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U.D.C.A 1er Congreso Nacional de Actividad Física: Fisiología del ejercicio y Fitness

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U.D.C.A 1er Congreso Nacional de Actividad Física: Fisiología del ejercicio y Fitness Presentation Transcript

  • 1. FISIOLOGIA DEL EJERCICIO Y FITNESS Parte 1 FUENTES ENERGÉTICAS DURANTE LA ACTIVIDAD FÍSICA CESAR GIOVANNI GARCIA CARDONA Medico del Deporte Director Científico MD TRAINING Conceptos generales El metabolismo energético que es el proceso por el cual obtenemos energía de los alimentos y la utilizamos, entre otros, en los procesos de contracción muscular. Los siguientes conceptos deben ser aclarados antes de continuar con el metabolismo energético: Metabolismo: Proceso de transformación de los nutrientes en energía, su utilización y su almacenamiento. Se divide en Cataclismo y anabolismo. Catabolismo: Proceso de utilización o gasto de energía. Ocurre durante la actividad física o ejercicio. Anabolismo: Proceso de recuperación o síntesis de energía. Ocurre durante el reposo y luego de la alimentación . ATP: Molécula de AdenosinTrifosfato encargada de almacenar y transportar la energía Es liberada de los nutrientes. Se puede asimilar a una pila microscópica recargable. Carbohidratos: Nutrientes de las comidas que al desdoblarse en el organismo se convienten en glucosa para generar energía. Lípidos: También denominados grasas, son nutrientes que al desdoblarse en el organismo se convierten en ácidos grasos que también generan energía. Proteínas: Nutrientes de los alimentos que al desdoblarse en el organismo se convierten en aminoácidos los cuales son utilizados para reconstruir o sintetizar los tejidos y en algunas ocasiones para producir energía.
  • 2. El metabolismo energético nos enseña los procesos ocurridos en el organismo para obtener la energía depositada en los nutrientes y a utilizarla durante el ejercicio. La energía necesaria para la contracción muscular esta dada por una molécula llamada ATP ( adenosin trifosfato ) El músculo necesita de ATP para su contracción. Cuando la molécula de ATP da energía para la contracción se convierte en ADP (adenosin difosfato) , simulando a una pila descargada: ATP (esta “P” representa la energía que gasta el músculo) Todos los procesos de producción de energía para que el músculo pueda contraerse buscan recargar nuevamente esa molécula de ADP para convertirla otra vez en ATP. + ADP = ATP ( energía ) De tal forma que para obtener energía existen 4 tipos de combustibles en el organismo: Fosfátenos Son reservas de energía denominada Fosfocreatina o PC Carbohidratos se desdoblan o convierten en Glucosa Lípidos se desdoblan o convierten en Ácidos grasos Proteínas se desdoblan o convierten en Aminoácidos En condiciones normales los músculos utilizan las reservas de fosofocreatina (PC), glucosa y ácidos grasos en forma continua, interactuando una con la otra. Aunque no se utiliza de manera exclusiva un solo tipo de energía si predomina una forma sobre la otra según la intensidad, la duración y otras características de cada individuo. Primero nos enfocaremos en la forma como el organismo utiliza las reservas de fosfocreatina para producir energía (o recargar el ADP para generar ATP) 1. Vía de los fosfátenos o de la fosfocreatina: Fosfátenos Glucosa Ácidos grasos Aminoácido s
  • 3. Se usa en ejercicios de altísima potencia o velocidad pero de muy cota duración como por ejemplo un servicio en el tenis, un salto o la prueba de velocidad de 50 metros. Consiste en generar energía rápida a partir de una pequeña reserva llamada fosfocretina o PC. ADP + PC = ATP ( energia ) + C ( creatina ) Esquema 1 (producción de energía por la vía de la fosfocreatina) 2. Carbohidratos . Una vez que ingerimos carbohidratos en forma de harinas o azucares estos se descomponen en el intestino en glucosa la cual se absorbe hacia la sangre. Cuando la glucosa se encuentra en la sangre puede tomar varios caminos: 1. Dirigirse a los tejidos que permanentemente utilizan glucosa como el cerebro. 2. Dirigirse a los músculos durante el ejercicio para producir energía. 3. Almacenarse en hígado o músculo en forma de glucógeno. 4. Transformarse en grasa para ser almacenado en el tejido adiposo. Si la glucosa es llevada al músculo para producir energía sufre un proceso denominado: GLUCOLISIS o Proceso por el cual la glucosa se descompone para producir energía en forma de ATP. Tradicionalmente se dice que hay dos tipos de glucólisis: 2.1 Glucólisis “anaeróbica “: Forma rápida de descomponer la glucosa y generar ATP .Ocurre dentro de la célula pero fuera de la mitocondria y nos produce energía rápida y de alta potencia pero de corta duración como por ejemplo durante una carrera de 100 metros. Se denomina anaerobia por ocurrir fuera de la mitocondria y sin necesidad de oxigeno Pero es un término mal utilizado aunque muy común. Actualmente se denomina GLUCOLISIS sin necesidad de usar el término anaeróbico Glucólisis + ADP = ATP ( energia rapida pero en poca cantidad ) ADP + PC = ATP ( energía rápida ) + C ( creatina ) Glucólisis + ADP = ATP ( energía rápida pero en poca cantidad )
  • 4. Esquema 2 (producción de energía por la vía de la glucolisis) 2.2 Glucólisis “aeróbica”: Forma más lenta de descomponer la glucosa y producir energía pero mas duradera. Ocurre dentro de la célula y dentro de la mitocondria. Nos produce energía de menor potencia que la anterior pero dura mayor tiempo (una carrera de 5000 metros o una caminata de 30 a 60 minutos .) Se denomina aeróbico por ocurrir dentro de la mitocondria a donde llega el oxigeno que respiramos, pero el termino correcto y de mas uso actualmente es denominar a este proceso la OXIDACION de la glucosa. Una vez que la glucosa entra a la célula se transforma en una sustancia denominada Acetilcoa la cual entra en la mitocondria y por un proceso cíclico denominado CICLO DE KREBS produce energía en forma de ATPs . Para que este proceso ocurra requerimos de oxigeno dentro de la mitocondria ayudar a este proceso). El resumen de este proceso es el siguiente: Esquema 3 (producción de energía por la vía de la oxidación de la glucosa) 3. Lípidos La tercera fuente de energía son los ácidos grasos derivados de las grasas o lípidos que comemos o de las reservas de lípidos (grasas) subcutáneas o musculares. Cuando el músculo utiliza los ácidos grasos para producir energía lo hace por un proceso denominado BETA OXIDACION. 3.1 Beta oxidación: Proceso que sufren los ácidos grasos para producir energía dentro de la mitocondria en forma muy lenta pero muy duradera. Se hace en presencia de oxigeno. Es el metabolismo que predomina en una caminata de más de dos horas o en los músculos de las piernas de un deportista luego de dos clases de aeróbicos o ciclismo bajo techo. Oxidación (de glucosa) + ADP = ATP ( energía menos rapida pero en mayor cantidad )
  • 5. Esquema 4 (producción de energía por la vía de la betaoxidación de las grasas) Entonces de acuerdo a la fuente o “combustible” utilizado tendremos 4 vías de obtener energía que se entremezclan y según la acción que requiera el organismo puede predominar una vía sobre la otra: 1. Vía de la fosfocreatina: Proceso muy rápido de obtención de energía de alta intensidad pero de muy corta duración a partir de la fosfocreatina. Predomina en ejercicios de muy alta intensidad, potencia o velocidad pero dura pocos segundos y requiere al menos dos minutos para su recuperación. 2. Vía de la glucólisis anaeróbica Proceso rápido y corto de obtención de energía a partir de la glucosa. Predomina en ejercicio que requieren alta energía, potencia, velocidad (aunque en menor intensidad que el anterior) pero dura pocos minutos. 3. Vía de la Oxidación (glucólisis aeróbica): Proceso de menor intensidad que el anterior pero mas duradero para obtener energía a partir de la glucosa. Predomina en ejercicios de menor potencia que el anterior, desde los primeros minutos hasta 40 minutos o mas según la intensidad , el tipo de ejercicio y el nivel de quien realiza ejercicio. (Esta cifra de 40 minutos es aproximada y tiene alta variabilidad en diferentes deportistas) 4. Vía de la Beta oxidación: Proceso de obtención de energía en forma muy lenta pero muy duradera a partir de ácidos grasos. Predomina en ejercicios que requieren intensidad media o baja pero gran duración o resistencia como ejercicios cardiovasculares de más de 60 minutos, la media maratón o una etapa de ciclismo de ruta. Fuentes Vías o procesos de producción Beta oxidación (de grasa) + ADP = ATP (energía mas lenta pero en mucha cantidad ) - Fosfagenos - Glucosa - Ácidos Grasos 1. Fosfocreatina (PC) 2. Glucólisis 3. Oxidación 4 .Beta oxidación ATP (Energía)
  • 6. Esquema 5 (producción general de ATP por diferentes vías ) Cabe anotar que la mayoría de ejercicios hacen que el músculo utilice diferentes formas de energía en forma simultánea y no exclusivamente una . El predominio de una vía metabólica depende de la intensidad del ejercicio, del nivel de entrenamiento de cada individuo, de la alimentación rutinaria y previa del individuo así como del tipo de ejercicio. Una forma indirecta de determinar la vía metabólica predominante es utilizando la frecuencia cardiaca de trabajo y su relación con la frecuencia cardiaca máxima de cada individuo. De esta forma se ha denominado “Umbral anaeróbico” al nivel de intensidad del ejercicio en que empieza a predominar el metabolismo anaeróbico sobre el aeróbico. Ese nivel se puede determinar en forma exacta realizando una prueba de ergo espirometría o una prueba de esfuerzo con determinación de los niveles de ácido láctico. Por ser pruebas de alto costo para grandes poblaciones se usa un método menos exacto como es el porcentaje de la frecuencia cardiaca máxima. Un sedentario presentaría ese umbral entre el 70% al 75% de la frecuencia cardiaca máxima pero a medida que mejora su condición el umbral ocurrirá a mayor porcentaje. Las clases grupales dinámicas (aeróbicos, Spinning ) o los ejercicios de intervalos son una forma muy eficaz de estimular estas cuatro vías. Dependiendo de la intensidad de la clase y del nivel del individuo predominara una u otra vía. Así un individuo de nivel medio y alto podría tener un predominio de metabolismo aeróbico (mayor predominio de “quema de grasa”) que uno sedentario o de bajo nivel en el cual podría predominar un metabolismo anaeróbico en la misma clase.(por mayor esfuerzo) Para el primero el gasto calórico seria menor pero con un mayor porcentaje de grasa. Algo que no se ha determinado es el gasto energético posterior al ejercicio. Se ha demostrado que un trabajo mixto, que mezcla intensidades variables, como una clase de spinning o una clase de baile aeróbico de alto nivel produce un gasto energético mayor en las horas posteriores al ejercicio que un trabajo continuo a moderada intensidad. Todo depende del objetivo que deseamos para nuestros usuarios, si entrenar en forma mixta para estimular todas las vías metabólicas, en forma intensa para estimular la vía glucolitica o con menor intensidad para estimular el metabolismo de aeróbico o la resistencia.
  • 7. Parte 2 RESPUESTA Y ADAPTACION CARDIOVASCULAR AL EJERCICIO El sistema cardiovascular es una red de transporte y distribución de la sangre en el organismo, esta constituido por: 1. Corazón 2. Vasos sanguíneos Las principales funciones de este sistema durante el ejercicio son:  Suministrar oxigeno a los músculos durante la actividad, al mismo ritmo metabólico que es usado por ellos  Eliminar dióxido de carbono y otros productos del metabolismo del músculo durante la actividad  Facilitar la disipación de calor aumentando el flujo sanguíneo hacia la piel  Propiciar una respuesta fisiológica integrada a través del transporte de sustancias reguladoras como las hormonas desde los sitios de producción hasta los tejidos de destino Aunque el sistema cardiovascular trabaja en estrecha relación con el sistema respiratorio, como una unidad integrada pero para su comprensión se estudian por separado. Respuestas cardiovasculares y ejercicio: El corazón funciona como una bomba que suministra sangre a los pulmones para permitir la eliminación del CO2 y la absorción del Oxigeno.(Circulación menor) y bombea sangre a todos los tejidos la cual es distribuida por arterias, arteriolas y finalmente capilares. (Circulación mayor ). Los capilares al irrigar los tejidos se convierten en vénulas y estas en venas que retornan la sangre al corazón. Durante cada latido el corazón, por medio del ventrículo izquierdo, bombea una cantidad de sangre denominada Volumen sistólico. La cantidad de latidos que realiza el corazón en un minuto se denomina Frecuencia cardiaca. De esta forma si multiplicamos el Volumen sistólico por la frecuencia cardiaca obtendremos la cantidad de sangre que es bombeada por el corazón en un minuto, a esto se le denomina Gasto cardiaco. Gasto cardiaco (GC) = Volumen sistólico (VS) x Frecuencia cardiaca (FC) Gasto cardiaco (GC) = Cantidad de sangre que bombea el corazón en un minuto
  • 8. Durante el ejercicio , el sistema cardiovascular debe garantizar el suministro de oxigeno, nutrientes y hormonas a los musculos, además de la eliminación de algunos desechos producidos durante la actividad física, por tanto debe aumentar la cantidad de sangre que es suministrada a los musculos, a mayor actividad mayor suministro de sangre. El gasto cardiaco durante el ejercicio se aumenta básicamente por aumento de la frecuencia cardiaca y en menor grado por aumento del volumen sistólico. Veamos un ejemplo: Una persona en reposo con una FC. = 80 lpm y con un volumen sistólico de 80c.c nos da un gasto cardiaco de 6.4 litros / minuto. Si esa persona realiza ejercicio a una FC. de 120 lpm x 80 cc nos da 9.6 litros /minuto. Si aumenta la actividad y tiene una FC. 200 lpm x 80 cc nos dara 16 litro /minuto. Entre más fuerte la actividad mayor el gasto cardiaco. El principal mecanismo por el cual aumenta el gasto cardiaco es el aumento de la frecuencia cardiaca. En otras palabras la frecuencia cardiaca es un reflejo de la intensidad a la que están trabajando nuestros músculos, a mayor intensidad del ejercicio, mayor frecuencia cardiaca. AUMENTO DE LA FRECUENCIA CARDIACA DURANTE EL EJERCICIO El aumento de la frecuencia cardiaca es un indicador fiel de la intensidad del ejercicio al punto que varios investigadores han propuesto una formula que se usa universalmente para determinar la frecuencia cardiaca máxima (teorica) y la intensidad del ejercicio: F.C máxima 220-edad (Actualmente se usa la formula de Tanaka para mayores de 50 años la cual es: F.C. máxima = 208 - (edad x 0.7) A la frecuencia cardiaca máxima se le saca un porcentaje de trabajo del 85% para hablar de entrenamiento máximo o submaximo. Todo ejercicio que exceda del 85% del máximo se considerara máximo y menor será submaximo. La principal respuesta cardiaca durante el ejercicio es el aumento del gasto cardiaco.
  • 9. En personas principiantes o de baja condición física el metabolismo aeróbico deja de predominar entre el 70% al 75% de F.C.M y allí empieza el predominio anaeróbico, en personas medianamente entrenadas ocurre aprox. Al 80% y en entrenados al 85% o mas. Sin embargo estas cifras son aproximadas, tienen variación individual y deben individualizarse en cada caso o medirse en forma directa con una prueba de esfuerzo que mida niveles de ácido láctico o con una ergoespirometria que mida gases espirados, consumo de oxigeno y punto exacto del umbral anaeróbico Nota: En la fórmula original no se discrimina entre hombres y mujeres por lo tanto se recomienda usar la formula : 220- edad o la formula de Tanaka para hombres y mujeres por igual Cabe anotar que esta fórmula es aproximada y tiene un margen de error de (+) o (-) 12 Latidos por minuto. Uno de los determinantes del rendimiento cardiovascular o resistencia es la capacidad del músculo de extraer el oxigeno de la sangre que le llega por los capilares. Los músculos de personas no entrenadas tienen poca capacidad de extraer y utilizar ese oxigeno por lo que su producción de energía y su rendimiento es menor. Por el contrario la principal adaptación de los músculos al entrenamiento cardiovascular (de resistencia) es la mayor capacidad de extraer oxigeno y utilizarlo para una producción de energía mas eficiente. Las adaptaciones al entrenamiento de resistencia(cardio) en el músculo que le permiten mayor extracción de oxígeno se enumeran en el siguiente cuadro: MECANISMOS DE EXTRACCIÓN DE OXIGENO MAS EFICAZ 1. Aumento del numero de capilares por fibra muscular 2. Mayor numero y tamaño de mitocondrias para captar el 02 3. Mayor cantidad de enzimas oxidativas 4. Mayor reclutamiento (uso ) de capilares durante el ejercicio
  • 10. Parte 3 BENEFICIOS Y ADAPTACIONES DEL EJERCICIO A MEDIANO Y LARGO PLAZO (Tomado del articulo “Beneficios del ejercicio” del Dr Juan Manuel Sarmiento MD del Deporte )  A nivel cardiovascular- Disminuye la frecuencia cardiaca y la presión arterial, mejora la eficiencia del funcionamiento del corazón y disminuye el riesgo de arritmias cardiacas (ritmo irregular del corazón).  A nivel pulmonar- Aumenta su capacidad, el funcionamiento de alvéolos y el intercambio de gases, y mejora el funcionamiento de los músculos respiratorios.  A nivel metabólico-Disminuye la producción de ácido láctico, la concentración de triglicéridos, colesterol y LDL (colesterol malo), ayuda a disminuir y mantener un peso corporal saludable, normaliza la tolerancia a la glucosa (azúcar), aumenta la capacidad de utilización de grasas como fuente de energía, el consumo de calorías y la concentración de HDL (colesterol bueno), mejora el funcionamiento de la insulina.  A nivel de la Sangre- Disminuye la coagulabilidad de la sangre  A nivel neuro-endocrino- Disminuye la producción de adrenalina (catecolaminas), aumenta la producción de sudor, la tolerancia a los ambientes cálidos y la producción de endorfinas (hormona ligada a la sensación de bienestar).  A nivel del sistema nervioso- Mejora el tono muscular, los reflejos y la coordinación.  A nivel gastrointestinal- Mejora el funcionamiento intestinal y ayuda a prevenir el cáncer de colon.  A nivel osteomuscular- Incrementa la fuerza, el numero de terminaciones sanguíneas en el músculo esquelético, mejora la estructura, función y estabilidad de ligamentos, tendones y articulaciones, previene la osteoporosis y mejora la postura.  A nivel psíquico- Incrementa la capacidad de fuerza de voluntad y de autocontrol, disminuye la ansiedad, el estrés, la agresividad y la depresión, estimula la creatividad, la capacidad afectiva y mejora la memoria y autoestima de la persona.
  • 11. Bibliografía 1. Wilmore, J y Costill, D.L.” Fisiología del esfuerzo y del deporte”. Editorial paidotribo Barcelona, 3 edición. 2000 2. Mishchenko, V.S y Monagorov, V.D. “Fisiología del deportista” Editorial paidotribo Barcelona, 2 edición . 2001 3. López Ch. J. Y Fernández A. “Fisiología del ejercicio” Editorial medica panamericana 4. Madrid, 2 edición 1998 5. Weineeck, J. “Entrenamiento optimo” Editorial Hispano europea, S.A: Barcelona, 1 edición 1994 6. AMERICAN COLLEGE OF SPORTS MEDICINE Guidelines for Exercise Testing and Prescription. (8. ed., pp. 153- 240). (2010). Philadelphia: Lea & Febiger. 7. Pollock, m. l., Wilmore, j. h., & fox iii, s. m. Exercise in Health and Disease: Evaluation and Prescription for Prevention and Rehabilitation. 2da. ed.; Philadelphia: W.B. Saunders Company. pp. 100-110, 371-484. (1990) 8. AMERICAN COLLEGE OF SPORTS MEDICINE The recommended quantity and quality of exercise for developing and maintaining cardiorespiratory and muscular fitness in healthy adults. Medicine and Science in Sports and Exercise, 22(2), (1990) 265-274. 9. Astrand P, Rodalhl H. Fisiologia del trabajao fisico. Editorial Panamericana 3ra edición a1992