metabolismo acelerado.

Esto es concordante con la eficiencia y eficacia metabólica de la que hemos hablado como resultado de la actividad de la enzima FIH. Sin esta enzima, el metabolismo se convierte en un despilfarro de energía; es rápido, desmesurado y sin freno, como el de un caballo desbocado. Se requiere de mucha más energía para la misma actividad. Y esto adelgaza pero no nos conviene nada a los deportistas. A un atleta le interesa tener un metabolismo ahorrador, eficiente, que sea capaz de realizar el máximo esfuerzo y trabajo, con la mínima cantidad de energía posible.  Por esto, la enzima FIH es tan importante para los atletas.

En cuanto a la adaptación a la hipoxia, esto es lo que sucede en los pobres ratones del estudio que carecen de FIH. Cuando un organismo se somete a una altitud elevada con bajos niveles de oxígeno, inicialmente aumentan la frecuencia respiratoria y cardiaca para compensar la hipoxia, no obstante, al cabo de días y semanas, el organismo se adapta, gracias a la enzima FIH y el factor HIF, por mecanismos antes mencionados y su frecuencia respiratoria y cardiaca vuelven a la normalidad.  Los animales sin FIH jamás se adaptan, permanecen en fase aguda de la respuesta hipóxica durante toda su vida, jadeando y taquicárdicos perdidos.

Así pues, la actividad de la enzima FIH es crucial para los deportistas por su papel como optimizadora del metabolismo aeróbico y anaeróbico y de los procesos de adaptación a la hipoxia.  Por otro lado,  fuera del ámbito del deporte, se ha observado que deficiencias en la actividad de dicha enzima en animales se relaciona con un metabolismo acelerado que les protege de la obesidad, la hipercolesterolemia y la diabetes a pesar de dietas muy calóricas ricas en grasas.  En este sentido, se postula que bloquear la actividad de esta enzima podría ser la diana de nuevos tratamientos contra estos trastornos.

Se trata de un tema sobre el que todavía existen lagunas y se sabe poco, tanto en el ámbito del deporte como en el de la medicina, así que habrá que seguir investigando.