Ejercicio físico y cerebral: mecanismos moleculares y papel del BDNF (Actualización 2025)
Autor: DrRamonReyesMD
Introducción
El ejercicio físico regular se reconoce actualmente como una de las intervenciones no farmacológicas más efectivas para mejorar y preservar la salud cerebral. Su impacto se ha vinculado a la neurogénesis, la plasticidad sináptica, la angiogénesis y procesos de neuroprotección mediados por factores neurotróficos, en especial el factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF, Brain-Derived Neurotrophic Factor).
El BDNF es una neurotrofina esencial para el desarrollo y la supervivencia neuronal, la remodelación sináptica y el mantenimiento de la función cognitiva. Su incremento durante y tras la práctica de actividad física constituye la base molecular de los beneficios neuroprotectores del ejercicio.
Fisiología del BDNF en el cerebro
El BDNF se produce principalmente en el hipocampo, la corteza cerebral y otras regiones asociadas al aprendizaje y la memoria. Tras el ejercicio, sus niveles aumentan en el sistema nervioso central (SNC), ejerciendo acciones como:
- Neurogénesis: proliferación de nuevas neuronas en el hipocampo.
- Plasticidad sináptica: fortalecimiento de las conexiones neuronales (LTP – Long Term Potentiation).
- Angiogénesis: formación de nuevos vasos cerebrales, mejorando el aporte sanguíneo y oxigenación.
- Neuroprotección: disminución del estrés oxidativo y de la apoptosis neuronal.
Mecanismos moleculares inducidos por el ejercicio
1. Aumento de la actividad neuronal
El ejercicio eleva la excitabilidad neuronal, desencadenando cascadas de señalización intracelular dependientes de calcio que estimulan la transcripción del gen BDNF.
2. Elevación del flujo sanguíneo cerebral (CBF – Cerebral Blood Flow)
El aumento del gasto cardiaco y la vasodilatación inducida por el ejercicio mejoran la perfusión cerebral. Este proceso potencia la entrega de oxígeno y nutrientes, al tiempo que facilita la liberación de BDNF desde células endoteliales.
3. Liberación de exerquinas
Las exerquinas son proteínas y metabolitos secretados por el músculo esquelético e hígado durante la contracción y el metabolismo energético. Entre ellas destacan:
- Irisina (FNDC5): derivada de la proteína FNDC5, favorece la expresión de BDNF en el hipocampo.
- Lactato: no solo como subproducto metabólico, sino también como señal que estimula la expresión de BDNF a través de receptores neuronales específicos.
- CTSB (Catepsina B): enzima liberada durante el ejercicio que cruza la barrera hematoencefálica e induce neurogénesis.
- Metabolismo del triptófano – vía del quinurenino (KYN):
- El hígado transforma el triptófano en quinurenina (KYN) vía IDO.
- El músculo convierte KYN en ácido quinurénico (KYNA) mediante la enzima KAT, evitando neurotoxicidad y favoreciendo un ambiente neuroprotector.
- β-hidroxibutirato (β-HB): cuerpo cetónico que estimula la acetilación de histonas y la transcripción del gen BDNF.
Evidencia científica reciente (2023-2025)
Estudios recientes han ampliado la comprensión de estos mecanismos:
- Zhang et al., 2023 (Nature Metabolism): demostraron que la irisina derivada del músculo aumenta la plasticidad sináptica y protege frente al Alzheimer experimental.
- Klein et al., 2024 (Cell Reports): confirmaron que el lactato actúa como signaling molecule para activar receptores GPR81 en neuronas, induciendo mayor liberación de BDNF.
- DOI: 10.3389/fnins.2023.1224457: el ejercicio moderado-intenso mostró un aumento sostenido de BDNF plasmático y cerebral en modelos humanos y animales.
- PMC10585026 (NIH, 2023): revisa los mecanismos moleculares del eje músculo-hígado-cerebro en la regulación del BDNF inducido por ejercicio.
Relevancia clínica
- Prevención del deterioro cognitivo: El ejercicio regular es una estrategia preventiva frente a demencias neurodegenerativas (Alzheimer, Parkinson).
- Salud mental: Mejora síntomas de depresión y ansiedad al modular circuitos límbicos mediados por BDNF.
- Neurorehabilitación: Optimiza la recuperación tras accidentes cerebrovasculares al favorecer la plasticidad sináptica y la reorganización funcional.
- Población pediátrica y adolescente: Favorece la maduración de redes neuronales implicadas en aprendizaje y memoria.
Actualización 2025: perspectivas futuras
- Farmacomiméticos del ejercicio: investigación en moléculas que imiten la acción de irisina, lactato o CTSB para pacientes con limitaciones físicas.
- Medicina personalizada: identificación de variantes genéticas del BDNF (Val66Met) que modulan la respuesta neurotrófica al ejercicio.
- Neuroprotección combinada: integración de ejercicio, nutrición (triptófano, ácidos grasos omega-3) y neuroestimulación para maximizar la expresión de BDNF.
- Terapia en patologías psiquiátricas: estudios piloto en esquizofrenia y TEPT muestran mejoras cognitivas con programas de entrenamiento aeróbico intensivo.
Conclusión
El ejercicio físico actúa como un “fármaco natural” para el cerebro, siendo capaz de modular complejas rutas moleculares que culminan en la sobreproducción de BDNF, con efectos directos en neurogénesis, plasticidad, angiogénesis y neuroprotección.
En 2025, las evidencias consolidan al ejercicio regular como una herramienta terapéutica fundamental en la prevención y tratamiento de enfermedades neurológicas y psiquiátricas, y como un modulador de la salud cerebral a lo largo de toda la vida.
📚 Referencias clave:
- Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), 2023-2024.
- PMC10585026: Molecular mechanisms underlying BDNF overproduction induced by exercise https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10585026/
- Nature Metabolism, 2023.
- Cell Reports, 2024.
- Frontiers in Neuroscience, 2023.
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