Fisiología del ejercicio

Universidad de Castilla la Mancha Comité Olímpico Español

CAPÍTULO 1. FISIOLOGÍA DEL EJERCICIO

El objetivo de este capítulo es conocer el funcionamiento de los sistemas mas implicados durante la actividad física. Conocer el funcionamiento de nuestro cuerpo además de ser interesante puede ser útil en vuestra labor con el deportista de élite o el deportista amateur.

1.1. LA CÉLULA Y SU FUNCIÓN En este apartado se estudia la célula definición y su evolución desde organismos mas sencillos, los tipos de células con especial atención a las musculares, la composición química de las células, sus organeles y como sintetizan las proteínas que tienen funciones contráctiles

1.1.1.- La célula definición y evolución.

• La célula es el nivel mas simple de vida animal. Vivir significa tener las

capacidades de nacer, crecer, y reproducirse. La célula a evolucionado a partir de la forma de vida mas antigua, el virus.

• El virus es simplemente un ácido nucleico embebido en una cubierta proteica. Este ácido nucleico es semejante al de la célula, y es capaz de reproducirse y propagar el linaje de generación a generación.

• Al evolucionar los seres vivos otras substancias químicas además del ácido nucleico y cubierta proteica pasaron a formar parte del organismo.

• La bacteria es una forma mas evolucionada de vida. Se formo una membrana alrededor del virus y apareció una matriz liquida, con enzimas especializadas en catalizar reacciones químicas.

• Por ultimo en la etapa celular aparecieron organeles mas complejos; el mas importante de ellos es el núcleo. El núcleo diferencia las células de las formas mas inferiores de vida. Es un centro regulador de las actividades celulares y permite la reproducción exacta de células nuevas.

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Virus ---------à Bacteria -----------à Célula

1.1.2.- Tipos de células

El cuerpo humano posee 75 billones de células. Hay varios centenares de tipos de

células cada uno con una función especifica (función hace al órgano). Las células de un mismo tipo forman tejidos y estos a su vez forman órganos.

Cinco tipos de tejidos se muestran en la siguiente figura: A) Tejido conectivo. Compuesto de fibroblastos entremezclados en fibras

colágenas y elásticas. Los fibroblastos segregan substancias que al polimerizarse forman fibras resistentes (i.e., tendones, ligamentos).

Figura 1.1.1 Tipos de células B) Eritrocitos y leucocitos. Transportan oxigeno a la célula y eliminan substancias

de desecho, respectivamente. C) Neurona. Axon (o cilindroeje de hasta 1 metro de longitud) y el cuerpo con

dendritas.


D) Células musculares. Impulsos electro-químicos se transmiten a través de sus membranas. Posees unas miofibrillas largas que se deslizan solapándose entre ellas.

E) Células del riñón. Tejido conectivo, tubos renales y células epiteliales.

1.1.3.- Composición Química de la Célula

Los siguientes son los componentes principales de nuestras células y por lo tanto de nuestro cuerpo. En este cuadro se esta refiriendo a una célula promedio en nuestro cuerpo. Sin embargo en nuestro organismo pueden proliferar mas un tipo de células que otras dependiendo del uso que le demos (i.e., mas músculo o mas grasa). El cuerpo de una persona adulta sana que realice ejercicio esta formado por un 60% de fluido, un 40% de masa muscular (fluido y proteínas), un 15% de grasa, y un 2% de carbohidratos. En la célula promedio estas proporciones son como sigue:

Tabla 1.1.1 : Composición química de la célula

Sustancia % de la masa celular Función y Tipos Agua 70-85 % Permite que substancias se encuentren

en disolución y suspensión y que se difundan rápidamente

Electrolitos Disueltos en el agua Potasio, sodio, cloro, magnesio, fosfato, sulfato y bicarbonato

Permiten la transmisión de impulsos electro-químicos en las fibras nerviosas y musculares Rigen actividad de reacciones enzimáticas

Proteínas 10-20 % Estructurales y Enzimáticas (nucleoproteinas)

Lípidos 2-3 % Simples, Compuestos y Esteroides Carbohidrato 1 % Función estructural (membranas) y de

nutrición (glucógeno) 1.1.4.- Organeles Celulares Las células eucariotas, de las cuales estamos compuestos los mamíferos tienen estructuras delimitadas (organeles) con una función (pequeñas maquinas especializadas). Nuestras células están delimitadas por una "frontera" exterior que es la membrana plasmática y otra interior que es la que contiene el núcleo. El espacio


delimitado por la membrana celular donde están sitos los organeles se denomina citoplasma. El otro espacio delimitado que le delimita la membrana nuclear se denomina núcleo y es donde se encuentra la información hereditaria-genética necesaria para reproducirnos. Estas membranas (nuclear y plasmática) no son impermeables sino que permiten el trafico selectivo de ciertas substancias. Así la célula esta relacionada con sus contiguas y a través de la sangre y fluidos corporales con el exterior.

En el citoplasma que es el espacio entre la membrana celular y el núcleo que contiene organeles y liquido (i.e., citosol) en el que flotan enzimas Tabla 1.1.2. Organeles celulares

Organel Estructura y Composición Función Membrana Compuesta de proteína, lípido y

mucopolisacárido (superficie exterior). Fosfolípidos constituyen una doble capa con proteínas en su interior.

Delimita el citoplasma. Protege y estructura la célula Es selectivamente permeable e interviene en el transporte. Posee receptores de hormonas y otras substancias.

Retículo Endoplasmático (liso y granulado)

Red de membranas que forman el sistema vascular del citosol. El retículo endoplasmático granulado contiene ribosomas

Transporte y almacenamiento de substancias. Síntesis de esteroides Detoxificación de drogas

Aparato de Golgi Porción especializada del retículo endoplasmático. Formado de 4 o mas capas de vesículas delgadas

Almacenamiento temporal de substancias secretorias. Completa la síntesis de proteínas, sintetiza carbohidratos y participa en formación de lisosomas

Lisosomas Vesículas que contienen enzimas hidrolíticas

Digestión intracelular de substancias mediante procesos enzimáticos o endocitosis

Mitocondria Estructura de doble membrana. La membrana interior forma crestas.

Lugar de producción de energía aeróbica. Respiración celular. Lugar de formación del ATP

Ribosomas Gránulos compuestos de ARN y proteínas

Síntesis de proteínas en el citosol

Centriolos Dos estructuras cilíndricas pequeñas

Participan en la división celular

Cilia y flagela Proyección de la membrana celular hacia el exterior

Movimiento celular

En el núcleo, que es el centro de control de la célula, que determina el tipo e intensidad de las reacciones químicas y la reproducción de la célula Tabla 1.1.3. Organeles celulares en el núcleo


Organel Estructura y Composición Función Cromatina Cromosomas

Filamentos compuestos de ADN y proteínas

Transmisión de la herencia genética. Código para la síntesis de proteínas

Nucleolo Filamentos de ADN y ARN Síntesis de proteínas Membrana Nuclear

Dos membranas con poros (proteínas). La membrana exterior se continua con el retículo endoplasmático

Delimita el núcleo Facilitar el paso de substancias entre el citosol y el núcleo

1.1.5.- El ADN (genes) síntesis de proteínas El Gen El núcleo de la célula es el centro de control celular que determina los tipos y las intensidades de las reacciones químicas dentro de ella, la formación de nuevas substancias e incluso la reproducción de la célula. Dentro del núcleo de la célula son los genes (porción del ADN que contiene la información hereditaria) los que controlan la célula. Los genes no solo controlan la herencia de padres a hijos sino también la función diaria de las células. El ADN El ADN (ácido desoxirribonucleico) junto con el ARN (ácido ribonucleico) constituyen los ácidos nucleicos. La estructura del ADN fue descubierta por Watson y Crick en 1953 usando técnicas de difraccion de los rayos X. Este descubrimiento les valió un premio Nobel. Descubrieron que el ADN estaba configurado en forma de doble hélice. La División Celular Como media las células intestinales viven solo 36 horas, los leucocitos 2 días, las eritrocitos 4 meses y las células del cerebro pueden llegar a vivir 60 años. Por lo tanto vivir implica la producción de células nuevas. Se puede extirpar ¾ del hígado y las células restantes crecen y se dividen hasta que la masa hepática case se ha normalizado. Sin embargo las células musculares y nerviosas se regeneran con mas dificultad.


En el proceso de división celular una célula original se divide en dos células hijas. Las células hijas llevan el mismo material genético hereditario que la célula original. Estas instrucciones hereditarias (código genético) esta plasmado en la estructura del ADN que reside en el núcleo de la célula. La exacta duplicación de estas moléculas de ADN y la distribución de una copia a las células hijas asegura la continuidad de los caracteres de esa célula en sus hijas.

La porción de ADN que posee la información genético se denomina gen o cromosoma. Cada célula somática (músculo, neurona, pelo, hígado, etc.) contiene 46 cromosomas dispuestos en 23 pares idénticos. Cuando hay división celular estos pares se duplican (copian) para que cada célula hija tenga también 23 pares de cromosomas. En las células germinales (esperma y óvulo) no hay una reproducción previa de los cromosomas antes de la división celular. Las parejas de cromosomas simplemente se separan de modo que cada espermatide tiene 23 cromosomas no pares (la mitad de los genes) De esta manera cada progenitor (esperma y óvulo) contribuye por igual a las características hereditarias del producto. El ADN instrumento de control celular Las funciones vitales de nuestras células (y por consiguiente de nuestro cuerpo) son reacciones químicas. De las posibles reacciones químicas potenciales en nuestras células solo unas pocas tienen lugar. Las enzimas facilitan unas determinadas reacciones y por lo tanto controlan la actividad celular.

¿Pero, quien controla las enzimas?. Las enzimas están compuestas de proteínas. La síntesis de las proteínas esta controlada por el ADN y por lo tanto es el ADN quien controla las funciones celulares.

Los procesos por lo cuales a partir del ADN del núcleo se forma una proteína que tendrá una función de control en nuestro organismo son los siguientes:

1. Duplicación del ADN para hacer una copia de si mismo en el núcleo. 2. Trascripción del ADN a ARN para que pueda salir al citosol. 3. Traducción del código del ARN en los ribosomas para ensamblar las

proteínas.


1.2. EL SISTEMA NEURO-MUSCULAR En este apartado se explica la estructura de las neuronas motoras el sistema de conexión entre nervio y músculo. Se definirá la unidad motora pues es una de las estructuras más importantes para entender la contracción muscular. También se explicará las estructuras que componen el músculo esquelético desde las proteínas contráctiles y sarcómero hasta el músculo completo. Analizando el mecanismo de contracción-relajación se darán nociones básicas sobre fuerza y potencia muscular 1.2.1- Neuronas Motoras Estructura • En nuestro cuerpo las células que se encargan de transmitir “mensajes” a gran

velocidad son las neuronas. Las neuronas que estimulan la contracción de los músculos esqueléticos son las moto-neuronas . Las moto-neuronas son similares a las otras neuronas en su estructura y función. Una moto-neurona de la médula espinal posee un cuerpo celular o soma del cual irradian unas pequeñas ramificaciones llamadas dendritas.

• Una ramificación larga, el axón, ó

nervio motor se prolonga desde la médula espinal hacia el músculo. El axón puede llegar a medir 90 cm. La gran concentración de mitocondrias en las moto-neuronas evidencian su gran actividad metabólica.

• Una membrana recubre el soma y las ramificaciones (i.e., dendritas). El axón de la moto-neurona esta recubierto de una vaina de mielina. Esta vaina es interrumpida a intervalos por los nódulos de Ranvier.

• Los terminales axónicos (i.e.,

botones sinápticos) de otros nervios finalizan en la superficie del soma y en las regiones basales de las dendritas. El espacio entre la membrana del botón sináptico y la célula nerviosa con la cual entra en contacto se denomina hendidura sináptica y tiene unos 20 nm (i.e., 20*10-9 metros).


Función • La prueba de que las neuronas funcionan como transmisores de impulsos a los

músculos es sencilla. Cuando el nervio se secciona el miembro se paraliza. El músculo puede seguir contrayéndose si el nervio se estimula eléctricamente. Los axones de las moto-neuronas pequeñas se pueden regenerar por si mismos y el movimiento re-establecerse.

• La velocidad de transmisión neuro-muscular se puede estudiar estimulando

el nervio a distintas distancias del músculo y midiendo el tiempo transcurrido desde el estimulo eléctrico a la contracción. La velocidad media de transmisión neuro-muscular es de 50 metros por segundo (i.e., 180 km/h).

1.2-2.- La Conexión Nervio-Músculo • Que los humanos tengamos la capacidad de pensar, respirar, de que el corazón lata,

de tener movimientos reflejos o voluntarios, todos dependen de la excitabilidad de los nervios y músculos. Los estímulos de los nervios (excitación nerviosa) producen una respuesta en el músculo (contracción muscular).

Como hemos repasado en la sesión anterior, que nervios y músculos sean excitables depende de dos fenómenos celulares.

1) El funcionamiento de la bomba de Na+/K+ 2) Que la permeabilidad de las membranas en reposo es más grande para el

K+ que para el Na+ • Estos dos fenómenos facilitan la formación de un potencial de reposo y que en

respuesta a un estimulo apropiado el voltaje de reposo de las membranas de las células excitables cambie a un potencial de acción.

• La transmisión del potencial de

acción de la moto-neurona al músculo se realiza gracias a la liberación de una sustancia neuro-transmisora (i.e., acetilcolina) en la hendidura sináptica. El botón terminal del axón es 20 veces más pequeño que la fibra muscular y por lo tanto la intensidad de la corriente del potencial de acción no es suficiente para despolarizar la fibra muscular. Esta es la razón por la cual la conexión sináptica neuro-muscular (entre nervio y músculo) utiliza los neuro-transmisores como substancias amplificadoras del potencial de acción del nervio.

• La acetilcolina, es la única sustancia que se secreta en las sinapsis entre nervio y músculo y su función es excitadora. En las sinapsis entre neuronas (i.e., conexión


neurona-a-neurona) el neurotransmisor puede ser una sustancia excitadora (acetilcolina, noradrenalina, serotonina) o inhibidora (GABA, glicina, etc.).

• En la sinapsis muscular la acetilcolina liberada es rápidamente degradada por la

acción de la enzima colinesterasa y reabsorbida rápidamente. De no ser así un potencial de acción en la moto-neurona, provocaría varios potenciales de acción en el músculo que esta enerva. Un potencial de acción de la moto-neurona no correspondería a un potencial de acción en el músculo y una contracción sino a un numero indeterminado de contracciones perdiéndose el control motor.

1.2-3.- Unidad Motora "Consiste en una moto-neurona y todas las fibras musculares asociadas con ella. Un potencial de acción de una neurona evoca un potencial de acción en todas las fibras musculares de esa unidad. Por esto el cociente entre nervio y numero de fibras musculares asociadas a ese nervio es lo que determina el grado de control motor de un músculo". Tipos de Unidades Motoras Normalmente todas las fibras musculares de una unidad motora tienen las mismas características bioquímicas y fisiológicas. Una unidad motora se la puede clasificar de dos maneras:

• Basándose en la velocidad de contracción (lenta y rápida) y de tres manera.

• Basándose en sus características metabólicas (oxidativa, glicoíitica-oxidativa, y glicolítica).

Tabla 1.2.1. Unidades motoras

TIPO de Unidad Motora

TIPO I TIPO IIa TIPO IIb

Tamaño del Soma Pequeño Grande Grande

Velocidad de Contracción

Lenta Rápida Rápida

Características Metabólicas

Oxidativa Oxidativa/ Glicolítica

Glicolítica

Fatigabilidad Resistente Resistente Fatigable

Glucógeno Almacenado

Poco Mucho Mucho

Coloración de las fibras musculares

Rojas Rojas Blancas


Reclutamiento de Unidades Motoras La frecuencia de utilización de una unidad motora esta directamente relacionada con el tamaño del soma de la moto-neurona. Generalmente, a más pequeño soma más fácil de reclutar. Unidades motoras con los somas celulares mas péquenos como las tipo I, se usaran primero y más frecuentemente. Las unidades motoras con somas más grandes como las del tipo II a y II b, serán reclutadas con menos frecuencia y se requerirá ejercicio más intenso.

A pesar de su denominación las unidades motoras se reclutan no en función a la velocidad del movimiento sino a la fuerza necesaria para realizar ese movimiento (i.e., tensión). Individuos con capaces de desarrollar una gran potencia muscular predominantemente poseen fibras de tipo rápido-glicolítico. Los músculos resistentes y posturales de los cuales se requieren contracciones continuas son de fibras de tipo lento-oxidativas. Podemos encontrar humanos con porcentajes de fibras tipo I en los músculos de las piernas entre 70% (fondistas) y 35% (velocistas).

Figura 1.2.2. Principio de reclutamiento ordenado Si solamente tuviésemos que considerar adaptaciones al nivel de la fibra muscular aconsejaríamos a nuestros atletas realizar movimientos con carga máxima aunque la

Intensidad del Ejercicio Baja Media Alta

Tipo II a

Tipo II b

% Fibras


velocidad de ejecución fuese lenta. Solamente así conseguiríamos reclutar las fibras rápidas y por lo tanto adaptarlas. Sin embargo, no solamente se necesita entrenar la fibra muscular sino los patrones motores y la coordinación del movimiento deportivo. Movimientos a baja velocidad no tendrían una transferencia en el movimiento deportivo y por lo tanto no entrenarían el gesto deportivo. 1.2-4.- El Músculo Esquelético Visto bajo el microscopio el músculo esquelético (componente del aparato locomotor) posee unas estrías debido al solapamiento de las proteínas contráctiles que lo componen. El músculo liso no esta tan estructurado y su aspecto no es estriado (compone los órganos internos). El músculo liso esta compuesto de fibras más pequeñas que las fibras musculares esqueléticas (2-5 micras en diámetro y 50-200 micras en longitud). El músculo esquelético tiene unas 20 veces mas diámetro y es cientos de veces más largo. Sin embargo los mismos principios fisiológicos se aplican a la contracción del músculo liso y estriado.

Hazañas de fuerza y resistencia son posibles gracias de la conversión de la energía química de los alimentos en energía mecánica en los músculos. Las proteínas contráctiles actina y miosina componen la mayoría de la masa muscular. En el individuo muscular un 40% del peso total es músculo. Por lo tanto comprender el funcionamiento y estructura de estas dos proteínas contráctiles es importante para comprender el movimiento. Estructura del Músculo El músculo esta compuesto de conjuntos de fibras musculares organizadas en fascículos rodeadas por una membrana llamada endomisio. La fibra muscular se divide en miofilamentos que son actina y miosina. Mezclado con la estructura del músculo existe tejido conectivo hecho de colágeno. Integrado con el músculo existe tejido conectivo (fascia) que se extiende con el músculo desde el tendón de origen al tendón de inserción y da lugar a los fascículos de fibras (endomisio). En algunos músculos las fibras musculares van de tendón a tendón pero en otros se adhieren a este tejido conectivo. Consecuentemente en algunos músculos las fibras no van en el sentido longitudinal del músculo sino oblicuos a su eje longitudinal. Proteínas contráctiles Miosina El filamento de miosina esta compuesto de unas 200 moléculas de miosina. Cada molécula de miosina se puede dividir en dos porciones. Una porción es la que se alinea con los otros filamentos de miosina formando la parte principal del filamento. Esta porción se llama meromiosina ligera pues los amino ácidos que lo componen no tienen un peso molecular muy elevado. Otra porción sobresale hacia el exterior del filamento y se denomina meromiosina pesada. Esta porción esta compuesta por una sección de


“bisagra” y una cabeza de tipo globular. Los amino ácidos que la componen si tienen un peso molecular elevado. Actina El filamento de actina esta compuesto por 3 proteínas, actina, tropomiosina y troponina. Las proteínas globulares de actina son las más abundantes y están dispuestas formando una hélice. Encima y a lo largo de estas moléculas globulares de actina existe una hélice filamentosa más fina compuesta de tropomiosina. Periódicamente a lo largo la banda de tropomiosina se encuentran las moléculas de una tercera proteína de tipo globular; la troponina la cual tiene una gran afinidad por los iones de calcio.

Sarcómero Unidad Funcional del Músculo Ambos miofilamentos (i.e., actina y miosina) están superpuestos y alternados. Esto forma la estructura estriada del músculo. La fibra muscular se puede dividir en una zona isótropa (permite el paso de la luz polarizada) zona I y una zona anisótropa (no permite el paso de la luz polarizada) zona A. La zona I esta formada por el filamento de actina solamente, mientras que la A corresponde a la zona de solapamiento de las dos proteínas miosina y actina. La banda H esta en el centro de la zona A y es el centro de la miosina una zona menos densa debido a que no existe meromiosina pesada. La línea Z es el punto donde un filamento de actina se une a otro filamento de actina. La estructura de filamentos comprendida entre dos líneas Z se llama sarcómero. El sarcómero es la unidad funcional del músculo.

Mecanismo de Contracción Muscular Cuando el músculo se contrae (i.e., acorta) los filamentos de actina se deslizan acercándose. Esto hace que cuando el músculo se acorte la banda I se hace más pequeña, mientras que la banda A no cambia de tamaño.

1.2.5.- Fuerza y Potencia Muscular Es distinto fuerza que potencia. El harterófilo es muy potente (levantamiento olímpico) el fisioculturista es fuerte. Este concepto de potencia es la base de la prueba de salto explosivo


que vosotros habéis realizado en las pruebas de acceso.

Potencia = Fuerza * Velocidad La fuerza (tensión) esta directamente relacionada con el diámetro muscular, en numero de fibras contrayéndose y se puede aumentar por medio de la hipertrofia (incremento en masa) muscular. Sin embargo la velocidad del movimiento tiene que ver con la “calidad” de la fibra muscular, la velocidad con que los puentes cruzados se forman y deshacen. Esto depende del tipo de fibra y del componente neuronal.

Determinantes de la Fuerza y Potencia Durante el movimiento muscular la velocidad y tensión de contracción de un músculo están determinadas por:

Factores Estructurales a) Longitud muscular Fibras musculares in vitro, mas largas se contraerán mas velozmente. Una vez el potencial de acción alcanza el músculo este se propaga por toda la fibra muscular en cuestión de milisegundos evocando la contracción de todos los sarcómeros en esa fibra. Si una fibra muscular tiene 300 sarcómeros en línea (i.e., larga) y cada sarcómero se acorta 1/3 de su longitud por segundo tenemos que en un segundo ese músculo se acorta 90 sarcómeros. Un músculo con 100 sarcómeros en línea (i.e., corto) se acortara solamente 30 sarcómeros por segundo y será mas lento. b) Sección transversal El músculo más grueso (con mayor numero de fibras musculares por sección transversal) será capaz de producir mas tensión.

c) Sistema de palancas articulares Inserción de tendones como sistema de palancas articulares y ángulos de acción son importantes para definir la potencia y fuerza que se pueden desarrollar en un movimiento deportivo.

Tipos de Entrenamientos de Fuerza y Potencia Los ejercicios de fuerza pueden ser clasificados en tres categorías Ejercicio Isométrico Popular durante los años 1950-60. El entrenamiento es especifico para ese ángulo articular solamente (entrenamiento muy limitado). Las ganancias de fuerza se obtienen en las primeras semanas de entrenamiento y existe un estancamiento a partir de entonces.

Ejercicio Isotónico


• Constante.

Carga permanece constante pero la resistencia varia con el ángulo de la articulación durante la contracción. Eje. Press de banca (pectorales) requiere menos fuerza mover el peso al final de la extensión que cuando la barra esta cerca del pecho.

• Variable El ejercicio se realiza en maquinas especiales que varían la tensión (a pesar de usar la misma carga) cambiando la distancia brazo de palanca a medida que el ejercicio progresa. El efecto perseguido es realizar mas resistencia donde los ángulos articulares son mas óptimos y menos donde son menos óptimos.

• Excéntrico La tensión en el músculo se realiza durante el estiramiento del músculo. El músculo parte de una posición de contracción y una resistencia grande le hace extenderse. Su abuso crea inflamación de las estructuras musculares y dolor.

• Pliométrico. A los músculos se les carga repentinamente y se les fuerza a estirarse antes de que puedan contraerse y producir movimiento. Es una combinación de ejercicio excéntrico seguido de concéntrico cuando el músculo comienza a vencer la resistencia de la carga impuesta.

• Resistencia a la velocidad. Mas que ganancias de fuerza se producen ganancias en la velocidad de movimientos. Se trata de reducir la carga a la que el músculo se somete durante un movimiento para conseguir una mayor velocidad. Ejercicio Isocinético La velocidad del movimiento es la misma a través del recorrido de la contracción pero la tensión varia. Su uso es popular entre preparadores físicos y los fisioterapeutas pues pueden tratar articulaciones lesionadas a una velocidad controlada. Las ganancias de fuerza mayores suceden cuando se trabaja a velocidades de contracción bajas (< 60 grados por segundo). Las maquinas requeridas para el entrenamiento de la fuerza de manera isocinética son muy costosas.


1.3. EL SISTEMA CARDIO-VASCULAR En este apartado se presentan de manera pormenorizada los componentes del sistema cardio-vascular y se discute el funcionamiento de dicho sistema pues es muy importante para entender el funcionamiento de la energética del músculo Durante el ejercicio, el control del flujo sanguíneo es de gran importancia. La circulación es el medio de transporte interno de nuestro cuerpo. Durante el ejercicio, la sangre se dirige hacia los músculos para saciar la demanda de oxigeno y combustible (i.e., substratos energéticos).

La circulación no solo sacia estas demandas sino que también sirve para transportar productos de desecho (i.e., metabolitos) producidos durante la contracción que de lo contrario se acumularían impidiendo la contracción muscular. Adicionalmente, la circulación sanguínea disipa el calor producido por la contracción de los músculos hacia la piel. La sangre es también el vehículo que transporta leucocitos a los focos de infección y las hormonas desde sus glándulas de producción a los sitios donde se requiere su actividad.

Durante el reposo una gran porción del producto cardiaco (i.e., litros/minuto de sangre que bombea el corazón) se dirige al bazo, hígado, riñones, cerebro y corazón. Aunque los músculos componen alrededor del 40% de la masa total, durante el reposo solamente reciben un 20% del producto cardiaco. Sin embargo durante el ejercicio dinámico los músculos pueden llegar a recibir mas del 85% del producto cardiaco. Esta redistribución del flujo sanguíneo requiere un sistema de control que estudiaremos en la próxima clase. Los seres humanos poseemos aproximadamente 70 ml de sangre por cada kg de peso y por lo tanto un individuo de 70 kg tendrá unos 5 litros de sangre en su sistema circulatorio. Potencialmente el sistema circulatorio podría alojar hasta 20 litros. Sin embargo con solo un 20% de su capacidad cumple con sus funciones de transporte. Existe un mecanismo de control de la circulación hace que algunos vasos se contraigan y otros se dilaten para aportar sangre a las zonas que lo necesitan y así dirigir el flujo sanguíneo. 1.3.1.- Componentes del Sistema Cardio-Vascular • El sistema cardiovascular se compone de corazón (“cardio”) y vasos (“vascular”).

Los vasos sanguíneos en los que la sangre circula alejándose del corazón se denominan arterias. Los vasos sanguíneos en los que la sangre circula hacia el corazón se denominan venas. La sangre que circula por las arterias pulmonares es sangre sin oxigeno y es por lo tanto sangre venosa aunque parezca un contrasentido.


Tabla 1.3.1. Vasos sanguíneos Vasos Sanguíneos Función Arterias Aporte de sangre a los tejidos Arteriolas Distribución de sangre hacia los tejidos Esfínteres pre-capilares Válvulas de control del flujo sanguíneo a los tejidos Capilares Intercambio entre la sangre y el espacio intersicial de

gases, substratos energéticos, fluidos, metabolitos y calor.

Venulas Recolección de sangre de los capilares Venas Devolver la sangre al corazón Flujo Sanguíneo. A pesar de parecer una unidad anatómica el corazón funcionalmente esta compuesto de 2 bombas. Una es el corazón derecho que bombea sangre hacia los pulmones donde se oxigena y libera del CO2. Esta sangre oxigenada llega al corazón izquierdo y es bombeada al resto de los tejidos del cuerpo. La circulación del corazón derecho se denomina circulación pulmonar, y la del corazón izquierdo circulación sistemica (o central). El recorrido circular de la sangre a través del sistema cardiovascular obedece unos principios mecánicos simples: 1. El flujo sanguíneo (como media) es

constante en cualquier punto del sistema vascular. De otro modo, la sangre se acumularía continuamente en lugares donde el flujo se redujese. Hay que puntualizar que en ciertas situaciones algunos órganos acumulan pequeñas cantidades de sangre (piel en condiciones de calor; o zona esplachnica después de una copiosa comida).

2. Los capilares como conjunto poseen el mayor diámetro de todos los vasos del sistema cardiovascular. Aunque individualmente cada capilar tiene un diámetro muy pequeño (parecido al de un pelo) existen muchos mas que arteriolas o venulas.

3. La velocidad de la sangre es más lenta en los capilares. Como el flujo sanguíneo es constante a través del sistema pero el diámetro total de los capilares es mayor que en el resto de los vasos la velocidad de la sangre es menor en los capilares. Los capilares son


muy cortos (i.e., 0.1 cm) y esta deceleración de la velocidad de la sangre asegura que hay tiempo suficiente para el intercambio de substratos entre la sangre y los tejidos. 1.3.2.- El Corazón Estructura El corazón posee tres capas. La más externa se llama pericardio y esta compuesto de tejido fibroso y tejido adiposo. La capa media es el miocardio y esta compuesta de músculo cardiaco. La capa más interna se llama endocardio y esta compuesta de células endoteliales que tienen continuidad con la capa interna de las arterias que salen de corazón (son la misma capa). El miocardio esta irrigado por un sistema de vasos que forman la circulación coronaria. El corazón esta compuesto de 4 cavidades, dos superiores llamadas aurículas y dos inferiores llamadas ventrículos. Las aurículas están comunicadas con los ventrículos de su lado pero no existe comunicación entre la parte derecha e izquierda del corazón.

La válvula que comunica aurícula y ventrículo derecho se llama tricúspide y la que comunica aurícula y ventrículo izdo. se llama mitral.

El corazón tiene 4 vasos principales, uno en cada cavidad. Estos son la vena cava la arteria pulmonar en el corazón derecho y la vena pulmonar y la arteria aorta en el corazón izquierdo. Función A la aurícula dcha. llega con sangre des-oxigenada la vena cava (superior e inferior). Esta sangre se transvasa al ventrículo derecho por medio de la válvula tricúspide y sale por la arteria pulmonar hacia los pulmones. La arteria pulmonar posee una válvula para impedir el retroceso de la sangre (válvula pulmonar).

En el lado izquierdo el vaso que llega con sangre oxigenada de los pulmones a la aurícula izquierda es la vena pulmonar. La sangre pasa de aurícula a ventrículo a través de la válvula mitral. Saliendo del ventrículo izquierdo tenemos la arteria aorta que distribuye la sangre a todo el resto del cuerpo. Existe otra válvula para impedir el retroceso de la sangre que sale por la vena aorta (válvula aórtica). Carácter Sincitial del Músculo Cardiaco En el miocardio del corazón hay dos tipos de células:


a) las contráctiles (que son la mayoría). Estas celular musculares son similares a las del músculo esquelético con la diferencia que son mas pequeñas y están inter-conectadas por discos formando una estructura comunicada llamada sincitio. Gracias a este sincitio los impulsos nerviosos que nacen en cualquier punto de las aurículas se extienden por toda la estructura de las aurículas. Los ventrículos también están comunicados como unidad gracias a este sincitio.

b) las especializadas en la conducción de estímulos. Estas células son; el nodo sinoauricular sito en la parte posterior de la aurícula dcha y es el marcapasos del corazón. El nodo auriculo-ventricular sito entre la auricula y ventrículo derecho y el sistema de Purkinje que se extiende por el tabique interventricular para conducir los impulsos al apex del corazón. Gracias a este sistema de conducción de impulsos especializado, los impulsos se propagan 6 veces mas rápidos que por si mismos. Electrocardiograma El ciclo cardiaco se compone de una serie de depolarizaciones, contracciones y repolarizaciones que son producidas por cambios iónicos en las membranas celulares. El electrocardiograma (i.e., ECG) es un arma clínica muy importante para valorar la capacidad del corazón para transmitir el impulso cardiaco. Cuando un impulso se


difunde por el corazón la corriente eléctrica generada por las cargas ionicas en la superficie del músculo se difunden en los líquidos que rodean en corazón y una pequeña parte llega hasta la superficie del cuerpo. Colocando electrodos en la piel sobre el corazón se obtiene un trazado del impulso suscitado por cada latido cardiaco.

La propagación del impulso desde el nodo SA a través de las aurículas provoca la depolarizacion del las aurículas que se observa como una deflación en el trazado del ECG llamada onda P. La onda P antecede la contracción auricular. La estimulación del nodo AV resulta en la depolarizacion de los ventrículos y produce el trazado del complejo QRS. La onda de la repolarizacion de las aurículas no se detecta en el ECG pues esta enterrada debajo del complejo QRS. La repolarizacion de los ventrículos provoca la onda T que antecede inmediatamente a la relajación de los ventrículos. El periodo entre los trazados S y T se denomina segmento S-T y es importante en las pruebas de ejercicio pues su depresión indica deficiencias en la circulación coronaria. Válvulas Cardiacas Las válvulas cardiacas impiden el flujo retrogrado de sangre en el corazón y por lo tanto mantienen el flujo de sangre en una dirección. La tricúspide y mitral están conectadas por unas cuerdas tendinosas que se extienden desde los músculos papilares. Los músculos papilares se contraen a la vez que los ventrículos lo cual evita que estas válvulas hagan prominencia en la dirección retrograda cuando el ventrículo expulsa sangre. Las válvulas aórtica y pulmonar, no tienen ligamentos ni músculos papilares y en su lugar cuentan con unas valvas semilunares muy poderosas que se abren solamente en una dirección y se solapan y cierran en la dirección opuesta. Ruidos cardiacos Al escuchar con un estetoscopio el latido del corazón se pueden distinguir dos ruidos que se han comparado con justicia con “lub” para el primer ruido y “dub” para el segundo. El primer ruido es el cierre de las válvulas auriculoventriculares cuando se inicia la contracción ventricular. Al contraerse los ventrículos la presión creciente obliga a cerrarse las hojas de las válvulas auriculoventriculares. Esta vibración de las paredes cardiacas se transmite al tórax y se puede escuchar. El segundo ruido es el cierre de las válvulas pulmonar y aórtica al final de la contracción ventricular. Inmediatamente después de que los ventrículos han expulsado la sangre a las arterias, la relajación ventricular permite el flujo retrogrado de la sangre de las arterias a ventrículos cerrando bruscamente las válvulas aórtica y pulmonar. Cardiopatía valvular La causa más frecuente de valvulopatia es la fiebre reumática, que resulta de la reacción alérgica a toxinas segregadas por los estreptococos. Los anticuerpos contra la toxina del estreptococo atacan las válvulas cardiacas erosionándolas y haciéndolas desaparecer o creando tejido fibroso e impidiendo su cierre. La estenosis valvular (estrechamiento valvular), la regurgitación valvular (la sangre refluye) o el edema pulmonar son ejemplos de estas cardiopatías. Las válvulas mas atacadas por la fiebre reumática son las del lado izdo (mitral y aortica). Esto produce una acumulación de sangre excesiva


en la aurícula izda (si la válvula mitral esta erosionada) y pulmones o en el ventrículo izdo, (si la válvula aórtica esta erosionada), aurícula y pulmones. Esto puede causar congestión sanguínea pulmonar y edema. 1.3.3.- La Circulación Las arterias son musculares lo que las hace capaces de resistir altas presiones. También son elásticas los que las hace capaces de amortiguar las altas presiones que el corazón produce durante la sístole y mantener la presión alta durante la diástole. La presión de la sangre en la arteria aorta es de unos 100 mmHg pero disminuye a través de la circulación siendo de 30 mmHg en los capilares y de solamente 10 mmHg cuando llega a la aurícula derecha. La sangre pasa de las arterias a las arteriolas, metarteriolas y esfínteres pre-capilares. La resistencia a la sangre mayor ocurre en estas áreas, donde es critico el mantenimiento de la presión arterial para asegurar un aporte de sangre al tejido. La regulación del flujo sanguíneo tiene lugar en los esfínteres pre-capilares. Estas “válvulas” están controladas por estímulos del sistema simpatético neural y por factores locales. Estos esfínteres reaccionan a las necesidades locales de los tejidos y aumentan el caudal sanguíneo cuando el suministro de nutrientes es escaso o cuando disminuye el aporte de oxigeno. Este mecanismo de control local se llama autorregulación. La sangre pasa de las arteriolas a los capilares donde se intercambian gases, substratos energéticos y metabolitos. Los capilares no tienen músculo liso y por lo tanto no pueden controlar su propio flujo que depende de la presión sanguínea ejercida por el bombeo del corazón y la resistencia de los esfínteres pre-capilares. La mayor parte del volumen sanguíneo reside en las venas. Las venas en conjunto se las denominan “capacitador de sangre”. Las venas se pueden vaciar si se contraen por estimulación simpática pues poseen músculo liso o por compresión mecánica pasiva debida a la contracción muscular. La presión negativa creada por la acción del corazón durante diástole ayuda también al vaciado de sangre de las venas. En las venas existen unas válvulas venosas que previenen que el flujo venoso sea retrogrado. Determinantes del Flujo Sanguíneo La velocidad del flujo sanguíneo que circula por nuestro cuerpo depende de la presión sanguínea. La presión sanguínea es el resultado de multiplicar el producto cardiaco (i.e., PC; cantidad de sangre que el corazón bombea por minuto) y las resistencias periféricas totales (RPT) al flujo. Con un producto cardiaco constante, el flujo sanguíneo depende del incremento o disminución de las resistencias periféricas.

Presión Arterial = PC * RPT


La presión es quizás el factor más importante para incrementar el flujo sanguíneo. El flujo sanguíneo entre dos puntos es proporcional a la diferencia de presión entre ellos. La circulación no es un sistema rígido de tuberías. Las paredes de los vasos sanguíneos se distienden en función de la presión sanguínea producida por el corazón. No solo el corazón somete la sangre a una presión elevada, sino que la gravedad actuando en estas columnas de sangre que son los vasos, produce una presión hidrostática. La presión hidrostática tiende a crecer con la longitud de los vasos y depende en la postura del cuerpo.

La resistencia al flujo esta controlada por el tamaño de las arteriolas, las cuales están controladas por los esfínteres pre-capilares. Una reducción de solamente un 16% en el diámetro de las arteriolas disminuiría el flujo un 50%. Por lo tanto el radio de las arteriolas tiene un efecto muy grande en el flujo sanguíneo. La viscosidad de la sangre puede también incrementar las resistencias al flujo pero en general no es un factor muy importante para el flujo sanguíneo. Sin embargo en situaciones cuando el hematocrito (porcentaje de células rojas en la sangre) incrementa anormalmente (dopaje de sangre) el incremento en la viscosidad de la sangre puede disminuir el flujo sanguíneo. La Circulación Venosa

Las venas tienen dos funciones principales, facilitan un lugar de almacenamiento de sangre a baja presión y sirven como avenidas de retorno de sangre al corazón. a) Almacenamiento de sangre a baja presión

• Las paredes de las venas son delgadas y no contienen mucho tejido elástico. Las venas son fácilmente extensibles y su volumen puede ser reducido debido a que tienen músculo liso en sus paredes. Durante el reposo las venas contienen 2/3 del volumen total de sangre. En respuesta a una hemorragia o al ejercicio, el sistema simpatético estimula el músculo liso de las venas para que estas se contraigan y repartan esta sangre a otras áreas del cuerpo.

• Las venas tienen una capacidad de almacenamiento mayor que las arterias.

Pueden contener mas volumen de sangre sin que la presión en sus paredes se eleve demasiado. Esto es debido a que poseen muchas menos fibras musculares lisas y menos tejido elástico. Esta facilidad para el almacenamiento puede crear problemas. Cuando cambiamos de postura de supino a erecto la sangre se podría almacenar en las venas de nuestras piernas. El sistema simpatético se ocupa de que esto no ocurra constriñendo las venas de las piernas. En algunas personas este sistema simpático no funciona bien y se producen las varices.

b) Venas como avenidas de retorno venoso

• La sangre fluye de zonas de alta presión a zonas de baja presión siguiendo el gradiente de presión. Cuando la sangre viaja de arterias a capilares a venas alejándose de la bomba que produce la presión, la presión baja llegando a ser solamente de 15 mmHg en las venulas. El hecho de que este pequeño gradiente


de presión (i.e., 15 mmHg) sea suficiente para permitir que grandes volúmenes de sangre vuelvan al corazón demuestra la poca resistencia al flujo de las venas.

• Además del gradiente de presión, las venas poseen unas válvulas venosas que

facilitan el retorno de sangre al corazón. Cada vez que los músculos se contraen estos contraen las venas que están entre las fibras musculares. Durante la fase de relajación del músculo las venas se llenan debido al gradiente de presión. Las válvulas venosas funcionan como las del corazón cerrando el paso a la dirección retrograda y facilitando la acumulación de sangre durante la relajación muscular. Al músculo se le a denominado el “segundo corazón” por esta acción en las venas.

• Finalmente y ayudando al retorno venoso existe la bomba respiratoria. Durante

la inspiración el tórax se agranda debido a una contracción del diafragma y una elevación de las costillas. Esto facilita la entrada de aire en los pulmones y también conlleva el succionamiento de sangre en las venas torácicas. Además el diafragma empuja los órganos debajo del abdomen, presionando las venas abdominales lo cual fuerza la sangre a las venas torácicas. Durante la espiración lo opuesto sucede pero la sangre no fluye en sentido retrogrado debido a las válvulas venosas.


1.4. EL SISTEMA RESPIRATORIO

Este apartado presenta la estructura del sistema respiratorio la mecánica de la respiración, el papel del surfactante en la tensión de superficie del alveolo y la flexibilidad pulmonar. Asimismo se expondrá los parámetros ventilatorios que normalmente se miden en las pruebas funcionales para conocer el estado de forma física del sistema respiratorio. Vivimos en el fondo de una masa de gas llamada atmósfera compuesta principalmente de nitrógeno (78%) y oxigeno (21%). Vivir en tierra nos permite disfrutar de 50 veces mas oxigeno que si viviéramos en el agua. Respirar es nuestra forma de acceso a los componentes de esta atmósfera. Nuestro cuerpo intercambia el oxigeno atmosférico por el dióxido de carbono producido por nuestro cuerpo. No existe ningún órgano que almacene oxigeno en nuestro cuerpo. En realidad no necesitamos un almacén si el mecanismo de transferencia de oxigeno de la atmósfera a la sangre se ajusta a las demandas de oxigeno de los tejidos. 1.4.1.- Estructura del Sistema Respiratorio Durante la inspiración el aire viaja por la nariz y boca hacia la faringe y después a la traquea. Durante este transito el aire se filtra, calienta y humedece. Seguidamente el aire pasa a los bronquios, bronquiolos, y finalmente llega a los alvéolos donde el intercambio de gases entre la atmósfera y la sangre tiene lugar. La traquea y bronquios están hechos de músculo liso recubierto de un cartílago rígido que a su vez esta recubierto de células epiteliales que contienen una cilia (pequeños pelillos). Algunas de estas células epiteliales segregan una sustancia mucosa que se transporta siempre hacia arriba (alejándola de los pulmones) por el movimiento coordinado de esta cilia. Estas mucosidades sirven como un filtro que detiene las partículas y polvo. Una vez que esta mucosidad alcanza la faringe inconscientemente nos lo tragamos a través del esófago. Los bronquiolos también contienen músculo liso pero no tienen, cartílago, cilia o glándulas que segregan mucosidad y dependen de macrofagos para su limpieza. Los bronquios se ramifican en bronquiolos (1:23) y los bronquiolos en alvéolos, resultando en unos 300 millones de alvéolos (pequeños sacos donde tiene lugar el intercambio gaseoso). El diámetro de cada alvéolo es de 0.3 mm pero como hay muchos, la superficie total alveolar para el intercambio de gases es similar a media pista de tenis (85 m2). Esta enorme superficie esta contenida en solamente 5-6 litros que es la capacidad del tórax. Las paredes de los alvéolos (como las de los capilares) son extremadamente finas. A pesar de que el O2 y CO2 tienen que atravesar dos capas de células las del alvéolo y capilar la distancia total es muy pequeña y por lo tanto la difusión de los gases muy rápida. La eficiencia de este sistema de difusión de gases es posible gracias a la gran densidad de capilares envolviendo los alvéolos.


La circulación pulmonar que transporta sangre desde el corazón derecho a los alvéolos esta adaptada para la función de intercambio de gases. Las presiones sanguíneas en la circulación pulmonar son pequeñas. La presión sanguínea media en la arteria pulmonar es solo 15 mmHg la cual es 1/7 de la presión media en la aorta (100 mmHg). La cantidad de sangre que fluye a través de la circulación pulmonar y sistémica es la misma, y por lo tanto esta menor presión es una consecuencia de una menor resistencia. El mantenimiento de las presiones y resistencias pulmonares tan bajas, reduce el trabajo del corazón derecho.

La presión sanguínea (aunque pequeña) que empujaría la sangre desde los capilares hacia los alveolos es equilibrada con la presión oncótica de las proteínas de la sangre (presión oncótica) que retiene la sangre en el capilar y facilita la reabsorción de fluidos de los alvéolos a la sangre. Los esfínteres pre-capilares de las arteriolas alveolares, responden a la concentración de O2 disuelto en el plasma, al contrario que los esfínteres pre-capilares del resto del cuerpo. Las arteriolas de los pulmones se contraen en respuesta a concentraciones de O2 bajas en plasma. Esto desvía la sangre de los alvéolos poco ventilados con O2 a otros mas enriquecidos. 1.4.2.- Mecánica de la Respiración El intercambio de gas solo se producirá si los alvéolos se vacían de gas y se llenan con gas oxigenado. Esto sucede gracias a la respiración. Los pulmones por si mismos son estructuras pasivas (no tienen movimiento propio) que están en contacto con la cavidad torácica. Los pulmones están revestidos de una membrana lubricada llamada pleura


visceral y el interior de la cavidad torácica esta revestida de una membrana similar llamada pleura parietal. Entre medias de estas dos pleuras se sitúa una fina capa de liquido que hace de unión entre las pleuras y facilita un cierto grado de deslizamiento de los pulmones dentro de la cavidad torácica. La presión del liquido pleural es sub-atmosferica (3-6 mmHg menor que en la atmósfera) al final de la respiración cuando el sistema se encuentra en descanso. Esto mantiene una cierta succión entre las dos pleuras y transmite los movimientos de la caja torácica a los pulmones. Durante la inspiración la caja torácica se agranda los pulmones se expanden y el aire pasa a su interior debido al gradiente de presión. Recuerda que la presión es la fuerza por unidad de superficie y si la superficie pulmonar aumenta pero la fuerza (peso de la atmósfera) se mantiene la presión pulmonar baja. Presión = Fuerza / Superficie Este agrandamiento de la caja torácica esta producido por la contracción del diafragma (músculo que separa el tórax del abdomen) que cuando se contrae cambia su forma de media campana a una forma plana lo cual incrementa la longitud vertical de la caja torácica. Durante la respiración normal el diafragma se mueve solamente 1 cm, pero durante respiración forzada se puede llegar a mover 10 cm hacia abajo. La contracción de los músculos intercostales externos y del cuello tiran hacia arriba y al frente de la parrilla costal (costillas) lo cual aumenta el diámetro antero-posterior de la cavidad torácica. Durante el reposo la expiración es pasiva. Los músculos inspiratorios se relajan el diafragma vuelve a su forma original de media campana y la relajación de los intercostales externos hace que la parrilla costal (costillas) desciendan por su propio peso. La caja torácica y los pulmones son estructuras elásticas y la relajación de los músculos inspiratorios permite que vuelvan a su posición original empujando el aire fuera de los pulmones. Durante la espiración forzada (i.e., durante el ejercicio), existen músculos que se contraen. Los músculos abdominales se contraen empujando al diafragma hacia arriba y los intercostales internos se contraen empujando la parrilla intercostal hacia abajo. Estas acciones fuerzan la expulsión de aire. Durante el reposo (final de la espiración), la presión del fluido intrapleural es –3 mmHg en relación a la presión atmosférica, mientras que la presión en los pulmones es atmosférica (i.e., 0 mmHg). Los pulmones tratan de reducir su tamaño y tiran de la pared torácica y es lo que crea esta succión en el liquido intrapleural (-3 mmHg). Esta succión equilibra la presión que crean los pulmones al tratar de volver a su forma original. Si la presión atmosférica entrase en este espacio intrapleural (una incisión en


la caja torácica) esta succión se eliminaría y los alvéolos se colapsarían (desinflarían totalmente). Esta presión intrapleural negativa es muy importante para que los alvéolos se mantengan abiertos durante la espiración. Cuando la inspiración comienza, la cavidad torácica se expande y la presión intrapleural se hace mas negativa y esto facilita el estiramiento de los pulmones. La presión intrapleural es de unos –5 mmHg y la intrapulmonar de –1 mmHg. Como los pulmones se están expandiendo lo cual crea 1 mmHg de presión inferior dentro de ellos que en la atmósfera, el aire sigue el gradiente de presión y entra en los pulmones hasta que el gradiente se equilibra (después de 0.5 litros). Ahora comienza la espiración, el diafragma e intercostales se relajan y el tejido pulmonar vuelve a su forma inicial expulsando así el aire inhalado anteriormente. Las presiones pueden ser mucho mayores durante la respiración forzada. La presión intrapleural puede alcanzar +50 mmHg durante la espiración forzada. Es remarcable que durante la respiración no forzada una diferencia de 1 mmHg de gradiente de presión entre la atmósfera y los pulmones sea suficiente para mover 0.5 litros de aire. Esto ilustra la facilidad de distensión del tejido pulmonar. Un globo requeriría hasta 200 mmHg de presión para que se pueda inflar unos 0.5 litros. Los alvéolos están en contacto con la atmósfera a través de la nariz, boca, bronquios y bronquiolos. El hecho de que la presión en los alvéolos no sea siempre igual a la de la atmósfera (al principio de la inspiración y espiración) indica que existe una cierta resistencia para que el aire se difunda desde la atmósfera a los alvéolos rápidamente. El sitio de mayor resistencia a el trafico de aire son los bronquios. Los bronquiolos son mas pequeños pero son tan numerosos que no ejercen resistencia al paso del aire. Esta resistencia al paso del aire se nota sobre todo durante la espiración en los pacientes con asma. La resistencia al paso del aire se incrementa cuando el músculo liso de los bronquios se contrae disminuyendo el tamaño de los bronquios. Estos músculos lisos los controla en sistema nervioso autonómico, la rama simpática segrega nor-adrenalina y los dilata y la para-simpática segrega acetilcolina y los contrae. 1.4.3.- Surfactante, Tensión de Superficie, y Flexibilidad Pulmonar Aunque es importante que los pulmones se puedan distender fácilmente es igualmente importante que sean elásticos y vuelvan a su volumen original cuando las fuerzas que los distienden cesan. Hay dos componentes responsables por la elasticidad de los pulmones:

a) La composición del tejido pulmonar (colágeno) b) La tensión de superficie


La tensión de superficie, es un fenómeno que sucede cuando existe un contacto entre el liquido y el aire (superficie). Esto se puede ilustrar por el hecho de que requiere mucha menos presión (fuerza) para inflar los pulmones con agua que con aire. Cuando se inflan con agua no existe este contacto liquido / aire y no hay tensión de superficie. Se estima que las fuerzas que se producen de la tensión de superficie son responsables de un 2/3 del comportamiento elástico de los pulmones y el 1/3 restante se debe a la elasticidad de los tejidos. ¿Como funciona la tensión de superficie?. Las moléculas de agua se atraen entre si (formando enlaces de hidrogeno). Una molécula de agua en el medio de una gota tienen moléculas “vecinas” rodeándola e interactúa con todas ellas. Una molécula de agua en la superficie de la gota solo tienen “vecinas” en el interior de la gota. Consecuentemente esta molécula será “atraída” hacia el interior del liquido creando una fuerza direccional. El resultado es que las moléculas de agua tienden a evitar estar en la superficie aérea y por lo tanto la superficie actúa como una capa que resiste la expansión del agua. Esta propiedad se llama tensión de superficie y es; “la fuerza que actúa tangencialmente a la superficie (agua / aire) que resiste la expansión de un líquido”. La tensión de superficie se puede reducir si se introduce un soluto en el liquido llamado surfactante. Al contrario que el agua los surfactantes son atraídos a la superficies, y por lo tanto desplazan las moléculas de agua y permiten la expansión de la superficie. Los fosfolípidos son los surfactantes más corrientes. Tienen una cabeza polar (hidrofílica) y una cola no polar (hidrofobia). Al menos que estén formando dobles capas o micelos (esferas), de la única forma que se pueden situar en un cambio de aire / agua es con sus cabezas en el agua y sus colas en el aire que así separa las moléculas de aire de la superficie. La tensión de superficie se determina por la proporción relativa de agua y surfactante que ocupa la superficie. El fosfolípido surfactante de los alvéolos es importante porque reducen la tensión en el alvéolo entre el aire y agua, disminuyendo la resistencia a la expansión de los pulmones y el costo de la respiración. Las cosas se complican cuando pensamos que hay una relación entre la tensión de superficie que tiende a colapsar el alvéolo y la presión interna de aire que tiende a mantener el alvéolo inflado. El tamaño del alvéolo influye la cantidad de presión interna requerida para mantener el alvéolo inflado. Al igual que cuando inflamos un globo cuesta mucho mas comenzar a inflarlo que cuando esta algo lleno, lo mismo pasa con los alvéolos. Los alvéolos mas pequeños tienen mas curvatura de sus superficies y por lo tanto las fuerzas tangenciales de superficie (que les harían colapsar) son mayores. Los pulmones son una red de 300 millones de alvéolos conectados entre si. Si dos alvéolos tienen la misma cantidad de surfactante y están conectados pero un alvéolo es mayor que el otro, el alvéolo mas pequeño tendrá mas tensión de superficie y se colapsara expulsando su aire hacia el mas grande. El surfactante permite que la tensión


cambie y esto no ocurra. Cuando los alvéolos se reducen en tamaño, las moléculas de agua abandonan la superficie y la proporción de surfactante y agua en la superficie incrementa. Esto decrece la tensión de superficie en proporción a la disminución de tamaño del alvéolo. La importancia del surfactante de los pulmones se manifiesta en los recién nacidos que nacen con una cantidad deficiente de surfactate. En estos caso los pulmones están rígidos y arreas alveolares (sobre todo alvéolos pequeños) están colapsadas. Estos bebes pasan parte de su gestación en incubadoras con respiración asistida hasta que su capacidad para segregar surfactante en sus alvéolos se desarrolla. 1.4.4.- Ventilación y Volúmenes Pulmonares La función de la respiración es mover el aire de los alvéolos a la atmósfera, por lo tanto es natural que nos preguntemos por la eficiencia de este proceso. Para ello los fisiólogos han diseñado unas medidas y han denominado algunos volúmenes. El volumen de aire que se mueve hacia dentro o fuera de los pulmones por minuto se llama Ventilación Pulmonar o Volumen Minuto. Es el producto del volumen de aire tomado en cada respiración multiplicado por el numero de respiraciones por minuto. Volumen Minuto = Volumen Respiratorio * Frecuencia Respiratoria Durante el reposo el volumen minuto es aproximadamente 6 litros por minuto (volumen respiratorio de 0.5 litros * 12 respiraciones por minuto), pero este volumen puede variar mucho dependiendo de las necesidades del cuerpo. Durante el reposo no se usa la capacidad total de los pulmones, y incluso durante una expiración forzada no se puede expulsar todo el aire contenido en los pulmones. Podemos dividir los diferentes volúmenes pulmonares en las distintas fases de la respiración.

1. Volumen respiratorio: cantidad de aire que se mueve dentro y fuera de los pulmones durante la respiración en reposo.


2. Volumen inspiratorio de reserva: es el volumen adicional de aire que se puede

inhalar al final de una inspiración normal.

3. Volumen espiratorio de reserva: es el volumen adicional de aire que se puede expulsar al final de una espiración normal.

4. Capacidad Vital: es el volumen mas grande de aire que se puede mover en una

respiración completa. Es la suma de los volúmenes anteriormente citados.

5. Volumen residual: es la cantidad de aire que queda en los pulmones después de una espiración máxima.

6. Capacidad residual funcional: es el volumen de aire en el sistema antes de una

inspiración normal. Es la suma de 2 y 5.

7. Capacidad pulmonar total: es el volumen de aire máximo que los pulmones pueden alojar. Es la suma de 4 y 5

La medida de estos volúmenes es relativamente sencilla y nos puede ayudar en el diagnostico de patologías que interfieren con la ventilación. Estos problemas respiratorios pueden dividirse en: Trastornos restrictivos: La capacidad de los pulmones de expandirse esta comprometida. Por ejemplo fibrosis pulmonar o cuando las pleuras se funden juntas. Estos trastornos restrictivos se manifiestan en una capacidad vital reducida.

Trastornos obstructivos: Los causan la constricción de los conductos de paso de aire. Inflamación de los bronquios (bronquitis), acumulación de mucus, bronquitis asmática. Como estos trastornos dificultan el paso del aire y crean resistencias la medida de los volúmenes no nos da toda la información pertinente. En estos casos se necesita medir el flujo (velocidad) con el que el aire entra o sale de los pulmones. Esto se realiza midiendo el volumen de aire en una respiración forzada durante el primer segundo FEV1. Además del aire que llega a los alvéolos e intercambia gases con la sangre existe un volumen de aire en cada inspiración que ocupa la traquea, bronquios y bronquiolos pero que no llega a los alvéolos. Este volumen se denomina -espacio anatómico muerto- pues no es fisiológicamente activo en el intercambio de gases. Cada vez que un volumen respiratorio de 500 ml es exhalado de los alvéolos solamente 350 ml llegan a la atmósfera, los restantes 150 se quedan en las vías respiratorias.


Por lo tanto solamente 70% del volumen respiratorio ventila los alvéolos. Por lo tanto seria mas lógico usar en vez de ventilación pulmonar (volumen respiratorio * frecuencia respiratoria), ventilación alveolar ([volumen respiratorio – espacio muerto] * frecuencia respiratoria) como un índice funcional de ventilación. A la misma ventilación pulmonar, la ventilación alveolar será mayor cuanto mas profundas sean las respiraciones (mayor volumen respiratorio). Contrariamente a lo que veíamos con la eficiencia del sistema cardio-vascular y el aumento de la frecuencia cardiaca, el aumento de la frecuencia respiratoria resulta en una ventilación alveolar menos eficiente.


1.5. EJERCICIO AERÓBICO Y DEPORTES DE RESISTENCIA El objetivo de este apartado es que el alumnado entienda como la fisiología del ejercicio ayuda a valorar y a realizar un seguimiento del rendimiento de un deportista. Este capitulo trata sobre el deportista de fondo del cual se conocen mejor los factores que determinan su rendimiento. El apartado se divide en el componente central (sistema cardiovascular), componente periférico (músculo) y la manera de medir cada uno de estos componentes; la medición del consumo de oxígeno máximo y la medición del umbral de lactato. Estos factores se discuten con la inclusión de la eficiencia mecánica en una integración de todos los factores que determinan el rendimiento en los deportes de fondo. Los fisiólogos del ejercicio somos mas conocidos entre los deportistas por los instrumentos que utilizamos que por lo que hacemos realmente con esas mediciones. Gracias al avance de las tecnologías hoy se pueden realizar mediciones de parámetros fisiológicos con rapidez y en el mismo lugar de entrenamiento. Instrumentos como el pulsómetro, el analizador de lactato, el tapiz rodante, o el analizador de oxígeno, son herramientas del fisiólogo que hoy en día muchos tienen acceso. Informando a atletas y entrenadores del significado de estas mediciones fisiológicas garantiza un buen uso y facilita el avance en el conocimiento del rendimiento deportivo y este capítulo trata de que se entienda el objetivo de las mediciones fisiológicas en deportistas. Se denominan deportes aeróbicos a aquellos en los que el esfuerzo es prolongado (mas de 2 minutos) y continuo, y cíclico, es decir se usa los mismos músculos en un rango de acción similar durante toda la prueba. Ejemplos de deportes que pueden ser aeróbicos si se realizan sobre largas distancias son; la carrera, el ciclismo, el remo, el patinaje de velocidad, la natación, etc. Se denominan deportes aeróbicos porque la mayoría de la energía que usada durante el movimiento se produce en la mitocondria utilizando oxígeno. Debido a esto se requiere que el oxígeno de la atmósfera que capturamos mediante la respiración pase a la sangre y llegue al músculo. Para este trabajo tenemos el sistema cardio-vascular. A diferencia de otros deportes de esfuerzo interválico y corto, en la maratón el sistema cardio-vascular tiene una gran influencia en el rendimiento. Para entender que adaptaciones necesitamos de nuestro cuerpo para estos deportes aeróbicos presento primero las adaptaciones que suceden en el sistema de transporte de este oxígeno (sistema cardio-vascular) y después en el sistema que utiliza el oxígeno (el músculo).


Figura 1.5.1. Porcentaje de producción de energía aeróbica en función de la intensidad de ejercicio 1.5.1.- Componte central: el sistema cardiovascular

La medición de la frecuencia cardiaca es la manera más sencilla de conocer las respuestas del sistema cardiovascular durante el entrenamiento o competición. El corazón es la bomba del sistema cardiovascular. En muchas ocasiones realizamos entrenamientos basados en la frecuencia cardiaca. Si controlamos todos los factores, existe una relación lineal entren carga de trabajo y frecuencia cardiaca. Es decir, a mayor velocidad de carrera más se eleva la frecuencia cardiaca. En los deportes de fondo el oxígeno tiene que ser conducido por el sistema cardiovascular para producir energía en el músculo. El numero de latidos durante la carrera moderada e intensa se corresponde a "grosso modo" con la cantidad de sangre que se bombea (salvo que el volumen de eyección varíe). En resumen, existe una relación directa entre la cantidad de sangre bombeada (numero de latidos * cantidad de sangre en cada latido) y la cantidad de oxígeno utilizada por los músculos para producir energía para el movimiento. La frecuencia cardiaca es un índice de la energía aeróbica (oxígeno) que los músculos están usando y por lo tanto la frecuencia cardiaca es una manera de controlar la carga de trabajo. Tiene una ventaja sobre el control de la intensidad de entrenamiento mediante la medición de la velocidad de desplazamiento solamente. La frecuencia cardiaca es


una medición de la carga interna es decir lo que tu organismo nota. Existen días en los que la misma velocidad de carrera parece mas dura. Si se desea saber si esto es falta de motivación u otros factores hay que medir la frecuencia cardiaca. Es posible que no hayamos recuperado los depósitos de glucógeno correctamente desde la última sesión de entrenamiento. Si nuestras fibras se encuentran vacías de glucógeno la tensión que desarrollan es menor. Esto envía una señal a nuestra corteza motora para reclutar mas fibras musculares para producir la misma tensión. Esto se refleja en un incremento en la frecuencia cardiaca. Esto es debido a que cuando nuestra corteza motora activa las fibras musculares para ejecutar el movimiento esta señal pasa por centros que controlan la frecuencia cardiaca activando el corazón también en proporción al numero de fibras reclutadas. El medir un índice de carga interna como la frecuencia cardiaca también nos ayuda a valorar una carga de entrenamiento si la situación contraria ocurre. Puede ser que en esa sesión de entrenamiento podamos ir mas deprisa a la misma frecuencia cardiaca porque estemos supercompensados por un día de descanso o de entreno ligero. Cuando entrenamos en función de la frecuencia cardiaca entrenaremos a un porcentaje de la frecuencia cardiaca máxima. La relación entre latidos como índice de cantidad de sangre oxigenada que llega al músculo y consumo de ese oxígeno para producir energía para el movimiento es lineal pero la correspondencia no es perfecta. Tabla 1.5.1. Porcentaje de la frecuencia cardiaca máxima y del VO2max

Porcentaje de la Frecuencia cardiaca máxima

Porcentaje del VO2 máximo

50% 28% 60% 40% 70% 58% 80% 70 90% 83% 100% 100%


Fig. 1.5.2. Relación entre el porcentaje de la frecuencia cardiaca máxima y de reserva y el % del VO2max Si queremos conocer la máxima frecuencia cardiaca existe una popular formula que dice que 220-Edad es tu máxima frecuencia cardiaca. Sin embargo, esta formula tiene un error de 10-20 latidos, lo cual puede influir mucho cuando en la intensidad del entrenamiento si lo basamos en % de la Frecuencia cardiaca. Existen otros métodos mejores de controlar la intensidad de entrenamiento basándose en la frecuencia cardiaca.

1.5.1.1. Entrenamiento basado en la frecuencia cardiaca Cuando diseñamos un entreno lo que pretendemos es conseguir correr a una intensidad basada en la máxima capacidad de nuestro cuerpo para producir energía aeróbica (VO2max). Como veis aunque la relación entre frecuencia cardiaca y VO2 es lineal, esta relación no es directa. Esto se puede solucionar si entrenamos a una frecuencia cardiaca en relación con la frecuencia cardiaca de reserva. Primero debemos saber la frecuencia cardiaca de reposo (después de 10 min. de reposo tomada al levantarse por la mañana) y la frecuencia cardiaca máxima durante la carrera (el valor mas alto que veáis en un entreno en pista, por ejemplo después de 3 series de 2000 muy intenso). Si mi frecuencia cardiaca en reposo es de 48 lat/min y mi máxima es de 180 lat/min la frecuencia cardiaca de reserva es 180-48 = 132 lat/min. Si quiero entrenar al 75% de la frecuencia cardiaca de reserva multiplico 132 * 0.75 = 99 lat/min y lo sumo a mi frecuencia cardiaca de reposo 99+48 = 147 lat/min.

40%

60%

80%

100%

40% 60% 80% 100%

Frecuencia Cardiaca (% maximo)

Co

nsu

mo

de

Oxi

gen

o

(% m

axim

o)

FCd normal

FCd deReserva


Esta será la intensidad donde estaré usando el 75% de mi capacidad para producir energía aeróbica. Todavía puedo ir mucho mas aprisa que esta velocidad de carrera si esprinto pero eso no es lo que va a suceder durante la maratón. En general correré a una velocidad de carrera entre el 65-85% de mi VO2max (depende del nivel de entrenamiento), o lo que es lo mismo entre el 65-85% de mi frecuencia cardiaca de reserva. Aunque entrenar basándose en la frecuencia cardiaca tiene las ventajas de ser simple existen algunos factores ajenos al ritmo de carrera que pueden influir la frecuencia cardiaca y que debemos conocer.

1.5.1.2. Factores ajenos a la carga de trabajo que influyen en la frecuencia cardiaca Tipo de Deporte. La frecuencia cardiaca máxima esta influida por la cantidad de masa muscular implicada en el movimiento (ver explicación de carga interna) y por la posición del cuerpo. Aunque estos dos factores son importantes para bi-y-tri-atletas, sin embargo en el maratón la posición y tipo de movimiento es siempre el mismo. Por lo tanto estos factores no van a influir en la deportes de una sola especialidad como la carrera. Condiciones Ambientales. Si un atleta corre en un día otoñal de 21ºC y vas a una velocidad de carrera, midiendo la frecuencia cardiaca y repites el mismo entreno en un día de verano 32º C veras que tu frecuencia cardiaca es al menos 10 latidos mayor. Esto es debido a que cada grado centígrado de elevación en la temperatura del cuerpo corresponde a un incremento de unos 8 latidos en frecuencia cardiaca. El mecanismo es que la sangre tiene que utilizarse para eliminar el calor de nuestro cuerpo y por lo tanto se diverge hacia la piel disminuyendo la cantidad de sangre que regresa al corazón. Esto hace que los receptores pulmonares de presión sientan esta bajada en la cantidad de sangre que retorna al corazón e inciten al corazón a subir sus pulsaciones para compensar. Una gran humedad en el ambiente, también eleva la temperatura corporal y produce el mismo efecto. En un experimento del fisiólogo Costill, se observó que correr en un ambiente con humedad del 50% producía una frecuencia cardiaca en medio fondistas de 165 y la misma velocidad de carrera (15 km / hora) cuando la humedad era 90% elevaba las pulsaciones a 175 lat/min. Estas diferencias en humedad del aire de 50% a 90% pueden ser la diferencia que existe entre entrenar por la mañana y por la tarde. Ritmos Circadianos. Si entrenas a diferentes horas del día puedes encontrar diferencias de 3-8 latidos en el reposo, cuando ruedas suave o en la recuperación. Sin embargo, parece ser que cuando corres intenso estas variaciones desaparecen. Sin embargo, si estas acostumbrado a entrenar por la mañana y cambias tu patrón a entrenamientos al mediodía o tarde no te extrañe si tu frecuencia cardiaca también cambia. Deriva de la Frecuencia Cardiaca. Un corredor comienza un entreno de 60 minutos de carrera continua, a una velocidad determinada y ve que va a 145 latidos después de los 10 primeros minutos. Si mira la frecuencia cardiaca cada 10 minutos observara un


aumento progresivo de la frecuencia cardiaca, y hacia el final del entreno la frecuencia cardiaca podría llegar a los 160 latidos por minuto. La razón para esta deriva cardiaca es que a medida que haces ejercicio sudas y vas perdiendo parte de tu volumen de plasma que circula por tus venas. Esto disminuirá la cantidad de sangre que retorna al corazón y por lo tanto subirá la frecuencia cardiaca para compensar y seguir mandando la misma cantidad de sangre (y por lo tanto oxígeno) al músculo. Si bebes durante el ejercicio esta deriva cardiaca disminuye mucho. Sin embargo, todavía permanece algo de la deriva cardiaca.

Esto es debido a que la frecuencia cardiaca esta regulada no solamente por la presión sanguínea sino también por la cantidad de unidades motoras reclutadas para el movimiento en proporción a la fuerza relativa que se demanda a ese músculo. En un entrenamiento prolongado, algunas de las fibras musculares se fatigan como consecuencia de que se les acaba el glucógeno (combustible de carbohidratos) muscular. Para conseguir mantener la misma velocidad de carrera se compensa reclutando mas fibras musculares. Esto produce un incremento en la frecuencia cardiaca (ver explicación de carga interna). Así si pasasteis en 150 pulsaciones por minuto en el kilómetro 5 es posible que llegues a meta con 175 pulsaciones a pesar de vayas bebiendo y el día no sea muy caluroso. Fatiga de Miocardio. Algunos tri-atletas y corredores de ultra-fondo me han comentado que observan que después de 3-4 de competición su frecuencia cardiaca disminuye (en vez de aumentar en virtud a lo que he contado sobre la deriva) sin que (por lo menos según sus sensaciones) bajen el ritmo de carrera. En Toledo tuvimos la oportunidad de medir algunos parámetros en el equipo militar nacional de 100 kilómetros de carrera durante una concentración. Observamos durante esta concentración que a pesar de que corrieron 72 kilómetro de carrera continua que duro mas de 5 horas no hubo evidencia de un descenso en la frecuencia cardiaca a pesar de que la velocidad de carrera si bajo. El ambiente en esta prueba era de unos 17ºC lo cual eliminaba el factor calor como compensación a la posible bajada por fatiga cardiaca. Otros investigadores del grupo de Lopez-Chicharro (Enfermería Universidad Complutense de Madrid) han medido algunos índices de fatiga cardiaca (troponina C) y no han observado un efecto incluso en maratonianos de la 3ª edad que completaron el maratón popular de Madrid.

1.5.1.3. Adaptaciones del corazón al entrenamiento El corazón es una maravilla de la ingeniería biológica. Esta diseñado con mas de 2.000 capilares por cm3, para proveer O2 a sus fibras que están llenas de mitocondria (30% del volumen total) para producir energía aeróbica. El corazón puede utilizar como combustible, grasa, glucosa o el indeseable lactato. ¿Que sucede con el corazón a medida que nos entrenamos?. Al contrario que en los músculos de nuestras piernas que cambian en "calidad" el corazón ya tiene una calidad aeróbica excelente antes de comenzar a entrenar. ¿Cómo se puede mejorar un músculo que ya esta diseñado para realizar trabajo constante?. La respuesta es simple; aumentando su el tamaño, en otras palabras teniendo más de una cosa buena.


La cantidad de sangre que nos llega al músculo, es un producto de la frecuencia cardiaca y el volumen de eyección (volumen sistólico) que es la cantidad de sangre que se expele del corazón en cada latido. Es este ultimo el que crece con el entrenamiento. Así después de 3 meses de entreno la frecuencia cardiaca de reposo puede caer de 70 a 55 latidos por minuto. Sin embargo, el volumen sistólico ha crecido de 70 a 90 ml de sangre en cada latido. Comparando nuestro corazón con el motor de un coche, con el entrenamiento aeróbico "nos hemos comprado un motor de mas centímetros cúbicos que puede alcanzar la misma velocidad a menores revoluciones". Otro cambio que ayuda a conseguir un mayor volumen sistólico es que el entrenamiento incrementa el volumen de plasma sanguíneo. Esto incrementa el llenado del corazón y por lo tanto el volumen sistólico. Esta adaptación sucede durante los primeros días del entrenamiento debido a una respuesta en las hormonas renales. Esta rápida adaptación al entreno de fondo también se pierde rápidamente.

1.5.1.4. Envejecimiento y frecuencia cardiaca

¿Porque los récords de maratón no los tienen corredores de 55 años?. Es porque

una de las inevitables consecuencias del envejecimiento es un decline en la máxima capacidad del sistema cardio-vascular para bombear sangre. Por lo tanto a medida que envejecemos perdemos capacidad para llevar oxígeno a los músculos y para producir energía aeróbica, así como para limpiar los productos de desecho de la contracción muscular. Cuando envejecemos la conducción del impulso cardiaco en las fibras de His (que son el "cableado" principal del corazón), se ralentiza. El otro sistema de control del ritmo cardiaco (la excitación del corazón por medio de hormonas que se enlazan a los receptores beta-1) también se deteriora con la edad.


Si se sigue entrenando intenso se puede mantener la cantidad de masa muscular en los músculos y el estimulo para mantener un gran volumen sanguíneo. Esto hace que el volumen sistólico se pueda conservar en valores muy semejantes a cuando se es joven. Los vasos sanguíneos perderán elasticidad lo cual puede reducir el flujo de sangre que llega al músculo, pero esto se compensa con una mayor extracción de sangre por el músculo. Por lo tanto la única perdida contra la cual no podemos luchar con un entrenamiento intenso parece ser la reducción en la frecuencia cardiaca.

1.5.2.- Componente periférico; el músculo El músculo es un elemento muy adaptable (plástico) de nuestro cuerpo. El entrenamiento de maratón hace que nuestro músculo se adapte a repetidas contracciones y se haga resistente a la fatiga. Existen distintos tipos de fibras en los músculos de los humanos clasificadas en función a su velocidad de contracción y a sus características metabólicas: 1. Fibras tipo I (lentas oxidativas); son de

contracción lenta y muy resistentes a la fatiga, derivan su energía usando oxígeno en la mitocondria.

2. Fibras tipo IIa (rápidas glicolíticas oxidativas) son de contracción rápida, mas fatigables, y derivan su energía del oxígeno y también del sistema anaeróbico glicolitíco (glicógeno muscular).

3. Fibras tipo IIb (rápidas glicolíticas) son de

contracción rápida, muy fatigables, y derivan su energía de los procesos anaeróbicos que consumen glucógeno y crean lactato.

Aunque el porcentaje de fibras de cada clase que tenemos en los músculos de los músculos esta determinado genéticamente, el entrenamiento de fondo hace que las fibras de tipo IIb se conviertan a IIa. Parece ser que el salto de convertir fibras IIa a tipo I no se da en el adulto desarrollado. Si tuviéramos que diseñar un tipo de fibra muscular para que rindiese lo máximo durante el maratón, un deporte donde la energía proviene del sistema aeróbico crearíamos una fibra con la siguiente estructura y características metabólicas: • Fibra pequeña en diámetro para que la distancia entre el capilar que trae el oxígeno

y la mitocondria que lo usa sea mínima. • Fibra rodeada de una red de capilares muy desarrollada.


• Fibra con alto contenido de mitocondria • Fibra con una potencia máxima de contracción no muy grande (el movimiento del

maratón no lo requiere). • Fibra que no acumule mucho lactato. Enzimas glicolíticas poco desarrolladas y

mucho desarrollo de las enzimas oxidativas. Así las fibras tipo I, que son las que principalmente componen los músculos de los deportistas de fondo poseen:

• Fatigabilidad baja (son muy resistentes) • Gran Capacidad para Consumir Oxígeno • Poca Capacidad para Trabajo sin Oxígeno • Poca Producción de Lactato • Poca Potencia.

1.5.2.1. Entrenamiento interválico y tipo de fibra muscular En los deportes de fondo al deportista le conviene además de tener una mayoría de fibras tipo I en su músculo, tener algo de fibras del tipo IIa pues las intensidades de las pruebas de resistencia como el maratón son hoy en día moderadas a altas. Las adaptaciones musculares que se producen a partir de los 2 años de entrenamiento de fondo no son debidas son debidas a adaptaciones en las fibras de tipo I pues estas ya alcanzaron su máximo nivel de desarrollo. Estas adaptaciones son fruto de entrenar mas intenso y de adaptaciones en las fibras de tipo IIa. Es difícil reclutar las fibras encargadas de producir contracción intensa si no se entrena intenso (existen medios como entrenar después de un vaciado de glucógeno). Muchas veces para conseguir la intensidad que deseamos debemos recurrir al entrenamiento interválico. El entreno interválico es una manera de dividir el esfuerzo en pequeñas porciones para poder realizarlo. Existen entrenadores que no aconsejan el sistema de entrenamiento interválico para preparar el maratón. Muchos entrenadores desaconsejan a deportistas de fondo los entrenamientos de velocidad en la pista, cuestas, o circuitos de pesas (a no ser para prevenir lesiones). Aun respetando esta opinión me gustaría hacer una reflexión. Es cierto que el entreno interválico con series de muy alta intensidad (> 100% VO2max) tiene poca utilidad en el fondista experto. Aunque con este tipo de entrenamientos de velocidad se puedan aumentar el VO2max en fondistas principiantes, el fondista experto necesita entrenar los componentes musculares para mejorar (no solo el central cardio-vascular). Necesitan la acidez que produce las series mas largas pero menos intensas para mejorar el factor músculo. Entrenamientos de esfuerzo continuado a intensidades 65-75% del VO2max durante 45-120 min. y entrenamientos de umbral anaeróbico de 80-90% VO2max durante 15-30 min. son bajo mi punto de vista los mas útiles para preparar la maratón.


Según informa el renombrado fisiólogo del ejercicio sueco Bengt Saltin los atletas de fondo keniatas corren 2 veces al día. Por la mañana corren a través de montañas y pueblos hasta un volumen de 8 - 15 km. a una intensidad moderada (70-80% del VO2max). Por la tarde, corren entre 4 - 8 km. al 90% del VO2max. En esta sesión pueden realizar series de manera que 20% del tiempo de trabajo sea recuperación. Es decir, que aunque utilizan algo el sistema interválico cuando realizan la sesión más intensa de la tarde, no abusan de él. A medida que van mejorando y la carga de entreno es más fácil, incrementan la distancia pero raramente la intensidad del entreno. En general se podría decir que el entrenamiento interválico produce beneficios rápidamente pero existe un estancamiento en las marcas si se abusa de el para preparar la maratón. Esfuerzos continuados de alta intensidad son más aconsejables. Basándose en las respuestas fisiológicas recogidas durante años de observación en deportistas de fondo, se puede modelar los aspectos que mas influyen en el rendimiento del ejercicio prolongado. Existen 3 factores que determinan el rendimiento en maratón. Estos 3 factores se desarrollan temporalmente según el organismo se prepara para una maratón. Estos factores son el consumo de oxigeno máximo, el umbral de lactato, y la eficiencia de carrera. 1.5.3.- Consumo de oxígeno máximo (VO2 max) Al igual que en el vestuario de un equipo de balonmano se oyen comentarios sobre la potencia de lanzamiento, los atletas de fondo entre ellos, se auto-valoran en función a su VO2max. El VO2max esta determinado por la capacidad del sistema cardiovascular para llevar oxígeno al músculo. Por lo tanto la medida de VO2max no es solamente interesante para el rendimiento del deportista sino también para detectar posibles anomalías en el sistema cardiovascular en la población en general. En este test simplemente, se incrementa la velocidad e inclinación en el tapiz rodante haciendo que cada vez sea el esfuerzo más intenso. Se mide el consumo de oxígeno de los músculos de la carrera. Se determina el VO2max cuando a pesar de haber un incremento en la velocidad o inclinación de carrera nuestro cuerpo no incrementa el consumo de oxígeno (hemos llegado a nuestro tope). En carrera es mejor expresar el consumo de oxígeno por kilogramo de peso pues en este deporte la energía empleada para correr varia con el peso del corredor. Un hombre sedentario entre 30-40 tiene unos valores entre 40-45 ml O2/kg peso/min, pero pueden subir a 55 ml O2/kg peso/min si entrena fondo durante 6 meses. Un campeón olímpico de 10 km puede llegar a tener 80 ml O2/kg peso/min. Sin embargo esto no es nada si nos comparamos con otros perros, caballos y ratones que pueden tener hasta 160 ml O2/kg peso/min.


1.5.4.- Umbral de lactato Como decíamos el VO2max es el limite de la cantidad de trabajo que puede conseguirse del músculo de manera aeróbica. El umbral de lactato determina que porcentaje de esa capacidad total (de esos "caballos de potencia") que se puede usar sin que nos fatiguemos. Lo más importante para hacer una buena marca en el maratón es intentar ir al ritmo mas alto que podamos sin que se produzca una fatiga muscular que nos obligue a bajar el ritmo. Este ritmo viene determinado por la cantidad de lactato que se acumula en el músculo. El lactato es el producto de un catabolismo rápido del glucógeno muscular (azúcar muscular) y sucede cuando intentamos ir muy intenso y excedemos el ritmo de producción de energía de la mitocondria. Esta acumulación de lactato interfiere con el mecanismo de la contracción muscular y hace que reduzcamos el ritmo de carrera. En la maratón la intensidad de carrera es aproximadamente la intensidad en la cual comenzamos a acumular lactato. Por esto los fondistas bien entrenados casi no acumulan lactato durante la carrera y lo mantienen bajo en 4 milimoles a pesar de estar corriendo la maratón a un ritmo de 3:10 min/km. Esto es debido a que por un lado han desarrollado tanto su mitocondria que esta es capaz de trabajar a grandes velocidades y el lactato no se llega a producir y por otro lado los mecanismos de limpieza y uso del lactato producido están muy desarrollados. En un experimento clásico de la fisiología del deporte el norteamericano Farrel y sus colaboradores (1979) correlacionaron la velocidad en una carrera de 15 km en fondistas con distintos valores fisiológicos medidos en ellos. Observaron que la variable que más se correlacionaba con el tiempo en 15 Km. era la velocidad de carrera al umbral de lactato, seguido del VO2max, el porcentaje de fibras tipo I, y por ultimo la economía de carrera.


TEMPORADA CICLISTA

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

Descanso Pre-Competicion Competicion

km /

sem

ana

En deportistas de fondo que han entrenado durante años el VO2max no es un factor discriminante de su rendimiento. Datos del equipo Banesto del fisiólogo Alejandro Lucia (1998) ilustran esta idea. Los datos presentados en los gráficos siguientes pertenecen a tres partes de la temporada ciclista muy diferentes en cuanto a la cantidad y calidad del entrenamiento y en cuanto al rendimiento deportivo. Son datos de la pretemporada cuando descansan y realizan unos 300 kilómetros por semana, de la pre-competición con unos 700 km/semana y de la época de competición con unos 800 km/semana muy intensos. Como se puede observar el consumo de oxígeno máximo en tres momentos distintos de la temporada ciclista es similar y por lo tanto no discrimina

el rendimiento deportivo tan distinto que existe en cada una de esas fases de la temporada ciclista. Es el umbral de lactato el que si que cambia con las fases de la temporada y el que deberemos de intentar medir si queremos controlar el rendimiento en fondistas bien entrenados.


1.5.5.- Eficiencia mecánica "Tener un alto VO2max te da entrada en el grupo de cabeza, pero no te garantiza que llegaras el primero. Si no tienes suficiente capacidad para estar en el grupo de cabeza nunca llegaras a ganar ". El VO2max es la capacidad de tu motor o las revoluciones que puede llegar a alcanzar. El Umbral de lactato nos dice cuanto de esa capacidad de tu coche puedes usar en un viaje largo sin que el motor se "gripe". Multiplicando ambos entre si nos da la capacidad de resistencia de tu motor (VO2max * Umbral de Lactato = Velocidad de Maratón). Por ejemplo, mi VO2max es 62 ml O2/kg peso/min y mi umbral de lactato es 74%. Mi velocidad de carrera para el maratón será la que produce 62 * 0.74 = 46 O2/kg peso/min. Dependiendo de mi eficiencia muscular y mi técnica de carrera la velocidad que corresponde a ese consumo de oxígeno puede ser mayor o menor. ¿Que tiene que ver la eficiencia con mi marca en maratón?. Imaginar que gracias al entrenamiento hemos puesto a punto nuestro motor para conseguir ir en la "línea roja"


de las máximas revoluciones durante horas. Coger ese motor y ponerle el chasis de un camión y tendrás una velocidad pésima. Poner ese mismo motor en un Ferrari aerodinámico y la velocidad será mucho mayor. No solamente hay que tener un buen "motor" (es decir un alto VO2 al Umbral de Lactato) sino hay que poder transmitir esa energía a las ruedas (en nuestro caso los músculos). La eficiencia de la contracción muscular (la transmisión muscular) esta influenciada por la cantidad de fibras tipo I que tenemos en los músculos de los músculos. Las fibras lentas (tipo I) consumen menos energía a la misma velocidad de carrera. Esto es importante para el fondista y por esto una de las adaptaciones al entreno es incrementar este tipo de fibras. La otra eficiencia tiene que ver con la economía de el movimiento. Existe una longitud de zancada que es la más económica. A medida que nos fatigamos durante la maratón perdemos fase de vuelo y el movimiento se hace mas pequeña contribuyendo a un gasto de energía extra. 1.5.6.- Integración de los factores que influyen en el rendimiento en deportes de fondo Pongamos pues estos factores en relación con las adaptaciones que experimentamos según nos preparamos para una maratón. Carlos una persona sedentaria en los 30 años se apuesta con sus amigos que completara MAPOMA por debajo de las 3 horas. Aunque era un adolescente activo no ha practicado deporte desde los 17 años y esta un poco gordo para su altura. Dispone de un año meses para prepararse para la maratón y es bastante cabezón y constante. Veamos las adaptaciones que se sucederán en Carlos y que momentos son los mejores para influir en su entrenamiento.

1.5.6.1. 1ª Adaptación; VO2max. !El VO2max en personas sedentarias se incrementa en tan solo 1 semana de entreno!. Esto es debido más que a cambios estructurales (incrementos en mitocondria, capilares, enzimas, etc....) a que se incrementa el volumen plasmático y por consiguiente la distribución de oxígeno a los músculo. A la vez, nuestros músculos comienzan a "recordar" como realizar los movimientos y el patrón de reclutamiento (es decir la conexión nervio-músculo) mejora. Durante las siguientes semanas hasta 4 meses se re-modela el corazón consiguiendo adaptarse a un mayor retorno venoso y el bombeado de sangre se hace mas efectivo debido a una bajada en las resistencias al flujo (los esfínteres pre-capilares de los músculos de la carrera permiten el paso de mas sangre). Gracias a estas adaptaciones, se puede llegar a incrementar el VO2max hasta un 20% en los 4-6 primeros meses. Esto sucede con un buen plan de entrenamiento. Se debe incrementar progresivamente la intensidad del entrenamiento a medida que Carlos se va poniendo en forma y se consiguen las adaptaciones. A partir del 6 mes de entreno es


difícil mejorar el VO2max. Incluso cuando se incrementa la intensidad del entrenamiento realizando entrenamientos intervalados por encima del umbral de lactato, solo se experimentara un incremento de un 5% adicional en los 4 meses siguientes. El VO2max no se incrementa más después de un año de entrenamiento serio aunque se entrene otros 5 años. Si acaso, bajará debido a los efectos de la edad. Como Carlos tiene 12 meses para entrenar conseguirá la mayoría de la mejora en VO2max si entrena siguiendo los principios de entrenamiento durante los primeros 6 meses.

1.5.6.2. 2ª Adaptación; Umbral de Lactato A la vez que el VO2max crece en Carlos debido a adaptaciones cardiovasculares otros cambios están ocurriendo al nivel de sus músculos. La cantidad de mitocondria en sus músculos prolifera. Cuando Carlos comenzaba a entrenar las mitocondrias de sus fibras lentas de los músculos solamente ocupaban un 5% del volumen total. Después de 1 año de entreno la mitocondria puede llegar a ocupar un 30% del volumen total. Como consecuencia, las enzimas encargadas de metabolizar grasa y carbohidratos de manera aeróbica se desarrollan y se construye una red más densa de capilares alrededor de la fibra muscular. Este desarrollo de la mitocondria hace que cuando el azúcar muscular (glucógeno) se metabolize para producir energía para el movimiento y se degrade hasta piruvato, existan mas posibilidades de que el piruvato entre en la mitocondria y se oxide a que se convierta en ácido láctico. Es decir una mitocondria muy desarrollada consigue competir por el piruvato con la enzima que lo convierte a lactato. Consecuentemente la producción de ácido láctico para una determinada velocidad de carrera disminuye, o dicho de otro modo el umbral de lactato crece. Así después de 6 meses de entrenamiento además del 20% de incremento en el VO2max, el umbral de lactato a crecido de un 60% a un 70% lo que supone un incremento de un 17% en sentido absoluto pero tener en cuenta que ahora tiene el umbral de lactato a un 70% del nuevo VO2max que ha crecido también. Lo más importante es que mientras el desarrollo del VO2max alcanza un estado estable (se estanca) muy rápidamente. La evolución del umbral de lactato es más lenta (años). Por supuesto la evolución del umbral de lactato también para (sino corredores que hayan entrenado durante 15 años tendrían un umbral del 100%). El entrenamiento del umbral de lactato es mas especifico que el entrenamiento del VO2max. Un biatleta pueden tener el umbral de lactato muy alto en la carrera (porque previamente era maratoniano) pero bajo en la bicicleta pues no dedica tanto tiempo a este deporte. Su consumo de oxigeno puede ser alto en ambas disciplinas pues su sistema cardi-vascular es el mismo, pero sus músculos están acostumbrados y adaptados al rango y modo de producir fuerza durante la carrera no durante el ciclismo.


1.5.6.3. 3ª Adaptación; Eficiencia "Eficiencia significa conseguir mas cosas por el mismo precio". La eficiencia durante el ejercicio se define como la división entre el trabajo producido (velocidad de carrera) y el costo energético. ¿Pero puede la eficiencia de Carlos mejorar con el entrenamiento?. Si, en deportes muy técnicos como la natación, o en los que empleamos instrumentos como el remo, la eficiencia es diferente entre los novatos y expertos en el deporte. Con un año de practica se mejora mucho la técnica en estos deportes. Sin embargo, en deportes donde la técnica es menos compleja como en el ciclismo o en la carrera la eficiencia mejora con muchos años de entrenamiento. En 1992, Coyle y sus colaboradores compararon 2 grupos de ciclistas unos buenos de categoría regional y otros de elite de categoría nacional. Aunque ambos grupos tenían el mismo VO2max y umbral de lactato los ciclistas de elite eran más eficientes pues aplicaban fuerza en el pedal en el momento optimo para producir un mayor par de fuerzas. Esto lo habían aprendido a través de años de integrar señales propioceptivas y estudiar su técnica. En la carrera el mismo caso se da. Steve Scott, mejoro su eficiencia de carrera al final de su carrera deportiva. Carlos en un año de entreno no se beneficiara de mejoras en la eficiencia pues esta se desarrolla en maratón a lo largo de una carrera deportiva. En resumen podemos resumir que las variables que determinan el rendimiento en los deportes de fondo se desarrollan durante el tiempo como en el gráfico adjunto. Por supuesto en nuestro caso con Carlos que comienza desde un estado bajo de forma los 3 elementos mejoraran al principio (incluso la eficiencia pues recordara como correr). IMPORTANTE: Un entrenamiento racional es aquel que incide en las variables que se pueden desarrollar mientras mantiene el estimulo para que las mejoras conseguidas no se pierdan.


1.6. EVALUACION DE LA POTENCIA Y CAPACIDAD AERÓBICA

El texto de este apartado ha sido elaborado por el Dr. Jose A. Lopez Calbét para una conferencia en la facultad de Ciencias del Deporte de Toledo en el año 2000. En este apartado el Dr. J.A. Lopez Calbét delimita las diferencias entre potencia y capacidad aeróbica asi como el concepto capacidad de resistencia. Se hace referencia a los test mas adecuados para medir cada una de estas capacidades tanto en test de laboratorio como en sus posibles usos en el campo

1.6.1. Factores determinantes de la resistencia

El Colegio Americano de Medicina del Deporte (ACSM 1991) define la resistencia cardiorespiratoria como la capacidad para realizar ejercicio dinámico, con la activación de grupos musculares de gran tamaño, a intensidad moderada o alta, por espacios de tiempo prolongado. El rendimiento en este tipo de ejercicio depende del estado funcional de los sistemas respiratorio, cardiovascular y muscular.

En múltiples ocasiones se emplea el término "resistencia aeróbica" o simplemente resistencia, para referirse a la resistencia cardiorespiratoria. La resistencia se ha definido como el máximo tiempo que una persona puede mantener una determinada fuerza isométrica, o el tiempo máximo durante el cual se puede mantener cierto nivel de

EVOLUCION FACTORES DETERMINAN RENDIMIENTO

0%

5%

10%

15%

20%

25%

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

Tiempo (años)

% i

ncr

emen

to

VO2 max

Umbral de Lactato

Eficiencia de Carrera


potencia en actividades musculares concéntricas y/o excéntricas (McArdle et al. 1991). En el ámbito del Entrenamiento, se utilizan con mayor profusión los términos "capacidad aeróbica" o "resistencia aeróbica" para referirse a la resistencia cardiorespiratoria. La capacidad aeróbica o resistencia aeróbica viene definida por el tiempo durante el cual puede ser mantenido un esfuerzo de una determinada intensidad, cuando la energía necesaria es suministrada, de forma prácticamente exclusiva, por procesos metabólicos aeróbicos. No obstante, el ejercicio ha de requerir la participación de buena parte de la masa muscular corporal. Si la masa muscular activa es pequeña, se estará midiendo la resistencia del grupo muscular activo, pero no la capacidad de resistencia o resistencia aeróbica.

La capacidad aeróbica será tanto mayor cuanto más elevada sea la cantidad de energía que pueda suministrar el metabolismo aeróbico. La capacidad de suministro de energía, por parte del metabolismo aeróbico al aparato contráctil, es el principal factor determinante del trabajo mecánico que podrá efectuar el deportista en condiciones aeróbicas. Los sujetos con más resistencia aeróbica son capaces de efectuar más trabajo mecánico, a expensas del metabolismo aeróbico, por lo que sus marcas son mejores.

A la cantidad máxima de energía que puede suministrar el metabolismo aeróbico, por unidad de tiempo, se la denomina potencia aeróbica máxima. Los deportistas con gran potencia aeróbica máxima, son capaces de obtener una gran cantidad de energía y en poco tiempo, a través de la oxidación de sustratos energéticos. La potencia aeróbica máxima se mide determinando el VO2max, puesto que existe una relación lineal entre el VO2 y la cantidad de energía suministrada al aparato contráctil por el metabolismo aeróbico. El VO2max depende de la capacidad máxima de suministro de oxígeno a la musculatura y de la capacidad máxima de utilización de O2. Claro está, el VO2max nunca puede ser superior a la máxima capacidad de suministro de oxígeno. Numerosos estudios han demostrado que existe una relación lineal entre el tiempo de resistencia y el VO2max en esfuerzos de intensidades moderadas y altas (Robinson y col. 1937; para revisión ver Coyle 1995; López Calbet 1997, 1998).

Así pues, la resistencia aeróbica depende de la capacidad de suministro de oxígeno a los tejidos y de la capacidad de utilización de O2. A su vez, la capacidad de utilización de O2 depende de la cantidad de O2 que difunde efectivamente al interior de la matriz mitocondrial de las fibras musculares y del potencial oxidativo de la maquinaria enzimática mitocondrial.

Cuando un sujeto realiza un esfuerzo de intensidad progresivamente creciente hasta el agotamiento se observa que, a partir de cierta intensidad de esfuerzo, la energía suministrada por el metabolismo aeróbico es insuficiente para satisfacer completamente la demanda energética. Para poder mantener intensidades de esfuerzo superiores es necesaria la activación del metabolismo anaeróbico que actúa complementando al metabolismo aeróbico. Como consecuencia se produce una acidosis metabólica, al tiempo que aumenta la concentración de lactato en el interior del músculo y en la sangre. A la intensidad de esfuerzo, a partir de la cual se inicia la acidosis metabólica se la denomina umbral anaeróbico (Wasserman 1987). Cuanto más elevada es la intensidad del esfuerzo, en relación al umbral anaeróbico, antes se produce la caída del


pH y la aparición de la fatiga. Múltiples experimentos han demostrado que cuanto mayor es la intensidad relativa de esfuerzo a la cual se produce el umbral anaeróbico, mayor es la capacidad de resistencia.

La cantidad máxima de energía que puede aportar el sistema aeróbico (y, por lo tanto, el tiempo máximo durante el cual se podrá mantener un esfuerzo) depende la intensidad relativa del esfuerzo y de la disponibilidad de sustratos energéticos. La intensidad relativa del esfuerzo, es el principal factor determinante del tipo de sustrato energético que va a ser oxidado durante el esfuerzo (Brooks 1997; Brooks y Mercier 1994). En reposo, el músculo esquelético obtiene un 85 % de la energía que consume a partir de la oxidación de ácidos grasos y el 15 % restante, a partir de la oxidación de glucosa, cuerpos cetónicos y aminoácidos. A medida que las contracciones musculares provocan un aumento de las necesidades energéticas del músculo, la contribución relativa de la oxidación de grasas al gasto energético total va disminuyendo, mientras que aumenta la proporción de energía aportada por la oxidación de glucosa. A intensidades elevadas casi la totalidad de la energía proviene de la oxidación de glucosa. Este desplazamiento del metabolismo aeróbico hacia una mayor utilización de glucosa, a medida que aumenta la intensidad del esfuerzo obedece a dos razones fundamentales. En primer lugar, la oxidación de grasas requiere más oxígeno por mol de ATP producido y en segundo lugar, la cantidad de energía obtenida por litro de oxígeno consumido en el proceso oxidativo, es mayor cuando se oxida glucosa. Los ejercicios de intensidad elevada se caracterizan por requerir un aporte elevado y continuo de energía, y por consumir cantidades igualmente altas de O2.

Puesto que el aporte máximo de O2 está limitado, parece coherente que la musculatura utilice un sustrato energético que le permita obtener más energía con menos oxígeno, cuando la intensidad del esfuerzo es elevada. No obstante, en reposo las necesidades musculares de O2 son bajas, por lo que el músculo utiliza preferentemente grasas, reservado los hidratos de carbono para situaciones de mayor demanda metabólica. Además, al oxidar grasa se obtiene más del doble de la energía que proporcionaría la oxidación de una masa equivalente de glucosa (a partir de 1 g de grasa se obtienen 9 Kcal, mientras que 1 g de glucosa sólo proporciona 4 Kcal). Pero la cantidad de ATP producida por unidad de tiempo cuando se oxida grasa es menor que cuando se oxida glucosa. O sea, la potencia máxima que puede desarrollar el músculo esquelético, cuando la energía consumida procede exclusivamente de la oxidación de grasas, es mucho menor que la potencia alcanzable oxidando únicamente glucosa. Sin embargo, la cantidad de glucosa disponible en el músculo es limitada, se agota en 90-120 minutos cuando la intensidad del metabolismo aeróbico muscular es tal, que la glucosa constituye casi el único sustrato energético oxidado por el músculo. Así pues, parece razonable que la musculatura tienda a ahorrar glucosa en reposo y a intensidades de esfuerzo bajas, desplazándose el metabolismo hacia la oxidación de carbohidratos cuando la intensidad del esfuerzo es más elevada.

Se ha demostrado repetidamente, que una disminución de la cantidad de glucógeno muscular, afecta negativamente a la capacidad de resistencia. Y viceversa, cuando el contenido muscular de glucógeno es elevado, aumenta el tiempo de resistencia, o mejora la marca en esfuerzos que producen el agotamiento en tiempos cercanos a las dos horas (Bergstrom y col. 1967; Saltin y Hermansen 1967; Saltin y Gollnick 1983).


Por lo tanto, la disponibilidad de sustratos energéticos afecta a la capacidad de resistencia.

Pero existen otros factores que influyen en el tiempo de resistencia. Así, para un determinado VO2max, tendrán mayor tiempo de resistencia aquellos deportistas que sean capaces de convertir más eficazmente el ATP proporcionado por el metabolismo en trabajo mecánico. La relación existe entre el trabajo producido y la energía gastada por la contracción muscular se denomina eficiencia mecánica. Cuanto mayor es la eficiencia mecánica, mayor es la capacidad de resistencia, puesto que con menos gasto (menos consumo de O2, menor dispendio de sustratos energéticos) se puede efectuar mayor cantidad de trabajo.

La capacidad de resistencia también depende del grado de aclimatación al ambiente en el cual se realizará el esfuerzo, especialmente de la tolerancia al estrés térmico. En el caso de esfuerzos efectuados en la altitud, la capacidad de resistencia depende también del grado de adaptación a la hypoxia. Durante el ejercicio físico en ambientes cálidos se produce un aumento progresivo de la temperatura corporal, que se ha relacionado con la aparición de fatiga (Rowell 1974). El organismo trata de evitar la acumulación de calor mediante mecanismos homeostáticos termorreguladores. El principal mecanismo termolítico de que dispone el ser humano es la sudoración. Los sujetos entrenados en resistencia y aclimatados al calor sudan más y acumulan menos calor en el organismo (su temperatura corporal se eleva menos) en respuesta al ejercicio en el calor. No obstante, la respuesta termolítica comporta un descenso de la capacidad de suministro de oxígeno a la musculatura activa, puesto que parte del gasto cardíaco es desviado hacia la superficie cutánea (Rowell 1974) y la deshidratación provoca un descenso de la volemia efectiva (cantidad total de sangre). Como consecuencia disminuyen la presión arterial media y el gasto cardíaco, este último debido a un descenso del volumen sistólico (Gonzalez-Alonso y col. 1998; 1999a; 1999b). El descenso del gasto cardíaco y de la presión arterial hacen que el flujo sanguíneo muscular se reduzca y, en consecuencia, cae el suministro de O2 a la musculatura. En estas condiciones se estimula el metabolismo anaeróbico (glucólisis), se consume más glucógeno y aumenta la concentración muscular y sanguínea de lactato y (González-Alonso y col. 1999a).

Además, el aumento de la temperatura central ejerce efectos desacoplantes sobre la fosforilación oxidativa, por lo que disminuye la eficiencia energética del metabolismo aeróbico (Brooks y col. 1971). Es decir, para suministrar la misma cantidad de ATP a la musculatura, en condiciones de hipertermia se requiere una mayor cantidad de oxígeno, que cuando la temperatura corporal es normal.

Finalmente, la capacidad de resistencia depende de factores psicológicos. Así, cuanto mayor es el grado de motivación mayor es la capacidad de resistencia. Algunos autores han estimado que la motivación puede llegar a explicar diferencias en los valores de VO2max, medidos en laboratorio de hasta un 10 % ( Åstrand y Rodahl 1986).

En resumen, los términos capacidad aeróbica, capacidad de resistencia, potencia aeróbica máxima y VO2max se han empleado para referirse a la resistencia cardiorespiratoria, tal y como ha sido definida por el ACSM. No obstante, dichos términos no deberían ser confundidos. Así, la capacidad aeróbica viene determinada por la cantidad total de energía que puede suministrar el sistema aeróbico y varía en función


de la intensidad del ejercicio. La capacidad de resistencia indica el tiempo durante el cual se puede mantener un esfuerzo de una intensidad determinada. La potencia aeróbica máxima es la cantidad máxima de energía que puede suministrar el metabolismo aeróbico por unidad de tiempo. El VO2max es la variable que se utiliza para estimar cuál es la cantidad máxima de energía que puede suministrar el metabolismo aeróbico por unidad de tiempo.

Un deportista puede tener una gran potencia aeróbica, pero poca capacidad de resistencia. Por ejemplo, si determinamos la potencia aeróbica máxima de un corredor de maratón un día antes de la carrera y el día después de la competición, obtendremos valores similares. Es decir la potencia aeróbica máxima del corredor de maratón no ha cambiado como consecuencia de la carrera. Si el mismo corredor efectúa una segunda maratón, 24 horas después de la segunda determinación de potencia aeróbica máxima (es decir, 48 horas después de la primera maratón), el tiempo invertido en cubrir la segunda maratón será mucho mayor. Por lo tanto, la capacidad de resistencia (en este caso el tiempo invertido en correr la maratón) será menor en la segunda ocasión. Entre las razones que pueden explicar el fenómeno anterior destaca la depleción de los depósitos musculares de glucógeno durante la primera maratón. Diversos estudios han demostrado que los corredores de maratón necesitan de 7 a 21 días para restablecer completamente los niveles musculares de glucógeno tras las competiciones de maratón (Sherman y col. 1983; Bloom 1987; Costill y col. 1990).

Un estudio exhaustivo de la capacidad de resistencia de un deportista conlleva la evaluación de cada uno de los aspectos que están relacionados con la condición física aeróbica y que hemos ido analizando en los párrafos precedentes. Puesto que el estudio rutinario de todos estos factores sería muy difícil de realizar por razones prácticas y económicas, el control de la resistencia cardiorespiratoria se suele reducir, generalmente, a la medición del VO2max y a la determinación del "umbral anaeróbico". No obstante, en el caso de deportistas que practican disciplinas claramente dependientes de la capacidad de resistencia, como por ejemplo los corredores de fondo, los ciclistas o los nadadores de larga distancia, el mejor procedimiento para conocer cuál es su capacidad de resistencia es determinar el tiempo de resistencia en la prueba que practican habitualmente. Pero no siempre es posible efectuar un test de capacidad de resistencia.

Por ejemplo, el mejor test de capacidad de resistencia para un maratoniano consiste en determinar su marca en Maratón. Es evidente que durante el entrenamiento habitual no se pueden realizar asiduamente maratones con la finalidad de controlar la respuesta al programa de entrenamiento, máxime si tenemos en cuenta que tras correr una maratón, el corredor puede tardar en recuperarse de 1 a 3 semanas. Tal y como veremos, se puede determinar indirectamente la capacidad de resistencia en pruebas de larga duración a partir del resultado obtenido en pruebas más cortas. De esta forma es factible controlar la evolución de la capacidad de resistencia sin tener que recurrir a competiciones frecuentes o a tests, que por su dureza, pueden mermar las condiciones del atleta y deteriorar su respuesta al programa de entrenamiento. Además, existe la posibilidad de estimar la capacidad de resistencia a partir de tests submáximos que, al no requerir que el deportista se esfuerce hasta el agotamiento, interfieren menos con el programa de entrenamiento. Los tests submáximos facilitan un control más continuado


e incluso la evaluación de la capacidad de resistencia inmediatamente antes de las competiciones.

Muchas veces interesa saber por qué ha mejorado o empeorado la capacidad de resistencia.

§ ¿Ha aumentado la capacidad de transporte de oxígeno?

§ ¿Se han producido adaptaciones en el músculo que posibilitan una mayor utilización de oxígeno?

§ ¿Han tenido lugar cambios metabólicos que permiten trabajar a intensidades relativas altas, durante más tiempo?

§ ¿Ha mejorado el rendimiento mecánico?

§ ¿Se ha aclimatado a condiciones ambientales adversas similares a las que se darán en la competición?

Algunas de estas cuestiones pueden ser contestadas, en mayor o menor medida, mediante tests de pista y de laboratorio.

1.6.2. Evaluación de la capacidad de resistencia

1.6.2.1. Determinación del VO2max

El VO2max es una variable poco sensible a los cambios en la capacidad de rendimiento en deportistas de resistencia de alto nivel, mientras que es mucho más sensible en el control de la respuesta al entrenamiento de sujetos sedentarios. En este contexto, cabe preguntarse si vale la pena determinar el VO2max en deportistas de alto nivel. Nosotros creemos que sí, pues aunque la medición del VO2max sea de escaso valor para la programación y control del entrenamiento, aporta datos muy valiosos sobre el estado de salud cardiopulmonar del atleta. Además, durante los tests destinados a la medición del VO2max se puede determinar el umbral láctico o los umbrales ventilatorios. La determinación simultánea del VO2max permite calcular el porcentaje de VO2max en los umbrales (VO2 en el umbral � 100/VO 2max). Cuanto mayor es el porcentaje de VO2 en los umbrales, con respecto al VO2max, mayor suele ser la capacidad de resistencia.

El VO2max puede ser determinado por procedimientos directos e indirectos, siendo los primeros los más válidos y fiables. La medición directa del VO2max requiere de equipos sofisticados para el análisis de gases respiratorios y de la realización de un test de esfuerzo de intensidad creciente hasta el agotamiento (test de esfuerzo incremental). Los procedimientos indirectos permiten determinar el VO2max a partir de tests de esfuerzo incrementales hasta el agotamiento o de tests de esfuerzo submáximos.

Existen dos tipos de tests directos para determinar el VO2max: tests de esfuerzo supramáximos y tests de esfuerzo de intensidad progresiva. Los tests de esfuerzo supramáximos son tests rectangulares, es decir de intensidad constante. Para que sea posible medir el VO2max mediante un test de intensidad constante, es imprescindible que la intensidad de esfuerzo elegida provoque una demanda energética igual o superior


a la máxima cantidad de energía que puede suministrar el metabolismo aeróbico. Es decir, la intensidad del esfuerzo ha de ser supramáxima. Precisamente, se clasifican como supramáximas aquellas intensidades de esfuerzo superiores al 100 % del VO2max. Además es necesario que la intensidad elegida produzca el agotamiento en más de tres minutos. Si se eligen intensidades supramáximas muy elevadas, el agotamiento se producirá antes de 3 minutos, por lo que es posible que no se alcance el VO2max (Åstrand y Rodahl 1986). En nuestro laboratorio hemos podido comprobar que es posible alcanzar el VO2max en esfuerzos que producen el agotamiento en < 80 segundos, a condición de efectuar previamente un calentamiento que incluya ejercicios de alta intensidad.

Los tests de esfuerzo de intensidad progresiva o incrementales son los más apropiados para determinar el VO2max (ACSM 1991). Además, ofrecen la ventaja de poder medir otras variables, de gran interés en el control de la condición física aeróbica, como son la potencia o velocidad máxima alcanzada al final del test y los umbrales lácticos y ventilatorios. Se distinguen dos tipos de test de intensidad progresiva: tests escalonados o triangulares y tests en rampa.

Los tests escalonados se caracterizan por incrementos similares de intensidad a intervalos constantes de tiempo. Los tests en rampa se caracterizan por la progresividad en el incremento de la carga, de tal manera que se simula una pendiente continua de intensidad (sin escalones). Un test de esfuerzo en cicloergómetro en el que se incremente la carga 30 W cada minuto constituye un ejemplo de test escalonado, pero si los incrementos de carga se efectúan a un ritmo de 1 W cada dos segundos, se trataría de un test en rampa de 30 w/min.

1.6.2.2. Requisitos que deben reunir los tests de esfuerzo orientados a la medición del VO2max

Los tests de esfuerzo de intensidad progresiva deben plantearse atendiendo a los siguientes criterios generales:

1.- Desde el punto de vista de la determinación del VO2max, no importa el tipo de esfuerzo elegido, siempre y cuando requiera de la participación de grandes masas musculares y el sujeto esté familiarizado con el ergómetro. Son aceptables todas aquellas modalidades de esfuerzo que requieran la activación de la masa muscular de, al menos, ambas extremidades inferiores.

2.- Otro aspecto muy importante hace referencia a la especificidad del test, que debe respetarse al máximo. Así un corredor debería ser testado en el tapiz rodante y un ciclista en el cicloergómetro.

3.- Las intensidades iniciales han de ser suficientemente bajas como para servir de calentamiento. Los incrementos de carga no han de ser muy elevados, para evitar una activación importante de las vías metabólicas anaeróbicas con cada incremento de carga. Por ello, algunos autores recomiendan emplear protocolos con incrementos de carga cada minuto o en rampa (Wasserman y col. 1994). Es decir, es preferible utilizar un protocolo con incrementos de 25 W cada minuto que otro con incrementos de 50 W cada 2 minutos. Es conveniente ajustar la carga inicial de tal


manera que los 3-5 primeros incrementos de carga sirvan de calentamiento, y la duración total de los tests se sitúe entre 8 y 12-14 minutos (período de calentamiento excluido, Åstrand y Rodahl 1986; MacDougall y col. 1991; Wasserman y col. 1994).

4.- Es importante que los incrementos de carga no produzcan modificaciones en el patrón mecánico del movimiento. Por ejemplo, si se realiza un test a un mediofondista en tapiz rodante incrementando la carga a expensas de aumentar la pendiente, se producirán modificaciones en la activación de los músculos de la extremidades inferiores con una mayor participación del tríceps sural y de los flexores plantares.

5.- El test debe continuar hasta el agotamiento y no debe ser interrumpido si no es por indicación médica o por algún problema intercurrente.

6.- Al finalizar el test, no es conveniente interrumpir el ejercicio bruscamente dado el riesgo de hipotensión por disminución del retorno venoso. Al final del esfuerzo existe una gran vasodilatación en el territorio muscular activo, si cesa la actividad contráctil, la acción de bombeo de sangre hacia el corazón por parte de los músculos (bomba muscular) desaparece. Como consecuencia disminuye el retorno venoso, cae el volumen sistólico y desciende la presión arterial, pudiendo llegar a comprometerse la oxigenación cerebral. Por lo tanto, en caso de tener que interrumpir el ejercicio bruscamente, es conveniente colocar al deportista en posición semi-acostada o en decúbito. Se recomienda mantener bajo control al deportista durante los 5 minutos siguientes a la finalización del esfuerzo o hasta que la frecuencia cardíaca sea de aproximadamente 100 latidos por minuto.

Una vez finalizado el test se puede comprobar si se cumplen los criterios para poder considerar que el valor de VO2 alcanzado corresponde al VO2max. El criterio más válido para considerar que se ha alcanzado el VO2max es la observación de un aplanamiento en la curva VO2/intensidad (Noakes 1988; Wasserman y col. 1994). Este criterio es especialmente válido cuando se constata que un incremento de intensidad no se acompaña de un aumento del VO2, por lo que es más fácil de detectar al utilizar test de esfuerzo en rampa. Este criterio no siempre se pone de manifiesto debido a que el aplanamiento en la curva VO2/intensidad tiene lugar cuando el deportista ya está muy cansado. Otros criterios sugestivos de haber alcanzado el VO2max son:

Haber alcanzado la frecuencia cardíaca máxima (Fcmax).

Que el cociente respiratorio al final del esfuerzo sea > a 1.1

1.6.3. Valoración de la capacidad aeróbica mediante la determinación de la concentración de lactato en sangre durante el ejercicio: Umbral anaeróbico

La determinación de la concentración de lactato en sangre, o lactatemia, constituye unos de los procedimientos más utilizados en el control y planificación del entrenamiento de resistencia. La evolución de la lactatemia durante el ejercicio depende múltiples factores como son: la intensidad del esfuerzo, la duración del ejercicio, la disponibilidad


de sustratos energéticos, la cantidad de masa muscular activada durante el ejercicio, el tipo de contracción muscular producido durante el ejercicio, las condiciones medioambientales en las cuales se desarrolla el esfuerzo y el estado de entrenamiento que presenta el deportista (Shephard y col. 1989; Weltman 1995; Shephard 1996).

Los distintos modelos de umbral anaeróbico se pueden clasificar en dos categorías conceptuales (para revisión ver López Chicharro y Legido Arce 1992; Esteban Gorostiaga y López Calbet 1997):

1. Las que interpretan el umbral "anaeróbico" como la intensidad de esfuerzo, a partir de la cual se inicia el aumento de la lactatemia, tal y como habían preconizado inicialmente Hollmann (1959; 1985), Wasserman y McIlroy (1964) y Wasserman y col. (1973). Este fenómeno tiene lugar a intensidades de esfuerzo entre el 50 y el 70 % del VO2max (Wasserman 1987, Weltaman 1995; Shephard 1996). Algunos autores denominan a este umbral como "umbral aeróbico" (Kindermann y col. 1979). No obstante, el término más adecuado desde el punto de vista fisiológico es de "umbral láctico".

2. Las que consideran el umbral "anaeróbico" como la intensidad de esfuerzo correspondiente a la máxima concentración de lactato, que puede ser mantenida estable durante el esfuerzo (concentración máxima de lactato en estado estable, MaxLact-st). Este concepto fue propugnado inicialmente por los fisiólogos alemanes de la Facultad del Deporte de Colonia y es el más utilizado en el ámbito del deporte.

1.6.3.1. Determinación directa de los umbrales lácticos

Puesto que con el entrenamiento de resistencia los umbrales lácticos tiene lugar a intensidades cada vez más elevadas y puesto que, en general, los deportistas que presentan este fenómeno a una intensidad de esfuerzo más alta, son los que muestran una mayor capacidad de resistencia, la determinación del umbral láctico es uno de los test más practicados en la valoración de la capacidad de resistencia aeróbica (Weltaman 1995). Los umbrales lácticos puede ser determinado por procedimientos directos o invasivos, que requieren la extracción de muestras de sangre y por técnicas indirectas o no invasivas. En este apartado nos ocuparemos únicamente de los procedimientos directos. Así para determinar el umbral láctico se pueden utilizar dos tipos de tests: tests de intensidad constante y tests incrementales.

1.- Tests de intensidad constante.

Desde la publicación de la tesis de Bang (1936) sabemos que durante el ejercicio de intensidad constante de duración superior a 15-20 min se pueden observar tres tipos de respuestas en la concentración de lactato en sangre: que la lactatemia no aumente, que aumente y se estabilice a los pocos minutos de ejercicio (de 5 a 10 min) o que aumente de forma continua hasta la finalización del esfuerzo. El patrón de respuesta de la lactatemia durante el esfuerzo de intensidad constante depende de la intensidad relativa del esfuerzo:

Así, cuando el esfuerzo es de baja intensidad (inferior al 50-70 % del VO2max) la lactatemia no aumenta (o aumenta transitoriamente, recuperando durante el propio


ejercicio los valores de reposo). Si se observa un aumento transitorio de la lactatemia, éste es debido a que al comienzo del ejercicio el suministro de (ATP) por parte del metabolismo aeróbico puede ser insuficiente para satisfacer la demanda total de ATP, por lo que la fibra muscular recurre al metabolismo anaeróbico que es capaz de suministrar ATP a gran velocidad. Si la intensidad del esfuerzo es baja o moderada, al cabo de 2-3 minutos el metabolismo aeróbico ya puede satisfacer por sí solo la demanda de ATP (Krogh y Lindhard 1919/20; Jones y col. 1970; Linnarsson 1974; Rowell 1974; Whipp y col. 1981; Wasserman 1987; Henson y col. 1989), diminuyendo la producción de lactato. El poco lactato que se ha producido debido al déficit inicial de oxígeno es eliminado durante el propio esfuerzo.

Si el esfuerzo es de moderada intensidad (entre el 65 y el 90 % VO2max), la lactatemia aumenta al principio del esfuerzo y se mantiene elevada durante el resto del esfuerzo mostrando una concentración estable o decreciente (Bang 1936; Billat y col. 1995; Shephard 1996).

Finalmente, cuando la intensidad del esfuerzo es elevada (superior al 80-90 % VO2max) la lactatemia aumenta desde el inicio del esfuerzo hasta su finalización, sin llegar a estabilizarse en ningún momento (Bang 1936; Billat y col. 1995; Weltman 1995; Shephard 1996).

La intensidad de esfuerzo correspondiente al MaxLact-st o IAT se encuentra entre el 50 y el 90 % del VO2max, siendo superior en los sujetos entrenados en resistencia. Durante el ejercicio a la intensidad del MaxLact-st la concentración de lactato se ha de permanecer estable y la intensidad del esfuerzo se ha de poder mantener durante al menos 30 min (Stegmann y Kindermann 1982; Heck y col. 1985; Urhausen y col. 1993; Weltman 1995). No obstante, cabe plantearse ¿qué se entiende por una lactatemia de esfuerzo estable? En sentido estricto la lactatemia no debería cambiar a lo largo del esfuerzo, es decir, que si determinamos por regresión lineal la relación lactato duración del esfuerzo, la pendiente de esta relación debería ser igual a 0, excluyendo del análisis la fase inicial del esfuerzo (los primeros 5 ó 10 min), en el que una parte importante (sino la totalidad) del incremento de la lactatemia es debida al déficit de O2 inicial del esfuerzo.

El procedimiento de mayor validez para determinar el umbral el MaxLact-st sería aquél en el que se efectuaran múltiples determinaciones de lactatemia (cada 5 min, por ejemplo) en varios tests de intensidad constante, de unos 30 min de duración cada uno (Heck 1991; Weltman 1995). Los tests se tendrían que efectuar a distintas intensidades (entre el 50 y el 90 % del VO2max), hasta dar con la intensidad correspondiente al MaxLact-st (Mader y col. 1976a; 1976b; Stegmann y Kindermann 1982; Heck y col. 1985; Urhausen y col. 1993). El grado de estabilidad de la lactatemia durante el esfuerzo se tendría que determinar estadísticamente. No obstante, Weltman (1995) considera que se ha alcanzado la intensidad correspondiente al MaxLact-st cuando la lactatemia aumenta menos de 1 mmol.l-1 entre el minuto 5 y el 20 del ejercicio. Igualmente, Heck (1991) considera que se ha alcanzado el MaxLact-st cuando la lactatemia aumenta menos de 1 mmol.l-1 en los 20 últimos minutos de un esfuerzo de intensidad constante. A diferencia de otros (Weltman 1995; Billat y col. 1995), Heck (1991) considera que la duración del test debe ser de 30 min y que no es adecuado


tomar como valor inicial de la fase de estado estable el valor registrado en el minuto 5, pues en algunos sujetos es posible observar que la evolución de la lactatemia es todavía ascendente entre el minuto 5 y 10, a intensidades de esfuerzo que aún son inferiores a la del MaxLact-st (Heck 1991). Por ello, recomienda efectuar la comprobación de la estabilidad de la lactatemia entre el minuto 10 y el minuto 30 del ejercicio.

Así pues, para determinar el MaxLact-st mediante test de carga constante hay que efectuar múltiples tests durante varios días. Obviamente, este tipo de tests resulta no sólo es muy costoso desde el punto de vista económico, sino que además requieren de una disponibilidad por parte del deportista difícil de conseguir en el ámbito del Alto Rendimiento Deportivo.

Billat y colaboradores (1992; 1995) han propuesto resolver este problema reduciendo el número de tests de intensidad constante a 2 aplicando un procedimiento que veremos con más detenimiento a continuación. El test de Billat consiste en la determinación del MaxLact-st a partir de la respuesta lactatémica observada en dos esfuerzos de intensidad constante, de 20 minutos de duración (15 en el caso de niños) separados por un intervalo de descanso de 40 minutos. El primer ejercicio debe realizarse a una intensidad ligeramente inferior a la intensidad correspondiente al MaxLact-st (entre el 50 y 70 % el VO2max, dependiendo del grado de entrenamiento del deportista). Tras un período de recuperación de 40 min se efectúa otro esfuerzo de intensidad constante, pero a una intensidad ligeramente superior a la que correspondería al MaxLact-st (del 70 al 90 % del VO2max). Durante los tests de intensidad constante se determina la lactatemia en sangre capilar a los 5 y a los 20 minutos de ejercicio. A continuación, se calcula la diferencia en concentración de lactato en sangre entre el minuto 20 y el minuto 5. Generalmente esta diferencia será negativa para intensidades de esfuerzo inferiores al MaxLact-st y positiva para la intensidad de esfuerzo superior al MaxLact-st. La intensidad al MaxLact-st se determina hallando por interpolación lineal la intensidad de esfuerzo en la que no se obs


1.7. EJERCICIO ANAERÓBICO Y DEPORTES DE EQUIPO En este apartado se aborda el controvertido tema del rendimiento en los deportes de equipo desde el punto de vista de la fisiología y la energética. Los deportes de equipo se diferencian de los individuales en que en su mayoría el esfuerzo es de tipo interválico con fases de alta intensidad intercaladas con otras de intensidad baja. Esto hace que el deportista de equipo necesite tener características energéticas y musculares similares a los fondistas y a los deportistas potentes 1.7.1. Energía y rendimiento deportivo

Los músculos necesitan energía para realizar ejercicio. Los procesos celulares que determinan el almacenamiento y el ritmo de utilización de energía por el músculo los estudia la rama de la ciencia llamada energética. El entrenamiento, produce adaptaciones que mejoran el proceso de almacenamiento y obtención de energía por el músculo. Específicamente con el entrenamiento se mejora el transporte de substratos energéticos a través de las membranas celulares y se mejora el funcionamiento del sistema cardiovascular que aporta el oxígeno al músculo. Una vez que los substratos energéticos se encuentran en la fibra muscular las encimas metabólicas actúan sobre ellos con más rapidez obteniéndose ATP. La falta de substrato energético (carbohidratos principalmente) o el poco desarrollo de la “maquinaria” celular para la obtención de la energía pueden limitar el rendimiento deportivo.

En los deportes de equipo, la energética, aunque importante, no es el único factor que determina el rendimiento deportivo. La técnica del movimiento, la “calidad” neuro-muscular (tipo de fibra y velocidad de transmisión neuronal) y las características antropométricas (tamaño y disposición de las palancas articulares) del deportista son factores que también determinan el rendimiento. En los deportes de equipo la táctica y la “inteligencia” motriz del jugador juegan un papel importante en el rendimiento del equipo. Un deportista mediocre en cuanto a condiciones físicas puede ser imprescindible en un equipo si posee el entendimiento y visión del juego necesarias para predecir con acierto los movimientos del oponente. No cabe duda de que ese jugador con una gran capacidad energética conseguida a través del entrenamiento podría aun ser más útil para el rendimiento del equipo. En el área de la fisiología solamente nos ocupamos de analizar el componente energético de los deportistas de equipo. Para ello deberemos clasificar los deportes en función de sus requerimientos energéticos.


Fig. 1.7.1. Determinantes del rendimiento en deportes de equipo

1.7.2. Clasificación energética de los deportes

Los deportes se pueden clasificar desde el punto de vista energético en dos grupos:

Deportes de esfuerzo estable. Son deportes en los cuales la distancia recorrida es fija y la variación en la intensidad del ejercicio durante la competición es pequeña (incrementa en el esprint final). Las competiciones de natación, o atletismo, son ejemplos de este tipo de deportes. También las competiciones de remo por equipos o las carreras de ciclismo son ejemplos de deportes de esfuerzo fijo a pesar de ser en esencia deportes de equipo.

Deportes de esfuerzo variable. Son deportes en los cuales la intensidad y duración del esfuerzo varia. En estos deportes existen fases de alta intensidad, intercaladas con fases de reposo. Ejemplos de este tipo de deportes son los de equipo en los cuales la pelota o el adversario determinan la velocidad y frecuencia de los movimientos. Existen deportes individuales, como el tenis o los deportes de combate que son de esfuerzo variable. Por ejemplo, un judoka realiza movimientos de mucha intensidad combinados con fases de relajación. La duración e intensidad del combate es variable y la determina el oponente. El esquí alpino y el piragüismo de aguas bravas serían deportes de esfuerzo variable determinado por las condiciones del recorrido, aunque sean deportes individuales.

RENDIMIENTO EN DEPORTES DE EQUIPO

TÉCNICA Y BIOMECANICA

TÁCTICA Y VISION DEL JUEGO

ENERGETICA


Fig. 1.7.2. Clasificación de deportes por tipo de esfuerzo

1.7.3. Fisiología de los deportes de esfuerzo variable

Utilizando ergómetros (tapiz rodante, ciclo-ergómetro, etc.) se han medido en el laboratorio las respuestas metabólicas (utilización de la energía) durante el ejercicio prolongado de intensidad baja y moderada. Gracias a estos estudios de laboratorio sabemos, por ejemplo, que ciclistas, corredores de maratón y otras carreras prolongadas deben ingerir al menos 60 gr de carbohidratos por hora, una vez cumplida la primera hora de ejercicio para evitar que sus niveles de glucosa en sangre desciendan peligrosamente y se produzca la fatiga (Coggan y Coyle, 1991). También sabemos que el contenido de glucógeno del músculo determina la duración del esfuerzo en deportes prolongados como el ciclismo o el esquí de travesía. Una dieta baja en carbohidratos que no rellena los depósitos de glucógeno muscular limita el rendimiento en este tipo de deportes (Karlsson y Saltin, 1971 ). Sin embargo, los requerimientos energéticos en los deportes de equipo no son similares a los de los deportes individuales de fondo. Por ejemplo, el contenido de glucógeno en el músculo no limita la potencia muscular desarrollada en un esprint de 30 segundos (test de Wingate; Hargreaves, y cols., 1997).

Sin embargo, la ingestión de glucosa parece ser que beneficia el rendimiento en un esprint final después de un trabajo de 50 minutos de alta intensidad (Below y cols., 1991) aunque el contenido de glucógeno es similar a cuando no se ha tomado carbohidratos. Las recomendaciones que se dan a los deportistas de fondo para mejorar su rendimiento no son siempre extrapolables a los deportistas de equipo pues como veremos más adelante los requerimientos energéticos son distintos.

1.7.4. Trabajo realizado y gasto energético

Es problemático medir el trabajo realizado en deportes en los que el tipo de esfuerzo es variable en intensidad y duración. Los ergómetros que se usan para simular el

NATACION, REMOATLETISMO (CARRERAS)

PATINAJE VELOCIDADCICLISMO EQUIPOS

ESFUERZO ESTABLE

DEP. EQUIPO/PELOTASALTOS, LANZAMIENTO

DEP. COMBATEAGUAS BRAVAS

ESFUERZO VARIABLE

GOLFAJEDREZ

DEP. AIRE-LIBREDEP. DE MOTOR

NO CLASIFICADOS

DEPORTES


movimiento deportivo en el laboratorio no sirven para simular un deporte de equipo pues en estos deportes la gama de movimientos es muy variada. Se puede realizar filmación cenital (desde el techo ) de partidos de futbol-sala, hockey, water-polo, balonmano, etc., y contabilizar las distancias y velocidades ejecutadas por cada jugador. Desgraciadamente, estas mediciones no son suficientes para medir la energía usada por estos deportistas.

Todos sabemos que no gastamos la misma energía en alcanzar la máxima velocidad de carrera si comenzamos desde parado que si estamos en movimiento. Cambios de dirección, y frenada y arrancada implican utilización de la inercia y esto es difícil de contabilizar mediante la filmación cenital. Además, existe mucho trabajo realizado durante el contacto con el oponente que pasaría inadvertido usando estos métodos.

La economía del movimiento puede hacer que el gasto energético de dos jugadores para el mismo trabajo realizado, sea distinto. Un jugador con buena técnica de desplazamiento usaran algo menos de energía que uno con una mala técnica de desplazamiento. Estas diferencias en energía usada no se revelan si solamente medimos la distancia recorrida por cada jugador. El efecto de la economía del movimiento (técnica) en el gasto energético es más patente en deportes de alta complejidad técnica y en deportes que se desenvuelven en un medio distinto al terrestre (remo, esquí alpino, deportes acuáticos).

La interpretación de los resultados de las filmaciones por parte del técnico deportivo ha de ser cautelosa. El resultado de una filmación podría indicar que un central de fútbol recorre una distancia de 7 km durante un partido a una velocidad media de carrera que produce un 80% de su máxima frecuencia cardiaca. Esto no significa que el entrenamiento idóneo para ese jugador sea correr distancias de 7 km a esta velocidad media. En realidad en ningún momento del partido el jugador realiza desplazamientos a esa velocidad media. El jugador o está trotando a una intensidad por debajo de la media o esta esprintando tras un balón a intensidades por encima de la media.

Otras aproximaciones a la cuantificación del esfuerzo, como el uso de podómetros o la ingestión de agua marcada con doble isótopo, adolecen de las mismas limitaciones que la filmación. Estos métodos miden las calorías totales gastadas durante el deporte pero no el substrato energético utilizado. Podemos realizar un entrenamiento de 40 min. de carrera continuada que sea relativamente fácil. También podemos partir ese entrenamiento en series de 5 minutos de alta intensidad y 5 minutos de baja intensidad y hacer que sea muy duro a pesar de que la distancia recorrida y la intensidad media sean la misma. Es la intensidad de cada tramo del entrenamiento la que determina el substrato energético utilizado y, por lo tanto dos entrenamientos idénticos en volumen total pueden ser radicalmente diferentes en cuanto al tipo de energía utilizada.


1.7.5. Fuentes de energía musculares; capacidad, potencia

y recuperación del gasto energético

El cuerpo humano tiene reservas energéticas almacenadas dentro y fuera del músculo. Estas reservas energéticas son los fosfatos de alta energía (ATP y Fosfato de Creatina), los carbohidratos y las grasas. El cuerpo de un deportista de 70 kg con un 12% de masa grasa tiene aproximadamente 100.000 kilocalorías de grasa, mientras que solamente tiene 2.500 kcal almacenadas en forma de carbohidrato. Las grasas se oxidan más lentamente que los carbohidratos. La grasa almacenada en la periferia (grasa subcutánea) ha de ser transportadas por el torrente sanguíneo hasta el músculo para ser oxidada. Esto limita aun más la disponibilidad de las grasas como fuente de energía. Por ello, las grasas se utilizan durante el ejercicio de intensidad media y baja y durante la recuperación de los esfuerzos deportivos; que son situaciones en las que el músculo no necesita un aporte energético rápido. Dentro de las fibras musculares tenemos energía almacenada en forma de gránulos de glucógeno, ATP, Fosfato de creatina (FCr) y grasa intramuscular. En la siguiente figura de una fibra muscular se presenta la cantidad de energía de cada uno de estos substratos en un deportista que no ha realizado ejercicio en las 24 horas previas. Como se puede observar la cantidad de energía almacenada como ATP y FCr es mucho menor que la almacenada en glucógeno o grasa (la grasa produce más energía por mmol). La cantidad absoluta de estos substratos determina la CAPACIDAD de ese almacén de energía. Sin embargo, la cantidad absoluta de estos almacenes de energía no determina su ritmo de utilización. Al contrario de lo que pueda parecer, el ATP y el FCr son las reservas energéticas que aportan al músculo más energía por unidad de tiempo. El ritmo de aporte energético se denomina POTENCIA de ese almacén de energía.

Tabla 1.7.1 Potencia y capacidad de las fuentes energéticas musculares FUENTE ATP-FCr GLUCÓGENO GRASA Potencia 30 – 40 kcals/min 30 kcals/min 15 kcals/min Capacidad 8 – 10 segundos 63 minutos 2 horas Recuperacion 2 a 5 minutos 24 horas Días

En la tabla 1.7.1, se observa que el orden de POTENCIA de cada una de las fuentes energéticas intramusculares es el inverso al orden de CAPACIDAD. La fuente más pequeña en cuanto a capacidad de almacenamiento de energía, (ATP-FCr) es la más potente y la que usamos durante ejercicios de mucha intensidad (lanzamientos, golpeos, saltos, etc. ). Como consecuencia, de que se hay poca cantidad (CAPACIDAD) y se usa muy rápidamente se agota en sólo 8-12 segundos. Por esto, sólo podemos mantener


altas velocidades de movimiento durante unos segundos antes de que tengamos que disminuir la velocidad de movimiento.

El último factor que caracteriza las fuentes de energía en el músculo es la velocidad de recuperación de estas fuentes. El almacén de ATP-FCr es pequeño, pero el ritmo de recuperación es muy rápido y se puede recuperar los niveles iniciales en tan sólo 3 minutos. Esto hace que no sea tan importante que la cantidad almacenada sea pequeña pues con breves descansos podemos recuperar este substrato. Sin embargo, el glucógeno que se usa durante el ejercicio se repone durante el descanso aun ritmo máximo de 5 mmoles/kg músculo/hora (Ivy y cols, 1992). Esto significaría que necesitamos unas 20 horas para recuperar los niveles de glucógeno muscular cuando se ha vaciado casi totalmente (recuperar 5% por hora). El ritmo de recuperación de la grasa intra-muscular no es conocido pero no parece ser una fuente energética muy importante durante el esfuerzo. Por el contrario, su función durante la recuperación del esfuerzo parece ser importante. La grasa intra-muscular, se usa durante la recuperación en lugar del carbohidrato para permitir que el carbohidrato se ocupe de reponer los almacenes de glucógeno muscular (Kiens y Richter, 1998).

1.7.6. Intensidad y duración del esfuerzo deportivo

Normalmente, en fisiología del ejercicio se mide la intensidad del ejercicio usando como escala de capacidad aeróbica del individuo. Así, se denomina 100% del consumo de oxígeno máximo (abreviado como VO2max) a la intensidad del ejercicio que incita al sistema aeróbico a producir energía a su máxima capacidad. Sin embargo, se puede realizar ejercicio a intensidades que están por encima de la capacidad máxima del sistema aeróbico para producir energía. Esto se puede realizar gracias a que podemos producir energía utilizando fuentes de energía que no requieren oxígeno y estas son las fuentes del sistema anaeróbico (glicólisis, ATP-FCr). Por tanto, no nos debe sorprender cuando leemos que la intensidad de ejercicio de un deportista durante un esprint era del 120% ó del 150% del VO2max. Ello solamente significa que esas intensidades estaban 20% y 50% por encima de la intensidad que produce el máximo aporte de energía del sistema aeróbico.

Debajo se presenta una tabla donde se puede observar la correspondencia entre la escala de % VO2max que usan los fisiólogos, la velocidad de carrera de 100 metros y la duración hasta la fatiga si se mantiene esa intensidad de carrera. Los datos son hipotéticos para un jugador de fútbol bien entrenado con un peso de 70 kg y un consumo de oxígeno máximo (VO2max) de 4,2 1itros/min. (Coyle y cols., 1993).


Tabla 1.7.2. Intensidad de esfuerzo en función de la capacidad aeróbica máxima

En la tabla 1.7.2, se observa como atletas bien entrenados pueden mantener una intensidad de carrera del 100% del VO2max entre 6-8 minutos. Esta es la intensidad de carrera de los 1.500 mt. lisos en atletas bien entrenados. Una intensidad de carrera del 175% del VO2max sólo se pueden mantener durante 10-15 segundos. Esta sería la intensidad a la que se corre el 100 mts lisos. Un corredor bueno de 400 mts realizaría su prueba a una intensidad cercana al 150% de su VO2max. Usando esta tabla podemos relacionar duraciones de esfuerzo con intensidad del ejercicio. Las fuentes de energía utilizadas las determina la velocidad con la que el músculo requiera la energía (intensidad del ejercicio). En la gráfica 4 se trata de presentar en una sola figura este concepto. Las principales fuentes de energía empleadas durante los deportes de equipo son el ATP-FCr representadas en la figura en rojo y el carbohidrato en forma de glucógeno muscular representado en la figura 4 en azul. El desgaste de estas fuentes de energía podría limitar el rendimiento deportivo en los deportes de equipo.

Intensidaden % del VO2max

Tiempo en los100 mts

% de lavelocidadmáxima

DuraciónPosible

200% 5,5 seg (50 mts) ------------ 8 seg.

175% 11,5 seg. 100% 15 seg.

150% 12,5 seg. 92% 40 seg.

125% 15 seg. 75% 1,5 min.

100% 18.7 seg. 61% 6 min.

75% 25 seg. 46% 120 min.

50% 37,5 seg. 30% > 360 min.

25% 75 seg. 15% indeterminado


Fig. 1.7.3. Potencia de las fuentes energéticas en función a la intensidad del ejercicio

1.7.7. Factores limitantes del rendimiento en los deportes de esfuerzo variable

Los deportes de equipo (esfuerzo variable en general) se realizan a intensidades de ejercicio entre el 80% y el 200% del VO2rnax. En estos deportes deseamos mantener la capacidad de realizar ejercicio intenso hasta el final del partido, para poder rematar, lanzar, o esprintar con la misma potencia que al principio del partido. Por lo tanto, debemos prevenir o eliminar los factores que limitan la utilización de energía por el músculo que causarían fatiga muscular. Estos factores son:

• La falta de substrato energético, ya sea debido aun gran ritmo de desgaste o aun ritmo bajo de recuperación de dicho almacén energético.

• La interferencia de metabolitos como el lactato en la utilización de una fuente de energía. Una gran acumulación de lactato (con la consiguiente acidez muscular) interfiere con el funcionamiento de la ruta metabólica que nos permite obtener energía a partir de los gránulos de glucógeno muscular. Sin embargo, parece ser que el lactato y la acidez (descenso en el pH muscular) no afectan el ritmo de obtención de energía del ATP-FCr (Nevill y cols.,1995).

Los factores limitantes del rendimiento (aquellos que causan fatiga) en los deportes de equipo se pueden dividir en función a las intensidades de ejercicio. Existen factores que limitan:

0

5

10

15

20

25

30

35

40K

Cal

ori

as /

min

200% 175% 150% 125% 100% 75% 50% 25%

Intensidad Ejercicio

ATP-PCCARBOHIDRATOSGRASA


• El rendimiento en movimientos explosivos como remates, lanzamientos, saltos.

• El rendimiento en movimientos intensos pero más continuados como forcejeos, contra-ataques, etc.

Estos factores limitantes son:

Tabla 1.7. 3. Factores limitantes del rendimiento según la intensidad

1.7.8. Esprints, remates, lanzamientos, saltos (> 150% VO2max)

Movimientos por encima del 150% del VO2max se producen repetidamente en los deportes de equipo. Esprints de 8 segundos (175% VO2max) para culminar una acción de ataque, (lanzamiento, salto, etc.) son ejemplos este tipo de situaciones deportivas tan comunes que podrían estar limitadas por el desgaste del ATP y FCr muscular. El ejercicio intermitente es el patrón en el cual se desarrollan muchas de las actividades deportivas de equipo. Periodos de trabajo por encima del 150 % del VO2max, se alternan con periodos de menos intensidad en hockey, baloncesto, balonmano, o fútbol. La disponibilidad de las reservas de fosfato de creatina durante cada intervalo de trabajo en ocasiones tiene importancia para prevenir o demorar la fatiga. La recuperación rápida de estos depósitos de FCr es de gran importancia a la hora de evitar esta fatiga acumulada.

En el siguiente experimento, la potencia de pedalada se examinó durante los 90 segundos , 3 minutos y 6 minutos que siguieron a la realización de un esprint máximo de 30 segundos en la bicicleta ergonómica (test de Wingate). Este esprint de 30 segundos redujo la concentración de fosfato de creatina (FCr) muscular aun 20 % de los valores iniciales. Bogdanis y sus colaboradores ( 1995) encontraron una correlación muy alta (r=0.86) entre el porcentaje de recuperación de fosfato de creatina (línea negra en la figura 5) y la recuperación de la potencia de pedalada (barras en la figura 5) en las piernas de estos ciclistas.

INTENSIDAD POSIBLE CAUSA DE FATIGA

> 150 VO2max • Desgaste Fosfato Creatina

• Acumulación Pi, H+, etc.

80 - 150% VO2max • Desgaste del GlucógenoMuscular

• Acumulación de A. Láctico


Figura 1.7.4. Recuperación de la potencia y del fosfato de creatina.

Esta correlación entre la potencia muscular y la recuperación del fosfato de creatina es lo que está incitando a atletas a probar el suplemento dietético mono-hidrato de creatina para conseguir recuperar estos niveles rápidamente. Sin embargo, cada vez es más evidente que la ingestión de creatina mono-hidrato ha de combinarse con el entrenamiento de fuerza-velocidad para beneficiarse de sus efectos.

El entrenamiento de fuerza desarrolla los mecanismos celulares para acelerar el ritmo de recuperación del FCr, la ingestión de creatina solamente incrementa los niveles de creatina en el músculo (Greenhaffy cols., 1995). Muchos atletas no requieren un aporte suplementario de creatina ya que en su dieta normal existe suficiente creatina ,y no se benefician por lo tanto de esta estrategia nutricional.

1.7.9. Contra-ataques, defensa, transiciones (80-150% VO2max)

Movimientos de alta intensidad pero que no son explosivos son un componente importante de los deportes de equipo. Los movimientos más comunes que se pueden englobar en estas intensidades del 80% al 150% del VO2max son desplazamientos rápidos que duran entre 40 y 90 segundos, como desmarques, contra-ataques, transiciones ataque-defensa o movimientos defensivos. La principal fuente de energía utilizada a estas intensidades es el glucógeno muscular y como consecuencia de ello, a estas intensidades se produce la acumulación de lactato.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0,0 1.5 3,0 6,0Minutos de Recuperacion

Po

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cia

en W

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s

0

20

40

60

80

100

120

Recu

per

acio

n F

Cr

(% in

icia

l)

Potencia de Pedalada

Recuperacion de FCr


Existen 3 conceptos erróneos en los deportistas de equipo sobre el uso del glucógeno y la acumulación de lactato que nacen de una extrapolación directa de observaciones realizadas en deportistas de fondo a los deportes de esfuerzo variable. Mientras que el deportista de fondo requiere un entrenamiento de resistencia intenso, el deportista de equipo precisa entrenar la potencia de sus acciones musculares. Es necesario aclarar estos conceptos para entender la energética del glucógeno en los deportes de equipo.

1er Concepto erróneo; “A mas intensidad de entrenamiento, más lactato

acumulado”. La figura 6 es una adaptación de los datos presentados por Astrand en 1960. En

este experimento se ha medido la acumulación de ácido láctico durante tres entrenamientos de carrera en pista. Los entrenamientos duraban 60 minutos y en una ocasión se realizaban series de 100 metros, en otra ocasión series de 200 metros y en otra ocasión series de 400 metros. La recuperación a las series se realizaba trotando lento, el doble de tiempo del empleado durante la carrera, por lo tanto la relación trabajo-recuperación era de 1:2. En todos los entrenamientos la velocidad media era de 186 metros por minuto, o lo que es lo mismo 11 km por hora.

Figura 1.7.5. Acumulación de lactato según la duración del esfuerzo

A pesar de que la distancia recorrida y la duración del entrenamiento era la misma, en el caso de las series de 400 metros los deportistas tuvieron que parar durante 20 minutos para poder completar el entrenamiento debido a la gran acumulación de ácido láctico.

En los entrenamientos donde se usaban distancias de 100 y 200 metros el tiempo

de trabajo era de 15 y 20 segundos respectivamente. La fuente de energía utilizada era el ATP-FCr, pues son situaciones donde se requiere una fuente de energía muy potente.

0

2

4

6

8

10

12

0 10 20 30 40 50 60

Tiempo (min)

Aci

do

Lac

tico

(mm

ole

s/L

)

400 mt

200 mt

100 mt

20 min Recuperacion


En el entrenamiento de 400 metros las series duraban unos 60 segundos y la fuente de energía mas utilizada era el glicógeno. El producto de la utilización rápida del glucógeno es el ácido láctico, y como consecuencia se observa esta acumulación. Contrariamente a las creencias populares, el ejercicio mas intenso (100 y 200 metros lisos) no siempre implica mayor acumulación de lactato. Sería después de series de mas de 40 segundos de ejerció donde se debería recomendar la recuperación activa y otras estrategias (masajes, baños de contraste, etc.) para ayudar al músculo a eliminar el lactato acumulado. Adicionalmente, si deseamos entrenar y potenciar el sistema glicolitíco (uso y almacenamiento del glicógeno) se deben realizar series de al menos 4º segundos de duración.

2° Concepto erróneo; "Con el entrenamiento de potencia la producción de

lactato se reduce". Aunque es cierto que con el entrenamiento de resistencia el acúmulo de lactato en sangre se reduce, esto no siempre sucede con el entrenamiento de potencia-fuerza. Es más, con el entrenamiento de potencia se incrementa la máxima producción de lactato. El entrenamiento de resistencia produce adaptaciones musculares (proliferación de la mitocondria) con el fin de preservar el glucógeno muscular para las últimas fases de la competición, como pueda ser el esprint final. Por lo tanto, la acumulación de lactato en sangre disminuye con el entreno de fondo. Los deportista de "potencia", como lo son muchos de los deportistas de equipo, necesita utilizar el glucógeno de forma muy rápida para producir energía que necesitan en las acciones intensas que realizan (esprines de unos 40 seg).

Los siguientes gráficos ilustran bien estas diferencias.

Figura 1.7.6. Consecuencias del entrenamiento de potencia o de resistencia

-50%

-45%

-40%

-35%

-30%

-25%

-20%

-15%

-10%

-5%

0%

% R

ed

uc

ion

en

Ac

ido

La

cti

co

(s

ub

ma

xim

a)

potencia

resistencia


En la figura 1.7.6. se presenta los resultados de observaciones realizadas por el fisiólogo Costill en 1992. En estos experimentos Costill dividió a los nadadores que entrenaba en velocistas y fondistas y les aplicó a los segundos un entrenamiento de resistencia ya los velocistas un entrenamiento para desarrollar la a potencia y velocidad de nado. Como se observa en la figura 7 el entrenamiento e potencia reduce sólo ligeramente la acumulación de ácido láctico cuando se realiza un ejercicio a intensidad sub-máxima. Sin embargo, es el entrenamiento de resistencia el que tiene un efecto visible en la reducción del acumulo de láctico en sangre.

En la figura segunda del panel 1.7.6., se observa como el entrenamiento de potencia no reduce sino aumenta la producción de ácido láctico a una intensidad máxima como consecuencia de un mayor uso del glucógeno muscular. El entreno de potencia normalmente no resulta en una mejora en el umbral de lactato (anaeróbico) de estos deportistas de equipo. Sin embargo, a menudo entrenadores se preguntan si su programa de entrenamiento no es adecuado, cuando observan que los umbrales anaeróbicos de sus deportistas no mejoran. Si el programa de entrenamiento es puramente de potencia y velocidad no es pues extraño que no se produzcan mejoras en estos umbrales.

Un test más aplicado a estos deportistas de potencia sería medir la máxima acumulación de lactato 2-3 minutos después de un esfuerzo máximo estandarizado. Estos niveles máximos deberían incrementar con el entrenamiento de potencia. La medición de lactato es un índice indirecto de la velocidad de uso del glucógeno muscular como fuente de energía y por lo tanto puede servir como una medida metabólica de la adaptación de este sistema al entrenamiento de potencia. Por el contrario, en los deportes de equipo es más fácil y más aplicado realizar un test de fuerza máxima con los grupos musculares implicados en ese deporte (salto vertical, escaleras, 12 mts nado,

-3%

-2%

-1%

0%

1%

2%

3%

4%

5%

% C

amb

io e

n P

rod

uci

on

de

Aci

do

Lac

tico

potencia

resistencia


etc.,) a la hora de conocer si los músculos del atleta asimilan el entrenamiento de potencia realizado.

3er Concepto erróneo; "El glucógeno no es un substrato importante en los deportes de equipo".

Las siguientes son observaciones realizadas por el ex-futbolista profesional y actualmente fisiólogo del ejercicio danés Jens Bangsbo (1994):

• Futbolistas profesionales juegan partidos a una media de 70% VO2max (basado en FCd).

• Gastan 1400 kcal, por partido para un jugador 75 kg. con 60 ml/kg/min de VO2max

• El lactato sanguíneo al finalizar el partido varia entre 3-10 m moles/litro. • El glucógeno muscular es el substrato utilizado más importante.

Figura 1.7.7. Utilización del glicógeno durante un partido de fútbol

Estos datos recientes de Bangsbo corroboran datos del sueco Karlsson quien en 1969 (figura 9) que midió la concentración de glucógeno muscular en 5 jugadores de fútbol en el descanso y al final de un partido. A veces la participación de un jugador en un partido no es muy prolongada y podemos pensar que no ha habido suficiente tiempo para vaciar los depósitos de glucógeno. Sin embargo, a intensidades de ejercicio del 90% VO2max los depósitos de glucógeno se pueden vaciar con mucha rapidez. Aunque la intensidad del ejercicio determina el uso del glucógeno, la relación entre intensidad y uso del glucógeno muscular no es lineal sino exponencial. Por ejemplo; el glucógeno del cuadriceps de un ciclista se puede agotar en tan sólo 20 minutos de ejercicio intenso (al 95% del VO2max) o puede durar mas de 2 horas. Si el ejercicio es mas ligero (debajo del umbral de lactato; 64% del VO2max).

0

2

4

6

8

10

12

14

0 20 40 60 80 100

Tiempo (min)

Glu

cog

eno

(gr/

kg m

usc

ulo

)

Figura 9


Figura 1.7.8. Desgaste del glicógeno en función de la intensidad del ejercicio.

La constatación práctica de que la relación intensidad del ejercicio gasto energético es exponencial es que si corremos realizando series donde incrementamos una cantidad fija la velocidad de carrera, llegaremos a una velocidad donde será muy difícil mantener el ritmo. Sin embargo, el mismo incremento en velocidad en la serie anterior no producía esta fatiga. Este es el punto donde el uso del glucógeno y la acumulación del lactato incrementan de manera exponencial. El hecho que el glucógeno muscular sea un substrato importante en los deportes de esfuerzo variable implica que su rápida recuperación es primordial. Asimismo, es muy importante que nos aseguremos de que nuestros deportistas saltan al terreno de juego con los , depósitos de glucógeno llenos. Muchas investigaciones se han realizado y las principales conclusiones y consejos para maximizar el almacenamiento y recuperación del glucógeno se resumen en la siguiente tabla:

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 20 40 60 80 100 120Tiempo (min)

Glu

coge

no M

uscu

lar

(mm

ol/k

g m

usc

ulo

)

95% VO2max

83% VO2max

64% VO2max

31% VO2max

Figura 10


Tabla 1.7.4 . Recomendaciones generales para optimizar la recuperación del glicógeno muscular

1.7.10. Potencia o resistencia; dilema en deportes de equipo Los deportistas de equipo han de poseer resistencia para completar el partido y potencia para realizar las acciones rápidas que permiten anotar tantos (potencia). El desarrollo máximo de estas dos cualidades: la resistencia y la potencia en el mismo músculo es difícil. En el siguiente figura se presenta el resultado del salto vertical (medida de potencia máxima) de un maratoniano famoso en la década de los 70. La barra de la izquierda representa la época en la que estaba entrenando maratón y su consumo de oxígeno era muy alto y la de la derecha, después de unos años cuando ya no entrenaba y

SITUACION RECOMENDACIÓN

GENERAL Una dieta deficiente en carbohidratos produce niveles bajos deglucógeno muscular y en una reducción en rendimiento deportivo. Eldeportista debe intentar que más de un 50% de su dieta este compuesta

por carbohidratos.GENERAL Después del ejercicio extenuante en los que se hayan realizado

contracciones de carácter excéntrico, es recomendable 1-2 días deentreno suave y una dieta alta en carbohidratos.

ANTES Es recomendable ingerir entre 150-300 gr. de carbohidratos 3-4 horasantes de la competición para asegurarse de que los depósitos de

glucógeno están rellenos.DURANTE Durante la competición o partido se debe ingerir al menos 60 gr/hora de

carbohidratos después de la primera hora de ejercicio para demorar lafatiga. Es debatible si la ingestión de carbohidratos promueve larecuperación de los depósitos de glucógeno durante el ejercicio.

DESPUES Después de la competición o partido se debe comenzar a ingerircarbohidratos lo antes posible

DESPUES Durante las primeras horas de recuperación se debe ingerircarbohidratos de índice glucémico alto.

DESPUES Se debe ingerir entre 50-75 g. de carbohidratos cada 2 horas hasta 500 g(o 8 g/kg peso corporal) después de un esfuerzo donde se produzca

vaciamiento de los depósitos de glucógeno.


su consumo de oxígeno máximo había descendido. Se observa que el entrenamiento de resistencia y la continua repetición de la zancada en el rango de tensión que usaba para el maratón, mermaba las posibilidades de esos músculos para desarrollar la máxima tensión en el salto vertical. Cuando el estímulo continuo del entrenamiento de fondo se ha retirado, es decir, cuando Lou dejo de entrenar, es cuando los músculos de sus piernas fueron capaces de producir más potencia.

Figura 1.7.9 Salto vertical pies juntos de Lou Castagnola (2:17 en Maraton, 1968)

Mientras que el entreno de resistencia puede impedir la máxima expresión de potencia del músculo el entreno de fuerza en el cual no hay desarrollo de la masa muscular puede beneficiar el redimiendo en deportes de fondo (ver Figura 12). Recientemente un grupo finlandés ha publicado unos estudios en los cuales se muestra que el entrenamiento de circuito de fuerza mejora el rendimiento de corredores de 5 kilómetros de carrera. Esto es debido a que la economía de la carrera mejora con el aumento de la fuerza. De igual forma, se puede observar en al figura 12 que el entrenamiento de resistencia muy intenso que desarrolla la capacidad anaeróbica ( entrenamiento de series con poco descanso) beneficiaría el rendimiento de potencia, sobre todo en situaciones de repetición de gestos a la máxima intensidad.

Es muy difícil diseñar el entrenamiento de un deportista de esfuerzo variable (equipo ), pues tiene que existir un equilibrio en la expresión de la resistencia y la potencia muscular. En general, se tiende a desarrollar la resistencia en la pre-temporada y preocuparse más en el v desarrollo de la potencia especifica al movimiento deportivo durante la temporada.

0

10

20

30

40

50

60

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al (c

m)

72,4 47,6

VO2 maximo(ml/kg/min)

Lou Castagnola (2:17 Maraton, 1968)


Figura 1.7.10. Compatibilidades e interacciones entre el entrenamiento de resistencia y el de potencia

Una vez alcanzado un nivel de resistencia, la capacidad aeróbica se puede mantener con 2-3 sesiones semanales intensas de entrenamiento de resistencia. Abusar de dicho entreno puede dar como resultado una perdida de potencia, sin embargo, un desarrollo incompleto de la capacidad aeróbica del jugador puede perjudicar la velocidad de recuperación de esfuerzos intensos.

Un grupo numeroso de estudiantes universitarios con un amplio espectro de capacidades aeróbicas fueron reclutados para el siguiente experimento: se les pidió que realizasen 6 series de 15 segundos de pedalada con 90 segundos de recuperación activa entre medias. En estas series se medió el máximo de potencia en la pedalada. El gráfico representa el porcentaje de reducción en potencia de la primera a la ultima serie en el eje vertical en función ala capacidad aeróbica de esa persona en el eje horizontal (McMahon y Wenger, 1998).

Figura 1.7.11

30%35%

40%

45%

50%

55%

60%

65%

70%

75%

20 30 40 50 60 70 80

VO2max (ml/kg/min)

% R

edu

cio

n e

n P

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nci

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Potencia y CapacidadAEROBICA

•Transporte de O2•Utilización de O2

•Fibras tipo I

Potencia y CapacidadANAEROBICA

•Glucólisis•Acido láctico

•FCr

CapacidadNEUROMUSCULAR

•Reclutamiento fibras•Eficiencia mecánica•Producción Tensión

EntrenamientoResistencia

EntrenamientoPotencia

VO2 max Umbrallactato

Economía VelocidadMáxima

RendimientoResistencia

RendimientoPotencia

Potencia y CapacidadAEROBICA

•Transporte de O2•Utilización de O2

•Fibras tipo I

Potencia y CapacidadANAEROBICA

•Glucólisis•Acido láctico

•FCr

CapacidadNEUROMUSCULAR

•Reclutamiento fibras•Eficiencia mecánica•Producción Tensión

EntrenamientoResistencia

EntrenamientoPotencia

VO2 max Umbrallactato

Economía VelocidadMáxima

RendimientoResistencia

RendimientoPotencia


El porcentaje de reducción en potencia en el eje vertical es un índice de fatiga o de la capacidad de recuperación de los substratos energéticos ATP-FCr durante ese minuto y medio de reposo. Como se puede observar las personas con mejor capacidad aeróbica tenían una mejor recuperación (menor porcentaje de bajada en la potencia). Estos datos están corroborados por otros estudios en los cuales se ha medido la velocidad de recuperación del almacén de fosfato de cretina viéndose una fuerte asociación entre capacidad aeróbica y ritmo de recuperación (Meyer, 1988). A pesar de estas buenas correlaciones podemos observar en la figura 13 que tener una capacidad aeróbica por encima del 60% del VO2max no parece producir mayores beneficios en la perdida de la potencia de pedalada. Esto nos sugiere, que el deportista de equipo debe desarrollar su capacidad aeróbica hasta un nivel alto pero no debe de excederse en el desarrollo de esta capacidad aeróbica, sobre todo, si va en detrimento del desarrollo de la potencia muscular.


PREGUNTAS DE AUTOEVALUACION DEL CAPITULO 1 APARTADO 1-1.

1. ¿Qué tipo de células componen el sistema nervioso?

2. ¿De que sustancia están mayoritariamente compuestas las encimas de nuestro cuerpo?

3. ¿En que organel citoplasmático se produce la respiración celular?.

4. ¿Qué es un gen?

APARTADO 1.2.

1. ¿De que 3 partes se componen las motoneuronas?

2. Define unidad motora.

3. El principio de reclutamiento ordenado de las fibras reza: ....

4. Define el sarcómero.

5. Mientras que la fuerza (tensión) muscular de un deportista esta directamente relacionada con el diámetro muscular, en numero de fibras contrayéndose y se puede aumentar por medio de la hipertrofia (incremento en masa) muscular, la velocidad del movimiento tiene mas que ver con .....

APARTADO 1.3.

1. Las células contráctiles del corazón están interconectadas entre si por discos formando una estructura llamada sincitio. ¿para que sirve esta estructura?.

2. ¿Qué estructura es la encargada de regular y dirigir el flujo de sangre a el tejido

que mas lo necesita como por ejemplo al músculo durante el ejercicio?.

3. Después del ejercicio intenso mucha sangre permanece en el músculo y esto puede provocar que si se para de repente el riego a otras zonas como el cerebro disminuya y se produzcan desmayos. Por esto recomendamos realizar actividad física ligera de vuelta a la calma. La contracción muscular beneficia el retorno de la sangre al corazón y por esto al músculo se le ha llamado a veces .....


APARTADO 1.4.

1. ¿Qué es la presión oncótica en los alveolos?. 2. ¿Por qué el líquido entre las pleuras pulmonares tiene una presion negativa?.

3. ¿Qué es el volumen residual?

APARTADO 1.5.

1. Una formula para estimar la frecuencia cardiaca máxima de una persona es; .... 2. ¿A que se refiere el término “deriva de la frecuencia cardiaca”?.

3. ¿Cuál es la adaptación cardiaca mas visible que se da con el entrenamiento de

resistencia continuado?.

4. Los factores que influyen en el rendimiento en los deportes de fondo desde el punto de vista de la fisiología son;......

APARTADO 1.7.

1. En los deportes de equipo es esfuerzo es variable en intensidad. ¿De que sistema energético derivan la energía los deportistas para esfuerzos muy intensos que duran entre 2 y 8 segundos?.

2. ¿Disminuye la cantidad de lactato acumulado en sangre con el entrenamiento de

potencia?

3. ¿Cuál es el sustrato energético que mas se “gasta” en los deportes de equipo?.

4. ¿Podría un deportista tener el músculo adaptado para ser resistente y a la vez potente?.

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Fisiología del ejercicio