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El ejercicio físico tiene efectos positivos sobre la biodiversidad del microbioma, la inflamación y la patobiología de los trastornos metabólicos.

¿Cómo influye el ejercicio físico en el microbioma y cómo impacta el microbioma en el metabolismo? El ejercicio físico cambia la permeabilidad de la barrera gastrointestinal, la motilidad y la diversidad microbiana, lo que posteriormente cambia el perfil metabólico del hígado, el tejido adiposo y los músculos. 
Una mejora en la permeabilidad de la barrera intestinal previene la liberación sistémica de lipopolisacáridos (LPS) y la inflamación. Además, los cambios inducidos por el ejercicio en el microbioma activan el eje hipotálamo-hipófisis-adrenal (HPA) y reducen los diferentes tipos de estrés. La posterior liberación de ácidos grasos de cadena corta (AGCC) y la activación de adipocinas y quimiocinas previenen la inflamación y la destrucción autoinmune de las células beta y mejoran el equilibrio energético y el metabolismo de los tejidos.

El ejercicio puede modular las respuestas inmunoinflamatorias y redox, la permeabilidad, la motilidad intestinal y el tiempo y la consistencia de las heces.
Al parecer, también aumenta la capacidad antioxidante, el recambio de linfocitos y la expresión de citoquinas antiinflamatorias en la pared intestinal. Al aumentar la motilidad intestinal, se favorece el desprendimiento de microbios sueltos en el epitelio intestinal. Este efecto promueve el crecimiento de otros comensales que participan en el desarrollo de una inmunidad de la mucosa saludable y proporcionan beneficios más allá del tejido intestinal.

Las adaptaciones fisiológicas más importantes que se producen en respuesta al ejercicio son la biogénesis mitocondrial, la hipertrofia muscular y la angiogénesis, la aptitud cardiovascular, la cadena de suministro de energía mejor organizada y la activación del eje HPA, que mejora el equilibrio energético y regula de mejor manera las respuestas inmunoinflamatorias.

Las personas con mejor aptitud cardiorrespiratoria tienen una mejor diversidad microbiana y actividad de quimiotaxis con una disminución de la biosíntesis de lipopolisacárido.
Esta mejora puede atribuirse a una mayor abundancia de bacterias productoras de butirato por las familias Clostridiales, Erysipelotrichaceae, Lachnospiraceae y Roseburia.

El ejercicio iniciado en los primeros años de vida es más efectivo para corregir el microbioma (aumentando la relación Bacteroidetes a Firmicutes) y para desarrollar una masa corporal magra estable. Un aumento en la relación Firmicutes a Bacteroidetes, caracterizado por el enriquecimiento de microbiomas con Firmicutes o el agotamiento de Bacteroidetes, se reconoce como un rasgo obesogénico y a menudo se encuentra en niños obesos.
Un aumento en las bacterias productoras de butirato influye en las vías metabólicas involucradas en la acumulación de grasa y previene la obesidad. 

Los datos del American Gut Project revelaron que la práctica de ejercicio moderado aumenta la diversidad de especies entre el filo Firmicutes y promueve un ambiente intestinal más saludable.
Una mayor riqueza de especies y diversidad del microbioma corresponde a una mejora en los marcadores metabólicos y equilibrio energético, mientras que la baja diversidad bacteriana se correlaciona con la resistencia a la insulina, la obesidad y la dislipidemia.

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