Fisiología del Ejercicio Adaptaciones al Ejercicio Dr. Eric M. Cabrera Medicina del Deporte Medicina Física y Rehabilitación Medicina Electrodiagnóstica
Adaptación al entrenamiento entrenamiento • El orga organi nism smo o pre prese sent nta a una una tend tenden enci cia aa mantener el equilibriou homeostasis natural del mismo, es decir, restablecer la situación anterior al estímulo lo antes posible. • La adaptación es un cambio en estructura y en función que sigue al entrenamiento y que capacita al organismo para responder mas fácilmente a los estímulos producidos por el ejercicio físico. Es un cambio más o menos duradero, permanente, frente al ajuste que es un fenómeno de adaptación pasajero
Adaptación al entrenamiento entrenamiento • El orga organi nism smo o pre prese sent nta a una una tend tenden enci cia aa mantener el equilibriou homeostasis natural del mismo, es decir, restablecer la situación anterior al estímulo lo antes posible. • La adaptación es un cambio en estructura y en función que sigue al entrenamiento y que capacita al organismo para responder mas fácilmente a los estímulos producidos por el ejercicio físico. Es un cambio más o menos duradero, permanente, frente al ajuste que es un fenómeno de adaptación pasajero
• Un cl clar aro o eje ejemp mplo lo de ajus ajuste te es el fenó fenóme meno no que sigue a un ejercicio físico intenso, es decir, una disminución de la cantidad de azúcar en la sangre (hipoglicemia) por secreción aguda de insulina seguida por la secreción de glucagón, provocando el restablecimiento de la glicemia normal. • Un ejemplo de adaptación seria la disminución de la frecuencia cardiaca en reposo o durante el ejecicio, o la hipertrofia muscular, los cuales son cambios duraderos en función y en estructura.
Principios de Adaptación • Ley Ley del del Umbr Umbral al o de de Arn Arnol oldd-Sc Schu hultltzz – Esta teoría parte de la existencia de un umbral o estímulo mínimo necesario para que se produzca alguna modificación, mejora o adaptación en el organismo. El umbral es un asunto individual. – Existe también un máximo de tolerancia o punto a partir del cual solo se da la fatiga y el sobreentrenamiento. – La ada adapt ptac ació ión n se pro produc duce e como como consecuencia de esfuerzos físicos propuestos de forma consecutiva y adecuada para que el organismo los vaya asimilando progresivamente.
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El fisiólo fisiólogo go Schult Schultzz obse observó rvó que cada cada person persona a tiene tiene distin distinto to nivel de excitación ante un estímulo y para que se produzca adaptación el estímulo debe poseer una determinada intensidad en función de la capacidad de aguante y reacción de cada organismo. Los estímulos pueden clasificarse en cuatro grados: muy débiles, débiles, fuertes y muy fuertes. - Los estímulos muy débiles, que están por debajo del umbral, no me entrenan. - Los estímulos débiles, pero que se repiten continuamente, pueden llegar a alca alcanz nzar ar el el nivel nivel de de umbr umbral al.. Por Por lo tan tanto to,, esos esos sí sí me pue puede den n entrenar. - Los Los estí estímu mulo loss qu que est están án ent entre el nivel umbral y el de máxima tolerancia, son fuertes y son los que verdaderamente me entrenan. - Los Los estí estímu mulos los que que sobr sobrep epas asan an la la máxim máxima a tole tolera ranc ncia ia al al repetirse frecue frecuente ntemen mente, te, contri contribuy buyen en a un un sobr sobreen eentre trenam namien iento to o crisi crisiss de entrenamiento, y esto es perjudicial.
Ley del Síndrome General de Adaptación (Hans Selye) • Esta ley defiende que el organismo responde con fenómeno de adapatación ante todas las alteraciones que se producen en su normal equilibrio como consecuencia de un estímulo o un entrenamiento. En el fenómeno de adaptación se desencadenarán tres fases consecutivas: • Fase de alarma • Fase de resistencia • Fase de agotamiento
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• Fase de Alarma: – Donde se aplica el esfuerzo (estímulo) que al organismo le va a producir una respuesta inicial denominada choque (efecto), seguida de una de antichoque (compensación fisiológica), constituyendo las primeras respuestas o reacciones del organismo ante el ejercicio.
• Fase de Resistencia o Adaptación: – Donde el organismo se adapta a la nueva situación y se adquiere un estado de equilibrio.
• Fase de Agotamiento: – Donde si el organismo sigue recibiendo estímulos (mayor # ó intensidad), no podrá adaptarse y se agotará.
• Este planteamiento puede ser entendido para una sesión o para una temporada de entrenamiento
Ley o Principio de Supercompensación
• Después de un entrenamiento se requiere una recuperación adecuada para poder soportar convenientemente un nuevo entrenamiento. De este modo vemos como entrenamientos y recuperaciones se encuentran relacionados dando pie al fenómeno biológico llamado supercompensación, según el cual, después de una carga de trabajo y una recuperación adecuada, el organismo no solo restaura su nivel inicial (compensación), sino que se establece un nivel superior.
. – Este es un fenómeno de adaptación que capacita al organismo para soportar estímulos crecientes y que constituye la base del rendimiento deportivo y la mejora física. – Esto no siempre es asi. Podemos encontrarnos entrenamientos donde los estímulos estén muy seguidos y en consecuencia los descansos y recuperaciones sean insuficientes. Se obtiene un rendimiento bajo y con una tendencia al sobreentrenamiento y al agotamiento. – La última situación que se puede dar es aquella en la que no se produce ninguna mejora. El organismo tiende a la homeostasis y se recupera el nivel inicial.
Adaptación al Entrenamiento. Principales efectos del entrenamiento. • Sistema Cardiovascular – – – – – – – – –
Aumento del tamaño y grosor del corazón Aumento del volumen sistólico Aumento del gasto cardiaco Aumento y mejora del riego sanguíneo en los músculos activos (redistribución periférica). Mejora de la capacidad de transportar oxígeno y nutrientes a los músculos. Aumento de la diferencia arteriovenosa de oxígeno. Disminución de la frecuencia cardiaca Aumento de los globulos rojos y de su contenido de hemoglobina El contenido de glucosa se mantiene invariable durante el ejercicio.
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RESPUESTA HIDRODINAMICA: en el cual se produce un aumento del retorno venoso que es un factor decisivo en el aumento del gasto cardiaco en la actividad física al producir el llenado ventricular durante la diástole. Este aumento del retorno venoso se produce por: 1) la venoconstricción producida por el SNS, el bombeo activo de la sangre por la contracción muscular sobre todo de miembros 2) inferiores, acción de la bomba aspirativa torácica y, 3) 4) el aumento de las resistencias vasculares periféricas a nivel de los territorios esplácnico, cutáneo, renal y músculos inactivos. Los vasos de la piel se contraen inicialmente pero si el ejercicio continúa se dilatan para eliminar el calor excesivo que se produce en la contracción muscular. Los efectos del retorno venoso sobre el aparato cardiovascular son: Mayor distensión de la aurícula derecha que produce un aumento de la hiperexcitabilidad y un aumento de la frecuencia cardíaca automática (REFLEJO DE BAIMBRIDGE), Aumento de las fibras miocárdicas que llevan a un aumento de la fuerza de contracción, de la fracción de eyección, del volumen sistólico y del gasto cardíaco . (LEY DE FRANK STARLING) GASTO CARDIACO. Durante el ejercicio el aumento del gasto cardíaco se produce en forma lineal y directamente proporcional a la intensidad del trabajo realizado hasta llegar a una intensidad del 60-70% del consumo máximo de O2 (VO2 máx.), este es la cantidad máxima de O2 que el organismo puede absorber, transportar y consumir por unidad de tiempo (ml x kg x min). A partir de ese momento tiende a la estabilidad hasta llegar al 80-90% en donde puede incluso disminuir por la taquicardia excesiva que disminuye el llenado diastólico y por lo tanto el volumen sistólico.(Figura 9) El VOLUMEN SISTOLICO aumenta linealmente hasta 40-60% de la VO2 máx., luego tiende a estabilizarse hasta llegar a 90% en donde disminuye por la taquicardia excesiva. Esto ocurriría en sujetos sedentarios o poco entrenados mientras que en individuos deportistas bien entrenados el volumen sistólico aumenta progresivamente hasta el máximo esfuerzo porque tienen aumentada la capacidad diastólica por una mayor distensibilidad del ventrículo
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La FRECUENCIA CARDIACA aumenta linealmente con el esfuerzo. La misma depende además de diversos factores: edad: FC máx. teórica = 220- edad en años grado de entrenamiento físico. tipo de ejercicio: en el estático aumenta exclusivamente mientras que en el dinámico lo hace junto con el volumen sistólico. temperatura y humedad del ambiente. presión atmosférica. hora del día. Con respecto a la PRESION ARTERIAL podemos decir que la sistólica aumenta tanto en los ejercicios dinámicos como en los estáticos mientras la maniobra de Valsalva. El aumento de la presión sistólica es mayor que el de la presión diastólica por lo que se constata un aumento de la presión diferencial. Una vez finalizado el ejercicio existe un descenso rápido de la presión arterial como consecuencia de la disminución del gasto cardíaco, la vasodilatación y la disminución del retorno venoso por lo que no es aconsejable detener súbitamente el ejercicio lo que puede provocar: malestar, vértigo, lipotimia, etc. El entrenamiento de resistencia tiende a reducir los valores de reposo de la tensión arterial, tanto sistólica como diastólica por lo que se lo utiliza como terapéutica de pacientes hipertensos. Las adaptaciones inducidas por el entrenamiento son: Hipertrofia cardíaca Aumento del volumen sistólico Bradicardia en reposo Disminución de la velocidad de conducción
Adaptaciones del Sistema Respiratorio • Mejora la ventilación pulmonar y la difusión de gases en pulmones y tejidos. • Disminuye el ritmo o ciclos ventilatorios mejorando la intensidad de los mismos (disminuyen de 14-15 a 8-9 los ciclos ventilatorios en reposo). • Aumenta la capacidad vital. • Aumenta el consumo de oxígeno por minuto. • La capacidad respiratoria máxima aumenta
Adapataciones del Sistema Endocrino • Aumento de la formación tisular de CO2 • Disminución de la PaO2 • Descenso del ph que produce una vasodilatación arteriolar • Aumento de metabolitos que permiten autorregulación local: potasio, acido láctico, adenosina, histamina, prostaciclina, entre otros. • Aumento de la producción de catecolaminas, glucagón, p.n.a., s.r.ang., aldosterona y adh.
.Adaptación del S. Nervioso • •
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se produce un aumento de la actividad nerviosa simpática y una disminución de la actividad parasimpática mediado por 2 controles: a) central: son impulsos nerviosos descendientes de la corteza cerebral hacia el centro vasomotor del bulbo raquídeo. Este control se inicia simultáneamente con la orden motora de los músculos actuantes, es la llamada “respuesta anticipatoria”. b) reflejo: que se produce después que comienza la contracción muscular y son impulsos que se originan en receptores de músculos y articulaciones (ergorreceptores), éstos son de 2 tipos: mecanorreceptores (sensibles a los efectos mecánicos de la contracción); y matabolorreceptores, que evalúan la eficacia del flujo de sangre en relación a el aumento de demanda metabólica. Estos impulsos son conducidos por fibras nerviosas tipo III y tipo IV respectivamente hasta el centro cardiorespiratorio. De forma colectiva, tanto los impulsos del comando central como los del reflejo periférico condicionan la respuesta simpática durante el esfuerzo
Adaptaciones Musculares • • • • • • • •
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El musculo es uno de los principales motores del organismo y requiere energia (atp) La mitocondria ayuda en la respiracion celular, por tanto tambien necesita energia existen 3 sistemas principales para generar energia en el cuerpo atp, adp, pc; y son conocidos como los fosfagenos Recordemos que de un molde pc se produce un mol de atp De un mol de glucosa (c6h12o6)se produce 2 de atp De un mol de glucogeno se producen 3 moles de atp El glucogeno epatico y muscular es almacenado en el higado y en el musculo respetivamente Los niveles de glucogeno muscular estan aproximadamente en 180-2000 de milimoles por kg en un deportista; y en una persona en 100 milimoles por kg Asi podemos decir que en una atleta ña fatiga aparecera despues de 5 horas,y en una persona normal de 90 a 120 minutos
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METABOLISMO: Conjunto de reacciones en donde ayudan o intervienen las enzimas ANABOLISMO: Descomposicion o degradacion para formar sustancias de simples a complejas CATABOLISMO: De lo macro a lo micro osea de lo complejo a lo simple GLUCOLISIS: Proceso mediante el cual se optine la energia necesaria y se rompen los enlaces GLUCOGENOLISIS: Es el paso del glugeno a la glucosa GLUCONEOGENESIS: Formacion de glucosa debido al agotamiento de reservas SISTEMA OXIDATIVO: Requerimiento de oxigeno para disminuir agun alimento, elemento o compuesto Los carbohidratos rfealizan la digestion en la saliba la absorcion en intestino delgado y de ayi pasan a la sangre. luego van a cada tejido para que ellos obtengan la energgia que nesecitan y poder almacenar el resto en el higado.
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UTILIZACIÓN DE SUSTRATOS METABOLICOS DURANTE EL EJERCICIO FISICO. La contracción muscular durante el ejercicio físico es posible gracias a un proceso de transformación de energía. La energía química que se almacena en l os enlaces de las moléculas de los diferentes sustratos metabólicos (el ATP es la molécula intermediaria en este proceso) es transformada en energía mecánica. En esta transformación gran parte de la energía liberada se pierde en forma de calor o energía térmica; esto tiene su ventaja ya que el aumento de temperatura provoca variaciones en diferentes reacciones metabólicas mediadas por complejos enzimáticos, posibilitando que estas reacciones sean más eficientes desde un punto de vista energético; por esta razón se recomienda realizar un adecuado calentamiento antes de la ejecución de un entrenamiento. Los sustratos metabólicos que permiten la producción de ATP proceden de las reservas del organismo o de la ingestión diaria de alimentos. Los sustratos mas utilizados en las diferentes rutas metabólicas durante el ejercicio físico son los HIDRATOS DE CARBONO Y LAS GRASAS. Los SISTEMAS ENERGÉTICOS a partir de los cuales se produce la resíntesis del ATP para realizar el ejercicio físico son (Figura2) 1. El sistema de los fosfágenos: ATP y fosfocreatina (PC) 2. La glucólisis anaeróbica 3. Sistema aeróbico u oxidativo La participación de éstos durante el ejercicio físico depende de la intensidad y duración del mismo.
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SISTEMA DE LOS FOSFAGENOS O SISTEMA ANAERÓBICO ALACTICO: Proporciona energía en actividad de muy alta intensidad y corta duración, y también al inicio de cualquier actividad física. Los sustratos más importantes son el ATP y PC; otros son el ADP, AM P, GTP y UTP. Todos tienen enlaces fosfatos de alta energía. ATP: se hidroliza gracias a la enzima ATPasa ubicada en las cabezas de miosina para desencadenar el desplazamiento de la actina que da lugar a la contracción. La energía que se libera en la hidrólisis de una molécula de ATP durante el ejercicio es de aproximadamente 7300 calorías (depende de temperatura y pH muscular) ATP + H2O = ADP +P Esta energía liberada se utiliza además que para realizar trabajo muscular, también para procesos de síntesis metabólicos y otras funciones celulares. Sus reservas en la célula se agotarán en 1 segundo durante el esfuerzo físico. FOSFOCREATINA (PC): permite la resíntesis rápida de ATP, luego de su utilización, ya que la transformación de energía no se llevará a cabo en su ausencia. Esta resíntesis se realiza mediante una reacción catalizada por la creatinquinasa (CPK) Que se activa con el aumento de la concentración de ADP - ADP + PC + H = ATP + C Las reservas de PC en la célula muscular se agotarían en 2 segundos durante ejercicios muy intensos si la célula dispusiera solo de este sustrato para mantener el trabajo desarrollado.
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. Efectos en el Hueso, Tejido Conectivo y en el Sistema
Neuromuscular El entrenamiento físico ayuda a mantener la función y fuerza normal de los huesos. De hecho, la falta de ejercicio resulta en la pérdida de minerales del hueso, lo cual podría causar osteoporosis (condición en la cual el hueso se debilita y degenera, perdiendo su solidéz). Los cartílagos del cuerpo aumentan es espesor como resultado de un programa de ejercicio, lo cual provee una mejor amortiguación en actividades que involucran moverse brúscamente (como caminar, trotar o brincar), y mejora el movimiento de los huesos a través de la articulación involucrada. Los ligamentos y tendones se fortalecen y aumentan su anchura con un ejercicio crónico (a largo plazo); esto provee una mejor protección para las coyunturas (disminuye la incidencia y gravedad de lesiones). Un programa de fortalecimiento muscular (e.g., ejercicios con resistencias o pesas) resulta en un aumento en tamaño ( hipertrofia) y número (hiperplapsia) de las fibras musculares. Esto resulta en un aumento total en el tamaño del músculo entero ( hipertrofia muscular total ), y en su nivel de fortaleza.
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Tabla 2-1: Los Beneficios del Entrenamiento Físico Beneficios Cardiovasculares: – Disminuye la frecuencia cardíaca en descanso. – Disminuye la presión arterial en reposo. – Aumenta la hemoglobina total en el cuerpo y el volumen de sangre. – Aumenta la fuerza de bombeo del corazón. – Aumenta el tamaño del corazón (su cavidad). – Aumenta el volumen de sangre que bombea el corazón hacia los tejidos. – Reduce las necesidades energéticas para el corazón.Aumento del número y tamaño de los vasos – sanguíneos en los músculos, y la extracción de más oxígeno. – Aumenta el flujo de sangre a través de los músculos esqueléticos. Beneficios Respiratorios: – Fortalece y agranda los pulmones. – Mejora la capacidad del cuerpo para utilizar oxígeno. – Se respira más profundo y se pierde menos oxígeno en el aire al expirar. – Aumenta el suministro de sangre hacia los pulmones. Beneficios Oseo-Neuromusculares: – Aumenta el tamaño de las fibras musculares (hipertrofia). – Los músculos están fuertes y tonificados. – La tolerancia muscular aumenta. – Ayuda a la prevención de la pérdida de flexibilidad a través de los años. – Los ligamentos y tendones aumentan de grosor y se fortalecen. – Promueve los depósitos de calcio y otros minerales en el hueso (evitando la osteoporosis o pérdida de masa ósea).
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Otros Beneficios: – Se reduce la grasa del cuerpo y aumenta el peso sin grasa (músculos, huesos y órganos). – Mejora la postura y previene los dolores en la espalda baja. – Aumenta la excresión de las substancias perjudiciales. – Se piensa con más claridad porque el cerebro recibe más oxígeno. – Ayuda a la digestión, – Aclara y mantiene la piel saludable. – Facilita la relajación y el sueño. – Mejora la auto-imagen y ayuda a eliminar la depresión. Efectos Benéficos del Entrenamiento Aeróbico contra la Aterosclerosis y/o Ataque al Corazón: – La presión arterial disminuye. – Se reducen los niveles de colesterol y triglicéridos en la sangre. – Aumenta en la sangre la cantidad de lipoproteínas de alta densidad (HDL), lo cual ayuda a excretar el colesterol. – Se controla la diabetes, al reducirse los niveles de azúcar y triglicéridos en la sangre. – Disminuyen las tensiones emocionales (estrés negativo), estimulando el entusiasmo y el optimismo. – Aumenta el número de vasos pequeños coronarios y el tamaño de los vasos coronarios, lo cual aumenta el flujo de sangre hacia el músculo del corazón. – Menos coágulos sanguíneos se forman. Nos ayuda a reducir aquellos hábitos detrimentales para la salud (cigarrillos, alcohol, drogas, entre otros).
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Tabla 1. ADAPTACIONES DEL ORGANISMO CON LA ACTIVIDAD FÍSICA AERÓBICA SISTEMA CARDIOVASCULAR • ADAPTACIONES DIRECTAS • Dilatación de cavidades izquierdas • Neovascularización y aumento de la densidad capilar • Hipertrofia excéntrica de los ventrículos • Incremento del gasto cardiaco. • ADAPTACI ONES I NDIRECTAS • Ajustes crónicos del SNC con tendencia a la vagotonía.. • Disminución de las resistencias periféricas. • Disminución de la frecuencia cardiaca en condiciones basales • Mayor resistencia a la hipoxia • Mejora los procesos oxidativos (hay mayor actividad de la ATPasa miofibrilar) • Menor contenido de catecolaminas (bradicardizante) • Prolongación periodo diastólico • Estabilización eléctrica de las membranas.
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SISTEMA RESPIRATORIO • Incremento de la capacidad vital • Disminución de la frecuencia respiratoria en reposo • Incremento de la red alvéolo – capilar (mejora eficacia del intercambio gaseoso) SISTEMA NERVIOSO • Optimiza la coordinación muscular • Mejora la eficiencia de las neuronas que regulan el equilibrio y posición del cuerpo • Reduce el tiempo de transmisión a nivel de la sinapsis. • Incrementa la eficiencia de los engramas motores.
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SISTEMA ENDOCRINO • Aumento de los niveles séricos de adrenalina, noradrenalina, glucagón, cortisol y hormona del crecimiento. • Tendencia a la disminución sérica de insulina. • Optimiza la descarga del sistema simpático.
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SISTEMA MÚSCULO ESQUELÉTICO • Mayor activación del metabolismo del calcio y fósforo en el hueso • Mayor resistencia ósea. • Incremento del contenido de agua del cartílago • Mejor amortiguación del cartílago • Aumenta la fuerza tensil de ligamentos • Incremento de la resistencia al estrés y a la carga • Aumenta el número y tamaño de mitocondrias • Aumenta la actividad enzimática del metabolismo aeróbico (aumenta VO2) • Aumenta el consumo de carbohidratos y grasas • Aumenta la reserva de glucógeno, triglicéridos y ATP.
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Tabla 2. BENEFICIOS DE LA ACTIVIDAD FÍSICA
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BENEFICIOS FÍSICOS • Reduce la obesidad • Disminución de las enfermedades articulares • Reduce la tasa de enfermedades del corazón • Disminuye la resistencia a la insulina • Mejora el perfil lipídico • Mejora la fuerza muscular • Mejora la resistencia física • Disminuye la osteoporosis
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BENEFICIOS EN LA FASE ESCOLAR • Aumenta la frecuencia en las aulas • Aumenta el desempeño académico • Mejora las relaciones interpersonales • Aumenta la responsabilidad • Disminuye la delincuencia • Disminuye la fármaco - dependencia
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BENEFICIOS PSICOSOCIALES • Mejora la autoestima • Disminuye la depresión • Coadyuvante en el control del estrés • Permite el mantenimiento de la autonomía • disminución del aislamiento social • Reduce los trastornos del comportamiento • Mejora la auto imagen • Aumenta el bienestar
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BENEFICIOS EN LA EMPRESA • Aumenta la productividad • Mejora el ambiente institucional • Disminuye el ausentismo laboral • Aumenta la efectividad de la mano de obra • Disminuye los gastos médicos
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OTROS BENEFICIOS • Reduce la tasa de algunos tipos de cáncer como colon, mama y próstata. • Incremento de la longevidad • Mayor resistencia a las enfermedades • Reduce la tasa de afecciones del sistema locomotor
